Radar Grondbeginselen

Maximaal eenduidig bereik

Het maximale eenduidige bereik (R_max) is het langste bereik, waarin een uitgezonden impuls tussen de opeenvolgende uitgezonden impulsen heen en weer kan bewegen. Met andere woorden, (R_max) is de maximale afstand die de energie van de radar kan afleggen tussen de pulsen en toch betrouwbare informatie kan produceren.

De relatie tussen de PRT of de wederzijdse waarde van de interpulsperiode T (PRT) en (R_max) bepaalt het eenduidige bereik van de radar. Stel dat de radar een puls uitzendt die een doelwit raakt en terugkeert naar de radar in round trip time t:

• Als t < T dan komt het retoursignaal aan voordat de volgende puls is uitgezonden.
• Als t = T dan komt het retoursignaal precies aan wanneer de volgende puls is uitgezonden.
• Als t > T dan komt het retoursignaal aan nadat de volgende puls is uitgezonden en er is een onduidelijkheid, d.w.z. de radar kan niet zeggen of het retoursignaal van de eerste of tweede puls afkomstig is.

In Figuur 1 wordt de eerste uitgezonden puls, nadat deze door het doelwit is gereflecteerd in 200 km, door de radar ontvangen voordat de tweede puls wordt uitgezonden. Er zal hier geen dubbelzinnigheid zijn omdat de gereflecteerde puls gemakkelijk kan worden geïdentificeerd als een reflectie van de eerste puls. Maar in dezelfde figuur zien we dat de reflectie van een doel van de eerste puls wordt ontvangen nadat de tweede puls is uitgezonden (in een bereik van 400 km). Dit zorgt voor enige verwarring omdat de radar, zonder aanvullende informatie, niet kan bepalen of het ontvangen signaal een reflectie is van de eerste of de tweede puls. Dit leidt tot een dubbelzinnigheid in het bepalen van het bereik, dit ontvangen echosignaal kan worden verward als een kortbereiksecho van de volgende cyclus.

Daarom is het maximale eenduidige bereik R_max het maximale bereik waarvoor t > T het maximale bereik is.

(1)

• R_max = eenduidig Bereik in [m]
• c₀ = snelheid van het licht [3·10⁸ m/s]
• T = Pulse Repetition Time (PRT) [s]
• τ = lengte van de uitgezonden puls [s]

De factor 2 in de formule houdt rekening met de puls die naar het doel en vervolgens terug naar de radar gaat. De lengte van de uitgezonden puls (pulsbreedte τ) in deze formule geeft aan dat de volledige echo-impuls moet worden ontvangen. Vaak moet eerst de volledige pulslengte worden verwerkt om een doelwit te detecteren. Als de uitgezonden puls zeer kort is ten opzichte van de pulsperiode, kan deze genegeerd worden. Als we de pulslengte negeren, kan het maximale eenduidige bereik van een pulsradar worden berekend met de formule:

(2)

• f_p = Pulsherhalingsfrequentie (PRF) [Hz oder s^-1]

Hoe groter de pulsherhalingsfrequentie f_p (in pulsen per seconde), hoe korter de pulsherhalingstijd T (interpulsperiode) en hoe korter het maximale eenduidige bereik R_max van de radar. R_max moet groter zijn dan het maximale weergavebereik (het zogenaamde: geïnstrumenteerde bereik).

Denk aan radar met een pulsherhalingsfrequentie van 1 000 Hz. De pulsperiode is de reciproke waarde en bedraagt 1/ 1 000 = 1 ms. Volgens formule (2) is het maximale eenduidige bereik van deze radar 150 km. Als de radar een echosignaal ontvangt met een looptijd van 100 µs, is dit dan een uniek of dubbelzinnig doelwit?
 
Antwoord: Dat kan niet op deze manier worden beantwoord. Dit doelwit met een ostensieve looptijd van 100 µs kan zowel afkomstig zijn van een afstand van 15 km als van een doelwit van 165 km.
 
Alleen omgekeerd krijgen we een eenduidig resultaat: Een bereik van 15 km vanaf een echt doelwit zou een eenduidig resultaat zijn en zou een looptijd van 100 µs hebben.

Afbeeldig 2: Bij een gespreide pulsherhalingsfrequentie heeft een tweede sweep-echo geen stabiele positie voor de volgende pulsperiode.

Afbeeldig 2: Bij een gespreide pulsherhalingsfrequentie heeft een tweede sweep-echo geen stabiele positie voor de volgende pulsperiode.

Afbeeldig 2: Bij een gespreide pulsherhalingsfrequentie heeft een tweede sweep-echo geen stabiele positie voor de volgende pulsperiode.

Verspreid PRT

Door gebruik te maken van gespreide PRT (staggered PRF) wordt de ambigue terugkeer van het doel niet meer weergegeven door een kleine boog op een analoog display. Deze beweging of instabiliteit van de dubbelzinnige terugkeer wordt typisch voorgesteld als een verzameling van punten in bepaalde apparatuur vanwege de verandering in ontvangsttijden van impuls naar impuls. Met dit onderscheid kan een computergestuurde signaalverwerking de werkelijke afstand berekenen.

Eenduidig doelwit

dubbelzinnige terugkeer

Afbeeldig 3: Eenduidige rendementen
(dunne langere boog - IFF-reactie; dikke kortere boog - terugkeer door de primaire radar) en een dubbelzinnige IFF-reactie door gebruik te maken van een verspringende PRT (verzameling van de IFF-boog).

Eenduidig doelwit

dubbelzinnige terugkeer

Afbeeldig 3: Eenduidige rendementen
(dunne langere boog - IFF-reactie; dikke kortere boog - terugkeer door de primaire radar) en een dubbelzinnige IFF-reactie door gebruik te maken van een verspringende PRT (verzameling van de IFF-boog).

Eenduidig
doelwit<

dubbelzinnige terugkeer

Afbeeldig 3: Eenduidige rendementen
(dunne langere boog - IFF-reactie; dikke kortere boog - terugkeer door de primaire radar) en een dubbelzinnige IFF-reactie door gebruik te maken van een verspringende PRT (verzameling van de IFF-boog).