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Dilemma Doppler

Figura 1: Visualizzazione di un segnale radar su un analizzatore di spettro

Figura 1: Visualizzazione di un segnale radar su un analizzatore di spettro

Dilemma Doppler

In un radar a impulsi, la modulazione della frequenza di trasmissione consiste in una sequenza periodica di impulsi quadrati. Lo spettro di frequenza di questo segnale trasmesso è uno spettro di linee a forma di pettine con una spaziatura di linee pari alla frequenza di ripetizione dell'impulso. Le singole linee non possono essere separate da un confronto di ampiezza. Con un riflettore in movimento, l'intero spettro di linea del segnale ricevuto in Figura 1 è spostato leggermente a sinistra o a destra dall'effetto Doppler, a seconda della direzione della velocità radiale. Uno spettro ricevuto spostato dall'effetto Doppler può essere usato per una misura non ambigua della velocità solo se lo spostamento dell'intero spettro è più piccolo della spaziatura delle linee nello spettro. Ciò significa che la frequenza Doppler deve essere più piccola della frequenza di ripetizione dell'impulso fPRF.

Secondo l'equazione per la frequenza Doppler fD, si può calcolare l'intervallo della velocità radiale unica vr:

fPRF > |fD| = 2 · vr · ftx (1)
c0
vr < c0 · fPRF (2)
2 ftx

Questa equazione è applicabile solo se la direzione dello spostamento è nota, cioè se si sa se il bersaglio si sta allontanando o andando verso il radar. Se questo non è noto, allora il valore unico della velocità viene nuovamente dimezzato:

vr < c0 · fPRF (3)
4 ftx

Figura 2: Dipendenza dalla frequenza di una misura non ambigua della distanza massima e della velocità radiale massima

Velocità massima non ambigua (m/s)
Portata massima non ambigua (km)

Figura 2: Dipendenza dalla frequenza di una misura non ambigua della distanza massima e della velocità radiale massima

Tuttavia, la frequenza di ripetizione degli impulsi determina anche la distanza di misurazione massima non ambigua. Solo una distanza di misurazione massima non ambigua o una misurazione di velocità massima non ambigua possono essere ottimizzate al massimo. Questa costellazione contraria è anche chiamata dilemma Doppler.

Se la durata dell'impulso di trasmissione è molto più piccola del periodo che segue l'impulso, allora la relazione c0 /2·Rmax può essere usata per fPRF:

Rmax · vr < c02 (4)
8 ftx

Così, la frequenza di trasmissione ftx determina da sola la misura in cui una distanza unica e una velocità unica dei bersagli possono essere misurate simultaneamente.

Il dilemma Doppler: una bassa frequenza di ripetizione degli impulsi per la misurazione inequivocabile di una grande distanza si traduce simultaneamente in una gamma molto scarsa per la misurazione inequivocabile della velocità (e viceversa).

La scelta di una frequenza di ripetizione degli impulsi favorevole è quindi un compromesso, o si devono prendere misure aggiuntive per ottenere entrambe le quantità in un campo di misura sufficiente. Per esempio, una frequenza di trasmissione estremamente alta può essere selezionata o gli impulsi di trasmissione possono essere forniti con una modulazione individuale, che poi permette ai segnali di eco di un impulso precedente di essere assegnati di nuovo ad esso, anche se sono stati ricevuti solo in un periodo di impulsi successivo.