Resolutiecel
Figuur 1: De resolutiecel
Wat is de resolutiecel?
Resolutiecel
De resolutiecel karakteriseert het gezamenlijke oplossend vermogen aan de hand van de afstands- en hoekcoördinaten. Gewoonlijk wordt aangenomen dat de resolutiecel begrensd wordt door de halve bundelbreedte φ van het richtingspatroon van de antenne (−3 dB) en de lengte Δt = τi/ 2, waarbij τi de duur van de uitgezonden puls is (of, in het geval van intra-pulsmodulatie, door de duur van het signaal aan de uitgang van de pulscompressieapparatuur).
Figuur 1: De resolutiecel
In het geval van een zeer smalle bundel, d.w.z. met kleine waarden van de hoeken Θaz en Θel, kan de grootte van de resolutiecel worden berekend aan de hand van de volgende vergelijking:
| V = R2· | c0·τ | · θaz θel | (1) |
| 2 |
De resolutiecel kan ook als cilindrisch worden beschouwd, afhankelijk van het gebruikte model van een benadering van het antennepatroon tot eenvoudige geometrische vormen. In dat geval wordt het resolutiecel berekend volgens:
| V = | π | ·R2· | c0·τ | · θaz θel | waarbij | c0 = lichtsnelheid; R = afstand tot de radarantenne; τ = duur van de uitgezonden puls. |
(2) |
| 4 | 2 |
In vergelijkingen (1) en (2) wordt er van uitgegaan dat de waarden van de hoeken Θaz en Θel in radialen zijn gegeven. Indien zij in graden zijn uitgedrukt, moeten zij in radialen worden omgerekend door vermenigvuldiging met (π/180).
Hoe breder het spectrum van de bedoelde zendimpuls en hoe smaller het richtingspatroon van de antenne, des te kleiner is de resolutiecel en des te hoger is het oplossend vermogen van het radarstation. Tegelijkertijd neemt de storingsimmuniteit van passieve storingen die in de ruimte zijn verspreid (dipoolreflectoren, geïoniseerde wolken, atmosferische structuren, vaste doelen) toe.
Bij weerradars is de resolutiecel van groter belang. Aangezien de resolutiecel met toenemende afstand groter wordt, passen er nu veel meer regendruppels in voor dezelfde regenintensiteit: het effectieve reflectiegebied zal dus ook toenemen. De basisradarvergelijking bij weerradars heeft daarom een geheel andere vorm dan bij een luchtbewakingsradar.
Daarom spreekt men in weerradars ook wel van een volumedoel: het volumedoel vult het resolutiecel volledig. In tegenstelling hiermee lokaliseren bewakingsradars gewoonlijk puntdoelen: Het reflecterende object gaat verloren in het steeds groter wordende resolutiecel met toenemende afstand. Verwar de resolutiecel niet met de grootte van een bereikcel in radarsignaalverwerking, d.w.z. de geheugencel die overeenkomt met een bereiksegment. Een dergelijk bereiksegment mag ten hoogste half zo groot zijn als het resolutiecel.
Verwar de resolutiecel niet met de grootte van een bereikcel in radarsignaalverwerking, d.w.z. de geheugencel die overeenkomt met een bereiksegment. Een dergelijk bereiksegment mag ten hoogste half zo groot zijn als de resolutiecel.
radar
passieve
ontvanger
Figuur 2: Vergelijking resolutiecel van monostatische radar en bistatische radar
radar
passieve
ontvanger
Figuur 2: Vergelijking resolutiecel van monostatische radar en bistatische radar
Resolutiecel met bistatische radar
De resolutiecel met bistatische radar is ruimtelijk veel variabeler dan met een monostatische radar. Dit komt doordat de bistatische passieve ontvanger geen richtantenne gebruikt. Hij is dus gefixeerd op de halve-machtsstraalbreedte van de zendantenne en ontvangt alles wat door de zender wordt belicht. Voor luchtbewakingsradar is dit van weinig belang. Voor weerradar verandert dit echter de hele radarvergelijking voor volumedoelen, aangezien het volume van de pulsresolutie niet alleen verandert als functie van de afstand, maar nu ook als functie van de richting! Daarom is bij weerradar een normalisatie van de ontvangen echosignalen naar een standaardgrootte van het pulsresolutievolume nodig om de reflectiecoëfficiënten vergelijkbaar te maken.
De resolutie moet ook niet worden verward met nauwkeurigheid. Niettemin zal in de meeste radarprojecten een eerste schatting voor het nauwkeurigheidscijfer (één standaardafwijking) de helft van de waarde van de corresponderende resolutie zijn. Wanneer de radar is gerealiseerd, is de nauwkeurigheid vaak beter dan de eerste schatting omdat: b.v. de nauwkeurigheid van het afstand een kenmerk is van de meting van de verstreken tijd tussen het vertrek van de uitgezonden puls en de aankomst van de echo bij de ontvanger. Indien de uitgezonden puls een perfecte rechthoekige puls is, zal de ontvangen puls er uitzien als een Gaussische kromme omdat de bandbreedte van de ontvanger eindig is; bovendien zal de ruis de Gaussische vorm van de ontvangen puls verstoren. Het is dan ook duidelijk dat de nauwkeurigheid van deze meting niet zozeer afhangt van de pulsbreedte (die de resolutie van het afstand bepaalt), maar veeleer van de sterkte van het ontvangen signaal (die samenhangt met het afstand). Vandaar dat de bereikfout zou moeten toenemen met het afstand.