Dilema Doppler
Figura 1: Visualización de una señal de radar en un analizador de espectro
Dilema Doppler
En un radar de pulsos, la modulación de la frecuencia de transmisión consiste en una secuencia periódica de pulsos cuadrados. El espectro de frecuencias de esta señal transmitida es un espectro de líneas en forma de peine con un espaciado de líneas igual a la frecuencia de repetición del pulso. Las líneas individuales no pueden separarse mediante una comparación de amplitudes. Con un reflector en movimiento, todo el espectro de líneas de la señal recibida en la Figura. 1 se desplaza ligeramente hacia la izquierda o hacia la derecha por el efecto Doppler, dependiendo de la dirección de la velocidad radial. Un espectro recibido desplazado por el efecto Doppler sólo puede utilizarse para una medición inequívoca de la velocidad si el desplazamiento de todo el espectro es menor que el espacio entre líneas del espectro. Esto significa que la frecuencia Doppler debe ser menor que la frecuencia de repetición de impulsos fPRF.
Según la ecuación de la frecuencia Doppler fD, se puede calcular el rango de la velocidad radial única vr:
| fPRF > |fD| = | 2 · vr · ftx | (1) |
| c0 |
| vr < | c0 · fPRF | (2) |
| 2 ftx |
Esta ecuación sólo es aplicable si se conoce la dirección del desplazamiento, es decir, si se sabe si el objetivo se aleja del radar o se acerca a él. Si no se conoce, el valor único de la velocidad se vuelve a reducir a la mitad:
| vr < | c0 · fPRF | (3) |
| 4 ftx |
Figura 2: Dependencia de la frecuencia de una medición inequívoca de la distancia máxima y la velocidad radial máxima
Figura 2: Dependencia de la frecuencia de una medición inequívoca de la distancia máxima y la velocidad radial máxima
Sin embargo, la frecuencia de repetición de los impulsos también determina la distancia máxima de medición sin ambigüedades. Sólo se puede optimizar al máximo una distancia de medición máxima inequívoca o una medición de velocidad máxima no ambigua. Esta constelación contraria también se llama el dilema Doppler.
Si la duración del pulso de transmisión es mucho menor que el periodo de seguimiento del pulso, entonces se puede utilizar la relación c0 /2·Rmax para fPRF:
| Rmax · vr < | c02 | (4) |
| 8 ftx |
Así, la frecuencia de transmisión ftx determina por sí sola la medida en que se puede medir simultáneamente una distancia y una velocidad únicas de los objetivos.
El dilema Doppler: una baja frecuencia de repetición de impulsos para la medición inequívoca de una gran distancia se traduce simultáneamente en un rango muy pobre para la medición inequívoca de la velocidad (y viceversa).
La elección de una frecuencia de repetición de impulsos favorable es entonces un compromiso, o bien hay que tomar medidas adicionales para obtener ambas magnitudes en un rango de medición suficiente. Por ejemplo, se puede seleccionar una frecuencia de transmisión extremadamente alta o dotar a los pulsos de transmisión de una modulación individual, lo que permite asignar de nuevo las señales de eco de un pulso anterior, aunque sólo se hayan recibido en un periodo de pulsos posterior.