Технические детали радара - это технические детали, относящиеся к компонентам радара и их способности обнаруживать отраженную энергию от движущихся рассеивателей, определяя положение объекта или препятствия в окружающей среде. [1] [2] [3] Это включает в себя поле зрения с точки зрения телесного угла и максимального однозначного диапазона и скорости, а также разрешение по углу, дальности и скорости. Датчики радара классифицируются по применению, архитектуре, режиму радара, платформе и окну распространения.
Применение радара включает адаптивный круиз - контроль , автономное посадочное руководство, радиолокационный высотомер , управление воздушного движения , раннее предупреждение радара , управление огня радар , вперед зондирование предупреждения столкновения , георадар , наблюдение и прогнозирование погоды .
Выбор архитектуры [ править ]
Угол цели определяется путем сканирования поля зрения высоконаправленным лучом. Это делается электронным способом с помощью фазированной антенной решетки или механически путем вращения физической антенны . Излучатель и приемник могут находиться в одном месте, как в моностатических радарах , или быть разделенными, как в бистатических радарах . Наконец, излучаемая радиолокационная волна может быть непрерывной или импульсной. Выбор архитектуры зависит от используемых датчиков.
Сканирующая антенна [ править ]
Решетка с электронным сканированием (ESA) или фазированная антенная решетка предлагает преимущества по сравнению с антеннами с механическим сканированием, такие как мгновенное сканирование луча, доступность нескольких одновременных подвижных лучей и одновременно работающих режимов радара. Достоинства ESA - это ширина полосы , эффективная изотропно излучаемая мощность (EIRP) и отношение G R / T, поле зрения. ЭИИМ является произведением коэффициента усиления передачи, G T , и мощности передачи, P T . G R / T - это отношение усиления приема и шумовой температуры антенны. Высокие значения EIRP и G R / T являются предпосылкой для обнаружения на большом расстоянии. Варианты дизайна:
- Сравнение активного и пассивного : в активной решетке с электронным сканированием (AESA) каждая антенна подключена к модулю T / R с твердотельным усилением мощности (SSPA). AESA имеет распределенное усиление мощности и предлагает высокую производительность и надежность, но стоит дорого. В массиве с пассивным электронным сканированием массив подключается к одному модулю приемопередачи с устройствами вакуумной электроники (VED). PESA имеет централизованное усиление мощности и предлагает экономию затрат, но требует фазовращателей с малыми потерями.
- Апертура : Антенна датчика радара может быть реальной или синтетической. Радиолокационные датчики с прямым лучом позволяют обнаруживать цели в реальном времени. Радар с синтезированной апертурой (SAR) обеспечивает угловое разрешение за пределами реальной ширины луча за счет перемещения апертуры над целью и когерентного добавления эхосигналов.
- Архитектура : поле зрения сканируется высоконаправленными ортогональными по частоте (щелевой волновод), пространственно-ортогональными (коммутируемые сети формирования луча) или ортогональными во времени лучами. [4] [5] [6] В случае ортогонального по времени сканирования луч ESA сканируется предпочтительно с применением прогрессивной временной задержки , постоянной по частоте, вместо применения прогрессивного фазового сдвига, постоянного по частоте. Использование фазовращателей с истинной задержкой ( TTD ) позволяет избежать перекоса луча из-за частоты. Угол сканирования, выражается как функция прогрессии фазового сдвига , которая является функцией частоты, и прогрессивной временной задержки , которая инвариантна с частотой:
Обратите внимание, что это не функция частоты. Постоянный фазовый сдвиг по частоте также имеет важные применения, хотя и в синтезе широкополосных структур. Например, генерация шаблонов широкополосного моноимпульсного приема зависит от питающей сети, которая объединяет два подмассива с использованием широкополосного гибридного ответвителя .
- Формирование луча : Луч формируется в цифровой (цифровое формирование луча (DBF)), промежуточной частоте (IF), оптической или радиочастотной (RF) области.
- Конструкция : массив с электронным сканированием представляет собой конструкцию из кирпича, палки, плитки или поддона. Кирпич и лоток относится к конструктивному подходу, при котором ВЧ-схема интегрируется перпендикулярно плоскости массива. Плитка, с другой стороны, относится к подходу к конструкции, при котором ВЧ-схема интегрируется на подложках, параллельных плоскости массива. Stick относится к конструктивному подходу, при котором РЧ-схема подключается к линейному массиву в плоскости массива.
- Сеть подачи : сеть подачи ограничена (корпоративная, серийная) или имеет объемную подачу.
- Сетка : Сетка бывает периодической (прямоугольной, треугольной) или апериодической (утоненной).
- Поляризация (антенна) : поляризация наземных радарных датчиков вертикальная, чтобы уменьшить многолучевость ( угол Брюстера ). Радиолокационные датчики также могут быть поляриметрическими для всепогодных приложений.
