Radar de diversidade de frequências
freqüência
f₂
f₁
atraso
kador
potência f₁
potência f₂
temporizações
Figura 1: Diagrama esquemático de um radar pseudo-coerente com operação de diversidade de freqüência.
freqüência
f₂
f₁
atraso
kador
potência f₁
potência f₂
temporizações
Figura 1: Diagrama esquemático de um radar pseudo-coerente com operação de diversidade de freqüência.
freqüência
f₂
f₁
atraso
f₁
f₂
Figura 1: Constituição de um radar de duplo freqüência (diversidade de freqüência). (imagem interativa)
Radar de diversidade de frequências
Para superar algumas das flutuações do tamanho do alvo, muitos radares usam duas ou mais frequências de iluminação diferentes. A diversidade de frequências normalmente usa dois transmissores operando em conjunto para iluminar o alvo com duas frequências separadas, como mostrado na figura.
Os sinais recebidos podem ser processados separadamente, a fim de manter a coerência. Além do ganho de 3dB no desempenho obtido com o uso de dois transmissores em paralelo, o uso de duas frequências separadas melhora o desempenho do radar em (normalmente) 2,8dBs.
Com o procedimento de radar de frequência múltipla, é possível alcançar um alcance máximo fundamentalmente mais alto, probabilidade igual de detecção e taxa de alarme falso igual. Ou seja, se a probabilidade de detecção e a taxa de falso alarme forem iguais nos dois sistemas, usando duas ou mais frequências é possível atingir um alcance máximo mais alto. A suavização da flutuação do sinal de eco complexo é a base física para isso. Os valores extremos (mínimos e máximos) são movidos um contra o outro devido às diferenças no diagrama de radiação secundária do alvo para as diferentes frequências portadoras. Se o retrodispersor da primeira frequência tiver um máximo, então o retrodispersor da segunda frequência terá um mínimo na maior parte. A soma dos dois sinais não altera a média dos sinais únicos. Isso causa uma suavização do sinal resultante com a adição dos únicos sinais recebidos. Os sinais únicos refletidos devem ser independentes para aumentar o alcance máximo, aumentando a probabilidade de detecção do alvo. A desvantagem desse processo é que os sinais têm espectros diferentes e, portanto, são facilmente detectados, tornando um alvo visível ao inimigo.
O procedimento de frequência múltipla é usado pelos seguintes métodos técnicos:
- A transmissão simultânea de vários pulsos na frequência portadora diferente, da forma mais simples,
pode ser feita com vários transmissores e receptores trabalhando simultaneamente
- Sucessão após radiação de vários sinais, a frequência portadora pode ser alterada alterando a frequência:
- de cada pulso após o outro (agilidade de frequência),
- dentro da duração de um único pulso (diversidade de frequências) e
- após vários pulsos (possível apenas em frequências de repetição de pulso mais altas).
Combinações de vários métodos também são usadas.
Exemplo dado: o radar ATC ASR-910 usa várias frequências, transmitindo dois pulsos logo após o outro (diversidade de frequências), e o radar de defesa aérea RRP-117 também é equipado com duas portadoras de frequência e uma compressão de pulso adicional. (Como os espectros das frequências transmitidas se cobrem na compressão do pulso, outras regras devem ser consideradas.)
A radiação retardada de vários sinais tem vantagens opostas à radiação simultânea de vários sinais:
- sinais transmitidos diferentes não se influenciam,
- condições de energia mais favoráveis surgem do atraso; portanto, não há necessidade de usar diferentes transmissores e
- uma construção simples dos transmissores e dos sistemas de antena.
Uma vantagem importante do procedimento de múltiplas frequências é a alta imunidade ao bloqueio. O processamento adicional dos sinais únicos recebidos tem uma contribuição para isso. A adição linear dos sinais de diferentes componentes de frequência aumenta a probabilidade de detecção do alvo. No entanto, isso traz desvantagens em relação à imunidade a interferência, como o radar, com apenas uma frequência Tx.
