Dylemat Dopplera
Rysunek 1: Wyświetlanie sygnału radarowego na analizatorze widma
Dylemat Dopplera
W radarze impulsowym modulacja częstotliwości nadawczej składa się z okresowej sekwencji impulsów kwadratowych. Widmo częstotliwości tego transmitowanego sygnału jest widmem liniowym w kształcie grzebienia o odstępach między liniami równych częstotliwości powtarzania impulsów. Poszczególnych linii nie da się rozdzielić przez porównanie amplitudy. W przypadku ruchomego reflektora całe widmo liniowe sygnału odbieranego na Rysunek 1 jest przesunięte nieco w lewo lub w prawo na skutek efektu Dopplera, w zależności od kierunku prędkości radialnej. Odebrane widmo przesunięte przez efekt Dopplera może być wykorzystane do jednoznacznego pomiaru prędkości tylko wtedy, gdy przesunięcie całego widma jest mniejsze niż odstęp między liniami w widmie. Oznacza to, że częstotliwość dopplerowska musi być mniejsza niż częstotliwość powtarzania impulsów fPRF.
Na podstawie równania na częstotliwość dopplerowską fD można obliczyć zasięg niepowtarzalnej prędkości radialnej vr:
| fPRF > |fD| = | 2 · vr · ftx | (1) |
| c0 |
| vr < | c0 · fPRF | (2) |
| 2 ftx |
Równanie to ma zastosowanie tylko wtedy, gdy znany jest kierunek przemieszczenia, tzn. gdy wiadomo, czy cel porusza się w kierunku od czy w kierunku radaru. Jeśli nie jest ona znana, wówczas niepowtarzalna wartość prędkości jest ponownie zmniejszana o połowę:
| vr < | c0 · fPRF | (3) |
| 4 ftx |
Rysunek 2: Zależność częstotliwościowa jednoznacznego pomiaru maksymalnej odległości i maksymalnej prędkości radialnej
Rysunek 2: Zależność częstotliwościowa jednoznacznego pomiaru maksymalnej odległości i maksymalnej prędkości radialnej
Jednak częstotliwość powtarzania impulsów określa również jednoznaczną maksymalną odległość pomiarową. Tylko jednoznacznie określony maksymalny dystans pomiaru lub jednoznacznie określona maksymalna prędkość pomiaru może być zoptymalizowana do maksimum. Ta sprzeczna konstelacja nazywana jest również dylematem Dopplera.
Jeśli czas trwania impulsu nadawczego jest znacznie mniejszy niż okres następujący po impulsie, to do wyznaczenia współczynnika fPRF można zastosować zależność c0 /2·Rmax:
| Rmax · vr < | c02 | (4) |
| 8 ftx |
W ten sposób sama częstotliwość transmisji ftx określa zakres, w jakim można jednocześnie mierzyć unikalną odległość i unikalną prędkość celów.
Dylemat Dopplera: niska częstotliwość powtarzania impulsów dla jednoznacznego pomiaru dużej odległości powoduje jednocześnie bardzo słaby zasięg dla jednoznacznego pomiaru prędkości (i na odwrót).
Wybór korzystnej częstotliwości powtarzania impulsów jest wówczas albo kompromisem, albo konieczne jest podjęcie dodatkowych działań w celu uzyskania obu wielkości w wystarczającym zakresie pomiarowym. Na przykład można wybrać bardzo wysoką częstotliwość transmisji lub nadawać impulsy z indywidualną modulacją, co pozwala na ponowne przypisanie sygnałów echa z poprzedniego impulsu, nawet jeśli zostały one odebrane dopiero w kolejnym okresie impulsu.