www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Basics

Synchronizace a řízení: radarový synchronizační systém

Součásti radaru musí fungovat společně a v přesně stanoveném čase, takže v každém radaru musí být generován určitý počet různých řídicích a synchronizačních impulsů. Tyto impulsy určují, která součást začne pracovat v kterém okamžiku v každé periodě snímání.

U starších radarů vytvářel synchronizátor jehlové impulsy pomocí elektrovakuové lampy, na které byl namontován asynchronní blokovací generátor.

Moderní radary s velkými schopnostmi pracují koherentním způsobem. Synchronizační impulsy jsou velmi krátké obdélníkové impulsy, které se používají pro řízení podle hrany nebo trvání impulsu. Jsou vytvářeny vysoce stabilním hlavním oscilátorem počítáním oscilační frekvence na jeho výstupu a následnými logickými kombinacemi. Názvy a počet synchronizačních zařízení v různých radarech se mohou lišit.

Hlavní
oscilátor
Dělič
kmitočtu
Generátor
taktových
impulzů
Generátor
hodinových
impulzů
Budič
Generátor
sondážního
signálu
Generátor
na napětí
pro VARU
Vysílač
Anténní
spínač
Přijímač
Analogově-
číslicový
převodník

Obrázek 1. Obecné schéma synchronizace radaru a gatingu

Hlavní
oscilátor
Dělič
kmitočtu
Generátor
taktových
impulzů
Generátor
hodinových
impulzů
Budič
Generátor
sondážního
signálu
Generátor
na napětí
pro VARU
Vysílač
Anténní
spínač
Přijímač
Analogově-
číslicový
převodník

Obrázek 1. Obecné schéma synchronizace radaru a gatingu

Dělič
kmitočtu
Generátor
taktových
impulzů
Generátor
hodinových
impulzů
Vysílač
Přijímač
Analogově-
číslicový
převodník

Obrázek 1. Obecné schéma synchronizace radaru a gatingu

Obrázek 1 znázorňuje obecný princip použití generátoru hodin v koherentním radaru. Centrální hlavní oscilátor, v mnoha případech pracující na frekvenci 100 MHz, poskytuje referenční fázi pro vysílané a přijímané signály. V některých případech může být tento referenční oscilátor dokonce synchronizován se signály koordinovaného světového času (UTC), přičemž jako zdroje se používají družice globálního polohového systému (GPS). Ve většině případů je však referenčním oscilátorem křemenný oscilátor. Může být instalován v termostatu, aby byla zajištěna vysoká stabilita frekvence a omezeno kolísání fáze.

Frekvence referenčního oscilátoru se snižuje dělením, aby se vytvořily hodinové impulsy určené k zajištění požadovaných zpoždění a synchronizace všech spínacích zařízení, signálových procesorů a počítačů (výpočetních zařízení). Nejprve se impulsy získané v důsledku dělení frekvence pošlou do generátoru hodinových impulsů a generátoru synchronizačních impulsů (synchronizační impulsy).

Obrázek 2. Čtyři rozložené hodinové impulsy

Obrázek 2. Čtyři rozložené hodinové impulsy

Generátor hodinových impulsů vytváří systémové hodinové impulsy pro celý radarový systém. Relativně vysoká frekvence kmitání hlavního oscilátoru zajišťuje dobrou přesnost synchronizace radarových subsystémů, ale kmitání o této frekvenci je obtížné dodat všem radarovým subsystémům. Při této frekvenci získávají všechna drátová vedení v radaru vlastnosti antén. Pro frekvenci 100 MHz je vedení dlouhé asi jeden metr rovněž rezonančním dipólem. Proto se jako hodinové impulsy používají impulsy s nižší opakovací frekvencí, například 25 MHz. Aby se dosáhlo stejné přesnosti synchronizace jako při frekvenci 100 MHz, použijí se čtyři linky, z nichž každá vysílá hodinové impulsy 25 MHz, ale se zpožděním v každé následující lince (od linky 1 po linku 4) 1/(2·100) MHz = 5 ns (obrázek 2). Tyto čtyři hodinové impulsy jsou rozděleny do subsystémů a každý z nich použije takový impuls, který je požadován v závislosti na vnitřní provozní době a zpoždění ve vedení.

Nejdůležitější ze synchronních impulsů jsou impulsy začátku vzdálenosti, které obvykle odpovídají začátku (náběžné hraně) sondovacího impulsu, a synchronní impulsy, jejichž trvání odpovídá trvání sondovacího signálu. Oba synchronní impulsy mohou mít určitý posun podél časové osy, protože některé prvky radarových subsystémů vyžadují předběžný start několik mikrosekund před začátkem sondážního signálu. Takové předběžné hodinové impulsy řídí činnost součástí radaru, které nejsou aktivní během vysílání radarového impulsu, jako je přijímač, signálový procesor a indikátory. Synchronní impulsy odpovídající době trvání sondážního signálu řídí činnost radarových součástí aktivních během vyzařování, jako je generátor sondážního signálu, budič a anténní spínač (v případě jeho provedení na PIN diodách). Takové synchronní impulsy mohou mít také jinou dobu trvání než doba trvání sondážního signálu, ale tento rozdíl bude symetrický: například výkonový zesilovač by měl být zapnut dříve, než se začne tvořit sondážní signál, a pracovat déle, než je jeho doba trvání.