O trabalho com dois transmissores de diferentes frequências (por exemplo, ASR-910) é frequentemente encarado de maneira falsa apenas por razões de redundância. („No entanto, se um transmissor falhar, eu ainda tenho o outro transmissor!”) O alcance máximo projetado da unidade de radar é então reduzido para 70%.[1] Esse fato geralmente é percebido pelo verificador de voo, no entanto, a causa geralmente é verificada em outro lugar.
- fourth root from the losses of 3dB (decreased Tx-power) plus 2 to 2,5dB increasing of the fluctuations loss
frequência
f₂
f₁
atraso
cador
f₁
f₂
Figura 1: Constituição de um radar de duplo freqüência (diversidade de freqüência).
Princípio da Operação
Sincronizador
O sincronizador fornece os sinais de sincronização que cronometram os pulsos transmitidos, o indicador e outros circuitos associados.
Modulador
O tubo do oscilador do transmissor é chaveado por um pulso dc de alta potência gerado por esta unidade separada chamada Modulador.
Transmissor
O transmissor de radar produz pulsos de energia rf de alta potência e curta duração que são irradiados para o espaço pela antena.
Comutador
for f1
for f2
Figura 2: Comutador
Um comutador é na verdade um interruptor controlado por tempo. A palavra vem do latim e significa „barra de coleta” ou „tratamento de chamadas”. O comutador funciona passivamente (todos os pulsos de RF recebidos nas três tomadas de entrada serão conduzidos para a tomada de saída) ou ativamente (os pulsos de entrada de RF são comutados para o tempo de saída controlado por pulsos de porta separados, como mostrado na figura).
Como as frequências muito altas precisam ser comutadas muito rapidamente, o comutador usa uma tecnologia de fiação como a usada pelo duplexador.
Duplexador
O duplexador alterna a antena entre o transmissor e o receptor, de modo que apenas uma antena seja usada. Essa comutação é necessária porque os pulsos de alta potência do transmissor destruiriam o receptor se fosse permitida a entrada de energia no receptor.
Antena
A antena transfere a energia do transmissor para os sinais no espaço com a distribuição e eficiência necessárias. Este processo é idêntico durante a recepção.
Seletor de frequência
O seletor de frequência é um filtro de separação de frequência. Ele separa os sinais de eco recebidos nos receptores, dependendo da frequência.
Receptores
Os receptores amplificam e desmodulam os sinais de RF recebidos. O receptor fornece sinais de vídeo na saída.
Fase de atraso
Figura 3: tempo de atraso
Figura 3: tempo de atraso
No transmissor, o pulso f2 é atrasado por um tempo predeterminado em relação ao pulso f1. Para desfazer esse atraso no caminho de recebimento (o pulso f2 não permanecerá mais rápido, mesmo que o desejemos!), o pulso f1 deve ser atrasado exatamente com o mesmo atraso de tempo. Agora o processador de sinais pode processar os dois sinais simultaneamente. Observe que o primeiro pulso transmitido também é mostrado no osciloscópio como o primeiro pulso, ou seja, no lado esquerdo da tela!
Processamento de sinal
Os sinais únicos são processados em paralelo em canais separados em uma unidade de radar de múltiplas frequências. Esses sinais são acumulados e comparados com um valor limite. Vários procedimentos de processamento são usados:
- adição linear das amplitudes de todos os canais (faixa máxima com baixa imunidade a interferência);
- multiplicação das amplitudes de todos os canais (imunidade máxima de interferência, mas com o valor mais baixo da faixa máxima);
- adição dos quadrados das amplitudes de todos os canais (procedimento ideal!);
- seguido de uma multiplicação das somas parciais (este procedimento é desenhado no diagrama de blocos funcional superior);
- Multiplicação das amplitudes de vários canais, seguida pela adição dos resultados parciais.
Alta eficácia é alcançada ao usar um dos procedimentos de processamento mencionados.
A unidade de radar é geralmente altamente classificada.
Indicador
O indicador deve apresentar uma imagem gráfica contínua e facilmente compreensível da posição relativa dos alvos do radar.