Impulsní rozlišovací schopnost
Obrázek 1: Rozlišovací buňka
Jaké je rozlišení radaru?
Impulsní rozlišovací schopnost
Impulsní rozlišovací schopnost a rozlišovací buňka charakterizuje společnou rozlišovací schopnost podle rozsahu a úhlových souřadnic. Obvykle se předpokládá, že rozlišovací objem pulzu je omezen šířkou polovičního výkonu svazku φ směrového diagramu antény (−3 dB) a délkou Δt = τi/ 2, přičemž τi je doba trvání vysílacího pulzu (nebo v případě vnitropulzní modulace doba trvání signálu na výstupu zařízení pro kompresi pulzů).
Obrázek 1: Rozlišovací buňka
V případě malými hodnotami úhlů Θaz a Θel, lze velikost rozlišovacího objemu impulzu vypočítat podle následující rovnice:
| V = R2· | c0·τ | · θaz θel | (1) |
| 2 |
Objem pro rozlišení impulsů lze také považovat za válcový v závislosti na použitém modelu aproximace anténního obrazce na jednoduché geometrické tvary. V takovém případě se objem rozlišení impulzu vypočítá podle:
| V = | π | ·R2· | c0·τ | · θaz θel | kde | c0 = rychlost světla; R = vzdálenost k radarové anténě; τ = doba trvání vysílaného impulsu. |
(2) |
| 4 | 2 |
V rovnicích (1) a (2) se předpokládá, že hodnoty úhlů Θaz a Θel jsou uvedeny v radiánech. Pokud jsou ve stupních, měly by se převést na radiány vynásobením (π/180).
Čím širší je spektrum uvažovaného vysílacího impulsu a čím užší je směrový diagram antény, tím menší je objem rozlišení impulsu a tím vyšší je rozlišovací schopnost radarové stanice. Současně se zvyšuje odolnost proti rušení od pasivních rušivých vlivů rozmístěných v prostoru (dipólové reflektory, ionizované mraky, atmosférické struktury, pevné cíle).
U meteorologických radarů má větší význam objem impulsního rozlišení. Protože objem rozlišení pulzu se zvětšuje s rostoucí vzdáleností, vejde se do něj nyní při stejné intenzitě deště mnohem více dešťových kapek: tím se zvětší i efektivní odrazná plocha. Proto má základní radarová rovnice u meteorologického radaru zcela jiný tvar než u přehledového radaru.
Z tohoto důvodu se v meteorologickém radaru hovoří také o objemovém cíli: objemový cíl zcela vyplňuje objem rozlišení impulzu. Naproti tomu přehledové radary obvykle lokalizují bodové cíle: Odrážející se objekt se s rostoucí vzdáleností ztrácí ve stále se zvětšujícím objemu impulsního rozlišení.
Nezaměňujte prosím objemové rozlišení pulzu s velikostí buňky dosahu při zpracování radarového signálu, tj. paměťové buňky odpovídající úseku dosahu. Takový úsek dosahu by měl být maximálně poloviční velikosti objemu rozlišení impulzu.
radar
pasivní
přijímač
Obrázek 2: Srovnání rozlišovací buňky monostatického radaru a bistatického radaru
radar
pasivní
přijímač
Obrázek 2: Srovnání rozlišovací buňky monostatického radaru a bistatického radaru
Rozlišovací buňka s bistatickým radarem
Rozlišovací buňka bistatického radaru je prostorově mnohem variabilnější než u monostatického radaru. Tento efekt je způsoben tím, že bistatický pasivní přijímač nepoužívá směrovou anténu. Je tedy fixován na poloviční šířku svazku vysílací antény a přijímá vše, co je osvětleno vysílačem. Pro přehledový letecký radar to má malý význam. Pro meteorologické radary to však mění celou radarovou rovnici pro objemové cíle, protože objemové rozlišení impulsů se mění nejen jako funkce vzdálenosti, ale nyní také jako funkce směru! Proto je u meteorologických radarů nutná normalizace přijímaných echových signálů na standardní velikost objemu rozlišení impulsů, aby byly odrazivosti srovnatelné.
Rozlišení by se rovněž nemělo zaměňovat s přesností. Nicméně ve většině radarových projektů bude první odhad hodnoty přesnosti (jedna směrodatná odchylka) poloviční hodnotou odpovídajícího rozlišení. Při realizaci radaru je přesnost často lepší než první odhad, protože: např. přesnost dosahu je charakteristikou měření doby, která uplynula mezi odletem vysílaného impulsu a příchodem ozvěny na přijímač. Pokud je vysílaný impulz dokonale obdélníkový, bude přijatý impulz vypadat jako Gaussova křivka, protože šířka pásma přijímače je konečná; navíc šum naruší Gaussův tvar přijatého impulzu. Je tedy zřejmé, že přesnost tohoto měření ve skutečnosti nesouvisí s šířkou impulsu (která definuje rozlišení dosahu), ale spíše se silou signálu přijímače (která souvisí s dosahem). Proto by se chyba dosahu měla zvyšovat s rozsahem.