Zależności czasowe radaru impulsowego
Parametry radaru takie jak prędkość obrotu anteny, czas napromieniowania, maksymalny jednoznaczny zasięg mierzalny, częstotliwość powtarzania impulsów (PRF), maksymalna liczba impulsów odbitych od celu są ściśle ze sobą powiązane. Ponadto, wszystkie inne parametry radaru, takie jak zasięg i rozdzielczość kątowa, prędkość ślepa, i tak dalej, mogą być obliczane na podstawie tych podstawowych zależności czasowych.
Dla klasycznego radaru (np. nie wykorzystującego technologii monopulsów) używanego jako radar przeglądowy systemu kontroli ruchu lotniczego, wymagany czas aktualizacji jest mniejszy niż 5 sekund. Wymóg ten ogranicza czas akwizycji i maksymalny jednoznacznie mierzalny zakres (patrz rys. 1).
odbitych od celu
Rysunek 1: Zależności czasowe radaru impulsowego
odbitych od celu
Rysunek 1:Zależności czasowe radaru impulsowego
odbitych od celu
Rysunek 1: Zależności czasowe radaru impulsowego
Ponieważ przetwarzanie danych w tym radarze odbywa się w czasie rzeczywistym (ze stosunkowo niewielkim stałym opóźnieniem), czas aktualizacji danych zależy od okresu obrotu anteny. Aby móc mierzyć współrzędne tego samego celu (tj. skierować na niego antenę) raz na 5 sekund, wymagana jest szybkość obrotu anteny wynosząca co najmniej 12 obrotów na minutę.
Wiadomo, że czas napromieniowania, czyli czas, w którym wiązka radarowa przechodzi nad powierzchnią celu, zależy głównie od szerokości wiązki w płaszczyźnie poziomej i prędkości obrotowej anteny. Załóżmy, że szerokość wiązki wynosi 1,6°, co odpowiada dobrze zaprojektowanej antenie parabolicznej. Następnie dzieląc wartość kątową pełnego obrotu anteny 360° przez 1,6° otrzymujemy liczbę kierunków, w których położenia promieniowania anteny nie pokrywają się – 360°/1,6° = 225. Dzieląc 5 sekund przez tę liczbę kierunków, otrzymujemy czas ekspozycji 5 s / 225 = 22,22 ms na kierunek.
Wymagane wskaźniki jakości detekcji (prawdopodobieństwo detekcji, dokładność pomiaru współrzędnych) określają wymaganą liczbę impulsów odbitych od celu biorącego udział w akumulacji międzyokresowej. Załóżmy, że wymagana liczba impulsów do zgromadzenia (zintegrowania) wynosi 20. Dlatego maksymalny okres powtarzania będzie wynosił 22,22/20 ≈ 1 ms. Zakładając, że czas odbioru jest mniejszy od okresu repetycji, otrzymujemy wartość maksymalnego jednoznacznie zmierzonego zasięgu dla radaru pomiarowego mniejszego niż 150 kilometrów. Jeśli w radarze zastosowano falowanie okresu powtarzania impulsów sondujących w celu tłumienia "ślepych" prędkości, wówczas jednoznaczny zasięg będzie określony przez najmniejszy zastosowany okres powtarzania. Dlatego musimy polegać na wartości okresu powtarzania impulsów 0,8 milisekundy zamiast 1 milisekundy. W związku z tym maksymalny, jednoznaczny, mierzalny zasięg wynosi 120 kilometrów lub 65 mil morskich.
Widać więc, że balans czasowy jest bardzo ważny przy budowie radaru. Przy danych parametrach danego radaru, bilans czasu określa jego maksymalny osiągalny zasięg. Nie są możliwe dodatkowe pomiary (np. wysokości), które wymagają dodatkowego czasu i tym samym zaburzają równowagę czasową radaru. Nawet niewielkie zmiany w liczbie skumulowanych impulsów odbitych od celu (jako ewentualny środek do wydłużenia czasu akwizycji i uzyskania lepszego jednoznacznego zasięgu pomiarowego) mają negatywny wpływ na prawdopodobieństwo wykrycia radaru.
W celu zwiększenia zasięgu radaru lub wykonania dodatkowych pomiarów konieczne jest zastosowanie jakościowo odmiennych metod pomiaru i przetwarzania sygnału, takich jak technologia monopulsowa i/lub cyfrowe formowanie wiązki (digital beamforming).