FMCW против импульсного допплера [ править ]
Дальность и скорость цели обнаруживаются посредством определения дальности с задержкой импульса и эффекта Доплера ( импульсный допплер ) или с помощью частотной модуляции (ЧМ) и дифференцирования дальности. Разрешение по дальности ограничено мгновенной шириной полосы сигнала датчика радара как в импульсных, так и в частотно-модулированных радарах непрерывного действия ( FMCW ). Моностатические моноимпульсные доплеровские радиолокационные датчики обладают преимуществами перед радиолокаторами FMCW, такими как:
- Полудуплекс : радарные датчики с импульсным доплеровским датчиком являются полудуплексными, а радарные датчики FMCW - полнодуплексными. Следовательно, импульсный доплеровский режим обеспечивает более высокую изоляцию между передатчиком и приемником, значительно увеличивая динамический диапазон (DR) приемника и обнаружение дальности. Кроме того, антенна или решетка могут быть разделены по времени между передатчиком и приемником модуля T / R, тогда как радары FMCW требуют двух антенн или решеток, одну для передачи и одну для приема. Недостатком полудуплексной работы является наличие слепой зоны в непосредственной близости от датчика радара. Поэтому радиолокационные датчики с импульсным доплером больше подходят для обнаружения на больших расстояниях, в то время как радарные датчики FMCW больше подходят для обнаружения на малых расстояниях.
- Моноимпульсный : а Моноимпульсный кормить сети, как показано на фиг.2, повышает точность углового на долю лепестка по сравнению эхо - сигналов, которые берут начало от одного излученного импульса и которые получены в двух или более параллельных и пространственно ортогональных лучей..
- Сжатие импульсов : сжатие импульсов не связывает ширину импульса и мгновенную ширину полосы сигнала, которые в противном случае обратно пропорциональны. Ширина импульса зависит от времени нахождения на цели, отношения сигнал / шум (SNR) и максимальной дальности. Ширина полосы мгновенного сигнала зависит от разрешения по дальности.
- Импульсно-доплеровская обработка : эхо-сигналы, исходящие от излучаемого пакета, преобразуются в спектральную область с использованием дискретного преобразования Фурье (ДПФ). В спектральной области стационарные помехи могут быть удалены, поскольку они имеют доплеровский сдвиг частоты, который отличается от доплеровского сдвига частоты движущейся цели. Дальность и скорость цели можно оценить с помощью увеличенного отношения сигнал / шум за счет когерентной интеграции эхо-сигналов. [7]
Бистатический и моностатический [ править ]
Бистатические радары имеют передатчик и приемник, смещенные в пространстве. В этом случае датчик в передающей антенне сообщает системе об угловом положении сканирующего луча, в то время как датчики обнаружения энергии находятся с другой антенной. Синхронизация времени имеет решающее значение для интерпретации данных, поскольку антенна приемника не движется.
Моностатические радары имеют пространственно совмещенные передатчик и приемник. В этом случае излучение должно быть изолировано от приемных датчиков, поскольку излучаемая энергия намного больше возвращаемой.
Платформа [ править ]
Помехи от радара зависят от платформы. Примерами платформ являются бортовые, автомобильные, корабельные, космические и наземные платформы.
Окно распространения [ править ]
Частота радара выбирается исходя из размера и уровня готовности технологии . Частота радара также выбирается для оптимизации радиолокационного сечения (RCS) предполагаемой цели, которое зависит от частоты. Примерами окон распространения являются окна распространения 3 ГГц (S), 10 ГГц (X), 24 ГГц (K), 35 ГГц (Ka), 77 ГГц (W), 94 ГГц (W).
Режим радара [ править ]
Режимы радара для точечных целей включают поиск и сопровождение. Режимы радара для распределенных целей включают картографирование и съемку местности. Режим радара устанавливает форму сигнала радара
См. Также [ править ]
- Амплитудный моноимпульс для моноимпульса сравнения амплитуд
- Фазовая интерферометрия для моноимпульса сравнения фаз
Ссылки [ править ]
- ^ GW Стимсон: "Введение в бортовой радар, 2-е изд.", SciTech Publishing, 1998
- ^ П. Лакомм, Ж.-П. Харданж, Ж.-К. Марше, Э. Норман: "Воздушные и космические радиолокационные системы: введение", IEE, 2001 г.
- ^ М. Сколник: "Введение в радиолокационные системы, 3й изд,." McGraw-Hill, 2005
- ^ RJ Mailloux: "Справочник по антеннам с фазированной решеткой", Artech House, 2005
- ^ Е. Брукнер: «Практические ФАРЫ система,» Artech House, 1991
- ↑ RC Hansen: "Антенны с фазированной решеткой", John Wiley & Sons, 1998
- ^ А. Ludloff: "Praxiswissen Radar унд Radarsignalverarbeitung, 2. Auflage," Viewegs Fachbücher дер Technik, 1998
