www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Podstawy radiolokacji

Rozróżnialność w odległości

Przykład 1: Minimalna odległość między dwoma celami

Przykład 1: Minimalna odległość między dwoma celami

Rozróżnialność w odległości

Moc obliczeniowa to zdolność jednostki radarowej do wykrywania i wyświetlania dwóch blisko siebie położonych celów jako dwóch różnych obiektów. Rozróżnia się rozdzielczość radialną (rozdzielczość zakresu) oraz rozdzielczość kątową w zakresie kąta boku i kąta elewacji.

Rozróżnialność w odległości jest to minimalna odległość między dwoma celami punktowymi o tych samych współrzędnych kątowych, przy której można określić oddzielnie odległość do każdego z nich. Cele te są przedstawione jako osobne tagi. Jest on zależny od wydłużenia odległości transmitowanego impulsu. Rozszerzenie długości L impulsu transmisyjnego jest określone równaniem L = c0 · τ. Jeśli dwa cele znajdują się tak blisko siebie, że ich sygnały echa łączą się, odbiornik nie może ich już rozdzielić, a oba cele są wyświetlane na wyświetlaczu jako jeden cel. Rozdzielczość (radialna) odległości jest przypadkiem granicznym, w którym dwa sygnały echa są właśnie wykrywane i przetwarzane jako dwa echa celu.

Minimalna odległość docelowa Sr (od angielskiego: Spacing, radial) wynika ze zmiennych czasu trwania impulsu transmisyjnego τ, prędkości światła c0 i współczynnika ½ (droga zewnętrzna i powrotna sygnału transmisyjnego):

(1)

Mimo, że Rys. 1 odnosi długość impulsu transmisyjnego do przedziału czasowego, należy pamiętać, że skala w radarze jest zazwyczaj t ∼ 2·R. Poniższy rysunek przedstawia poszczególne poziomy odbicia transmitowanego impulsu w przypadku, gdy odległość między tarczami nie jest wystarczająca i sygnały echa łączą się. Rozszerzenie sygnału echa w tym przypadku wynosi już około 500 m!

Rysunek 2: Zbyt mała odległość między celami

Rysunek 3: Odległość między celami wystarczająca

Animacja: Oba impulsy odpowiedzi napływają na siebie i nie mogą być rozdzielone. W związku z tym pojawia się znak celu z dwóch celów.
(Kliknij aby powiększyć: 800·320px = 122 kByte)

Rysunek 2: Zbyt mała odległość między celami

Aby uzyskać dobrą rozdzielczość na odległość, potrzebny jest więc jak najkrótszy impuls transmisyjny, ale dla dobrych zakresów impuls ten musi mieć bardzo dużą moc impulsową.

Animacja: Dwa cele, odległość promieniowa 200 m jest wystarczająca do rozpoznania z impulsem transmisyjnym 1 µs również jako dwa znaki celu.
(Kliknij aby powiększyć: 800·320px = 128 kByte)

Rysunek 3: Odległość między celami wystarczająca

Na rysunku 3 odległość pomiędzy samolotami jest wystarczająco duża, aby uzyskać wyraźnie dwa impulsy echa.

Jednostki radarowe z modulacją wewnętrzną (Intrapulse)

Rysunek 4: Schemat rozdzielczości odległości w funkcji szerokości pasma nadajnika

Rysunek 4: Schemat rozdzielczości odległości w funkcji szerokości pasma nadajnika

W zestawach radarowych z kompresją impulsów, rozdzielczość zasięgu nie jest już zdeterminowana przez czas trwania impulsu transmisyjnego, ale przez długość impulsów wyjściowych po kompresji impulsów. Zależy to od szerokości pasma BWtx transmitowanego impulsu (oraz szerokości pasma odbiornika, która musi być zatem co najmniej równa).

(2)

Dzięki temu radary te osiągają znacznie lepszą rozdzielczość zasięgu pomimo długich impulsów transmisyjnych. Ponieważ hałas nie może być zsynchronizowany z wzorcem modulacji, ma on mniejszy wpływ. Sygnał echa może być nadal wykrywany, jeśli jest znacznie mniejszy niż poziom hałasu. Oznacza to, że radar może pokonać większą odległość przy mniejszych mocach impulsu. Większa szerokość pasma oznacza możliwość wykonania silniejszej kompresji impulsów, tzn. skraca się skompresowany impuls i poprawia rozdzielczość zakresu. Rysunek 4 przedstawia zależność pomiędzy rozdzielczością zakresu i szerokości pasma. Rozdzielczość odległości 1,5 m jest teoretycznie osiągana przy szerokości pasma 100 MHz.

Ten rodzaj obliczeń ma uniwersalne zastosowanie, tzn. również dla wspomnianej powyżej klasycznej modulacji pulsu. Minimalna szerokość pasma do przetwarzania impulsu transmisyjnego o długości τ wynosi BWtx = 1/τ. Jeżeli jest to wpisane do wzoru (2), otrzymuje się wzór (1).