www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Basics

Rozlišovací schopnost v rozsahu

Obrázek 1: Minimální rozlišení vzdálenosti cílů

Obrázek 1: Minimální rozlišení vzdálenosti cílů

Rozlišovací schopnost v rozsahu

Rozlišení dosahu je schopnost radarové jednotky detekovat a zobrazit dva blízko sebe umístěné cíle jako dva různé objekty. Rozlišuje se na radiální rozlišení (rozlišení rozsahu) a rozlišení bočního a výškového úhlu.

Rozlišovací schopnost radaru je jeho schopnost reprezentovat dva cíle, které se nacházejí na stejné straně a ve stejném elevačním úhlu vůči radaru, jako dva cíle. Závisí na rozsahu vysílaného impulsu. Délkový rozsah L vysílacího impulsu je dán rovnicí L = c0 · τ. Pokud jsou dva cíle radiálně tak blízko za sebou, že jejich echo signály splynou, přijímač je již nedokáže oddělit a oba cíle se na zaměřovači zobrazí jako jeden cíl. Rozlišení (radiálního) dosahu je mezním případem, kdy jsou dva echové signály právě detekovány a zpracovány jako dvě cílové ozvěny.

Animace: Oba odezvové impulsy se vzájemně prolínají a nelze je od sebe oddělit. Cílový signál se tedy objeví ze dvou cílů.
(klikni pro zvětšení: 800·320px = 122 kByte)

Obrázek 2: Příliš malá vzdálenost mezi cíli

Animace: Dva cíle, radiální vzdálenost 200 m je dostatečná k detekci jako dva cíle s vysílacím impulsem 1 µs.
(klikni pro zvětšení: 800·320px = 128 kByte)

Obrázek 3: Vzdálenost cílů je dostatečná

Minimální vzdálenost cíle Sr (od Spacing, radial) vyplývá z proměnných trvání vysílacího impulsu τ, rychlosti světla c0 a faktoru ½ (vnější a zpětná dráha vysílacího signálu):

(1)

Ačkoli obrázek 1 vztahuje délkový rozsah vysílaného impulsu k časovému paprsku, nezapomeňte, že měřítko v radarové soupravě je obecně t ∼ 2·R. Na následujícím obrázku jsou znázorněny jednotlivé fáze odrazu vysílacího impulsu pro případ, kdy je vzdálenost mezi cíli nedostatečná a signály ozvěny splývají. Prodloužení echo signálu je zde již asi 500 m!

Obrázek 2: Příliš malá vzdálenost mezi cíli

Obrázek 3: Vzdálenost cílů je dostatečná

Pro dobré rozlišení dosahu je tedy zapotřebí co nejkratší vysílací impuls, ale pro dobrý dosah musí mít extrémně vysoký výkon impulsu.

Na obrázku 3 je vzdálenost letadel dostatečně velká, aby bylo možné zřetelně zachytit dva echo impulsy.

Obrázek 4: Diagram rozlišení dosahu v závislosti na šířce pásma vysílače

Obrázek 4: Diagram rozlišení dosahu v závislosti na šířce pásma vysílače

Radar s vnitropulsní modulací

U radarů s kompresí impulsů již není rozlišení dosahu určeno délkou vysílacího impulsu, ale délkou výstupních impulsů po kompresi impulsů. To závisí na šířce pásma BWtx vysílaného impulsu (a následně na potřebné šířce pásma přijímače alespoň stejné velikosti).

(2)

Tyto radary tak dosahují mnohem lepšího rozlišení dosahu navzdory dlouhým vysílacím pulzům. Protože šum nemůže být synchronní s modulačním vzorem, má menší vliv. Signál ozvěny lze detekovat i v případě, že je mnohem menší než úroveň šumu. To znamená, že s menšími výkony pulzů může radar pokrýt větší vzdálenost. Větší šířka pásma znamená, že lze provést větší kompresi pulzu, takže se komprimovaný pulz zkrátí a zlepší se rozlišení dosahu. Obrázek 4 ukazuje vztah mezi rozlišením rozsahu a šířkou pásma. Při šířce pásma 100 MHz lze teoreticky dosáhnout rozlišení 1,5 m.

Tento typ výpočtu je univerzálně použitelný, tj. i pro výše uvedenou klasickou pulzní modulaci. Minimální šířka pásma pro zpracování vysílacího impulsu délky τ je BWtx = 1/τ. Dosadíme-li tento vzorec do vzorce (2), získáme vzorec (1).