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Potere risolutivo della distanza

Figura 1: Risoluzione della distanza minima degli obiettivi

Figura 1: Risoluzione della distanza minima degli obiettivi

Potere risolutivo della distanza

La risoluzione della portata è la capacità di un'unità radar di rilevare e visualizzare due bersagli molto distanziati come due oggetti diversi. Si differenzia in una risoluzione radiale (la risoluzione della gamma) e una risoluzione laterale e dell'angolo di elevazione.

La capacità di risoluzione della distanza di un radar è la sua capacità di rappresentare due bersagli che si trovano allo stesso lato e angolo di elevazione del radar come due bersagli. Dipende dall'estensione in senso longitudinale dell'impulso trasmesso. L'estensione longitudinale L dell'impulso di trasmissione è data dall'equazione L = c0 · τ. Se due bersagli sono radialmente così vicini l'uno all'altro che i loro segnali d'eco si fondono, il ricevitore non può più separarli ed entrambi i bersagli sono visualizzati come un unico bersaglio sul mirino. La risoluzione di gamma (radiale) è il caso limite in cui due segnali di eco sono appena rilevati ed elaborati come due echi del bersaglio.

La distanza minima del bersaglio Sr (da Spacing, radial) risulta dalle variabili durata dell'impulso di trasmissione τ, velocità della luce c0, e fattore ½ (percorso di andata e ritorno del segnale di trasmissione):

(1)

Anche se la figura 1 mette in relazione l'estensione longitudinale dell'impulso trasmesso con il raggio temporale, ricordate che la scala in un set radar è generalmente t ∼ 2·R. La figura seguente mostra i singoli stadi di riflessione dell'impulso di trasmissione per il caso in cui la distanza tra i bersagli è insufficiente e i segnali di eco si fondono. L'estensione del segnale eco è qui già circa 500 m!

Figura 2: Distanza tra gli obiettivi troppo piccola

Figura 3: la distanza degli obiettivi è sufficiente

Animazione: entrambi gli impulsi di risposta si incrociano e non possono essere separati. Quindi un segnale di bersaglio appare da due bersagli.
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Figura 2: Distanza tra gli obiettivi troppo piccola

Quindi, per una buona risoluzione della portata, è necessario un impulso di trasmissione più breve possibile, ma per una buona portata deve avere una potenza d'impulso estremamente elevata.

Animazione: Due obiettivi, la distanza radiale di 200 m è sufficiente per rilevare come due obiettivi con un impulso di trasmissione di 1 µs.
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Figura 3: la distanza degli obiettivi è sufficiente

Nell'immagine 3 la distanza degli aerei è abbastanza grande per ricevere chiaramente due impulsi d'eco.

Radar con modulazione intrapulse

Figura 4: Diagramma della risoluzione della portata in funzione della larghezza di banda del trasmettitore

Figura 4: Diagramma della risoluzione della portata in funzione della larghezza di banda del trasmettitore

Per i radar con compressione degli impulsi, la risoluzione della portata non è più determinata dalla durata dell'impulso di trasmissione, ma dalla lunghezza degli impulsi di uscita dopo la compressione degli impulsi. Questo dipende dalla larghezza di banda BWtx dell'impulso trasmesso (e dalla conseguente necessaria larghezza di banda del ricevitore di almeno la stessa dimensione).

(2)

Così, questi radar raggiungono una risoluzione di portata molto migliore nonostante i lunghi impulsi di trasmissione. Poiché il rumore non può essere sincrono al modello di modulazione, ha meno influenza. Un segnale di eco può ancora essere rilevato se è molto più piccolo del livello di rumore. Questo significa che con potenze d'impulso più piccole il radar può coprire una distanza maggiore. Una maggiore larghezza di banda significa che può essere eseguita una maggiore compressione dell'impulso, quindi l'impulso compresso diventa più breve e la risoluzione della gamma migliora. La figura 4 mostra la relazione tra la risoluzione della gamma e la larghezza di banda. Una risoluzione di distanza di 1,5 m è teoricamente raggiunta con una larghezza di banda di 100 MHz.

Questo tipo di calcolo è universalmente applicabile, cioè anche per la modulazione d'impulso classica di cui sopra. La larghezza di banda minima per elaborare un impulso di trasmissione di lunghezza τ è BWtx = 1/τ. Se questo viene sostituito nella formula (2), si ottiene la formula (1).