www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Puls Radar Tijd Balans

Radarparameters zoals antennedraaisnelheid, bestralingstijd, maximaal ondubbelzinnig meetbaar bereik, pulsherhalingsfrequentie (PRF), maximumaantal door het doel gereflecteerde pulsen zijn nauw met elkaar verbonden. Bovendien kunnen alle andere radarparameters, zoals bereik- en hoekresolutie, blindsnelheid, enzovoort, worden berekend op basis van deze basistemporele relaties.

Voor een klassieke radar (b.v. zonder monopulstechnologie) die wordt gebruikt als terminal area radar van een luchtverkeersleidingssysteem, bedraagt de vereiste updatetijd minder dan 5 seconden. Deze eis beperkt de acquisitietijd en het maximale ondubbelzinnig meetbare bereik (zie figuur 1).

antenne omwentelingstijd
bestralingstijd
aantal pulsen
weerkaatst door doelwit
pulsherhalingsperiode
maximaal mogelijke…
ontvangsttijd

Figuur 1: Radar tijd balans

antenne omwentelingstijd
bestralingstijd
aantal pulsen
weerkaatst door doelwit
pulsherhalingsperiode
maximaal mogelijke…
ontvangsttijd


Figuur 1: Radar tijd balans

antenne omwentelingstijd
bestralingstijd
aantal pulsen
weerkaatst door doelwit
pulsherhalingsperiode
maximaal mogelijke…
ontvangsttijd


Figuur 1: Radar tijd balans

Aangezien de gegevensverwerking in deze overzichtsradar in real time gebeurt (met een betrekkelijk kleine constante vertraging), hangt de bijwerkingstijd van de gegevens af van de rotatieperiode van de antenne. Om eenmaal per 5 seconden de coördinaten van hetzelfde doel te kunnen meten (d.w.z. de antenne erop te richten), is een omwentelingssnelheid van de antenne van ten minste 12 omwentelingen per minuut vereist.

Het is bekend dat de bestralingstijd, d.w.z. de tijd gedurende welke de radarbundel over het doeloppervlak passeert, hoofdzakelijk wordt bepaald door de bundelbreedte in het horizontale vlak en de rotatiesnelheid van de antenne. Stel dat de bundelbreedte 1,6° bedraagt, hetgeen overeenkomt met een goed ontworpen paraboolantenne. Door vervolgens de hoekwaarde van de volledige rotatie van 360° van de antenne door 1,6° te delen, verkrijgen wij het aantal richtingen waarin de posities van het stralingspatroon van de antenne elkaar niet overlappen – 360°/1,6° = 225. Door 5 seconden te delen door dit aantal richtingen, krijgen we een belichtingstijd van 5 s / 225 = 22,22 ms per richting.

De vereiste indicatoren voor de detectiekwaliteit (detectiewaarschijnlijkheid, nauwkeurigheid van de coördinatenmeting) bepalen het vereiste aantal pulsen dat door het doelwit wordt weerkaatst dat betrokken is bij de accumulatie tussen de perioden. Stel dat het vereiste aantal te accumuleren (te integreren) impulsen 20 is. Daarom zal de maximale herhalingsperiode 22,22/20 ≈ 1 ms bedragen. Ervan uitgaande dat de ontvangsttijd korter is dan de herhalingsperiode, krijgen wij de waarde van het maximale ondubbelzinnig gemeten bereik voor overzichtsradar minder dan 150 kilometer. Indien de radar de herhalingsperiode van de sonderingspulsen wiebelt om „blinde snelheden“ te onderdrukken, dan zal het ondubbelzinnige bereik worden bepaald door de kleinste herhalingsperiode die wordt gebruikt. Wij moeten dus uitgaan van een pulsherhalingsperiode van 0,8 milliseconde in plaats van 1 milliseconde. Bijgevolg is het maximale ondubbelzinnig meetbare bereik 120 kilometer of 65 zeemijlen.

We kunnen dus zien dat tijdbalans zeer belangrijk is bij het bouwen van een radar. Met de gegeven parameters van een bepaalde radar bepaalt de tijdbalans het maximaal haalbare bereik. Bijkomende metingen (b.v. hoogte), die extra tijd vergen en dus de tijdbalans van de radar verstoren, zijn niet mogelijk. Zelfs kleine veranderingen in het aantal geaccumuleerde pulsen dat door het doel wordt weerkaatst (als mogelijke maatregel om de acquisitietijd te verlengen en een beter ondubbelzinnig gemeten bereik te verkrijgen) hebben een negatieve invloed op de detectiewaarschijnlijkheid van de radar.

Om het bereik van de radar te vergroten of extra metingen uit te voeren, is het nodig kwalitatief andere meet- en signaalbewerkingsmethoden te gebruiken, zoals monopulstechnologie en/of digitale patroonvorming.