Radar Basics

Radarový portrét cíle

Radarový portrét cíle je soubor parametrů signálu odraženého od konkrétního cíle, který obsahuje informace o fyzikálních vlastnostech tohoto cíle. Podobně jako otisk prstu člověka se radarový profil používá k identifikaci typu cíle.

Radarový portrét nesouvisí pouze s efektivní rozptylovou plochou (RCS) v závislosti na úhlu pohledu, ale také s dopplerovským frekvenčním spektrem[1], jeho modulačními charakteristikami nebo harmonickými v echosignálu. Přestože radarový portrét cíle obsahuje také informaci o efektivní odrazné ploše cíle, nelze ji z něj vypočítat. Radarové portréty jsou získávány experimentálně a shromažďovány ve speciálních databázích. Hrají významnou roli při rozpoznávání cílů radarem, zejména u vojenských radarů.

Obrázek 2: Modulace signálů odražených od listů vrtule letadla a od listů větrného elektrického generátoru.

Obrázek 2: Modulace signálů odražených od listů vrtule letadla a od listů větrného elektrického generátoru.

Efektivní rozptylová plocha

Efektivní rozptylová plocha cíle velmi závisí na směru, ve kterém je odrážející objekt ozařován radarem (obrázek 1). Se změnou směru pozorování se výrazně mění efektivní rozptylová plocha, která může obsahovat informace o orientaci cíle vůči radaru. Pro radarový portrét cíle je funkce změny amplitudy referenční funkcí, která se používá k určení rozdílu amplitud mezi nemodulovanou a modulovanou složkou.

Frekvenční posun odpovídající radiální rychlosti cíle musí být eliminován, aby se získal normalizovaný signál, který se porovná se standardy obsaženými v databázích.

Modulace vrtule, modulace proudového motoru

Důležitou složkou radarového portrétu cíle jsou spektrální složky odpovídající modulaci amplitudy echosignálu způsobené odrazy od rotačních prvků na povrchu cíle nebo uvnitř něj (obr. 2). Příkladem jsou vrtulové lopatky vrtulových letadel (odtud název vrtulová modulace) nebo turbínové lopatky proudových motorů (Jet Engine Modulation, JEM).

Vzhledem k rotaci těchto prvků se jejich okamžitá radiální rychlost vůči radaru neustále mění. Tím se ve spektru odraženého signálu vytvoří Dopplerovy složky. Počet a velikost Dopplerových frekvencí závisí na počtu rotujících prvků a jejich rychlosti otáčení. Každý typ radarového cíle má tedy charakteristický soubor dopplerovských frekvencí způsobených modulací vrtule. Jejich vyčleněním z echosignálu je lze použít jako rys pro rozpoznávání porovnáním s referenčními soubory z databází.

Harmonické vlny

Pokud impuls vysílače narazí na hraniční vrstvu v materiálu, který má nelineární charakteristiku (jako dioda), pak jsou v odraženém signálu vybuzeny složky na jiných frekvencích, než je pracovní frekvence. Tyto frekvence se nazývají harmonické. Pro vojenské aplikace není tento efekt nijak zvlášť důležitý, protože při výrobě letadel se přijímají opatření, která výskyt takové vrstvy eliminují. Kromě toho příjem harmonických vyžaduje přijímač s velmi velkou šířkou pásma, což zase zhoršuje odolnost radaru proti rušení.

Existuje však aplikace, pro kterou jsou harmonické složky klíčové: takzvaný harmonický radar. Toho využívají například horští záchranáři při hledání osob pod lavinou. V tomto případě jsou harmonické generovány malým dipólem s polovodičovou diodou mezi polovinami. Tento dipól lze integrovat do speciálního skipasu nebo vstupenky. Výrobci speciálních oděvů pro lyžování nebo turistiku mohou tyto odrazky zabudovat i do spodního prádla. To umožňuje radaru velmi účinně rozlišovat radarový portrét proti pasivnímu rušení, což jsou odrazy od stacionárních objektů, jako jsou skály, lidé pohřbení pod vrstvou sněhu a podobně.