Radar cu radiație continuă cu modulație de frecvență și întreruperi
diode Pin
Ilustrație 1: Radarul FMiCW utilizează un comutator cu diode cu pin suplimentar pentru a opri emisia de putere
diode Pin
Ilustrație 1: Radarul FMiCW utilizează un comutator cu diode cu pin suplimentar pentru a opri emisia de putere (imagine interactiva)
Radar cu radiație continuă cu modulație de frecvență și întreruperi
diode Pin
Ilustrație 1: Radarul FMiCW utilizează un comutator cu diode cu pin suplimentar pentru a opri emisia de putere
Radar cu radiație continuă cu modulație de frecvență și întreruperi (Frequency Modulated interrupted Continuous Wave, FMiCW – Radar sau iFMCW- Radar) ocupă un loc special printre diferitele tehnologii radar. Principiul funcționării sale constă în faptul că, în timpul procesului de măsurare, radiația semnalului este oprită pentru o anumită perioadă de timp. Astfel, din punct de vedere formal, un astfel de radar este un radar de impulsuri. În timp ce antena de emisie este oprită, generarea de oscilații în transmițător nu se oprește, iar receptorul primește oscilația de referință necesară pentru a transforma frecvența semnalului recepționat. Procesul de măsurare pentru determinarea distanței constă în măsurarea diferenței dintre frecvența curentă a semnalului emis și frecvența semnalului de ecou, ca în cazul radarului FMCW. Altfel spus, nu este vorba de o măsurare cu decalaj de timp a semnalului de ecou, similară cu cea efectuată într-un radar cu impulsuri modulate intrapuls.
Modulația amplitudinii impulsului semnalului transmis
Ilustrație 2: Oscillograme pentru diagrama structurală
Ilustrație 2: Oscillograme pentru diagrama structurală
(tensiunea de control pentru VCO)
cu diode pin
Ilustrație 2: Oscillograme pentru diagrama structurală
Comparativ cu un radar FMCW pur, radarul FMiCW are avantaje și dezavantaje. De obicei, în radarul FMCW, semnalul emis pătrunde direct în receptor. În cazul radarului FMiCW, decuplarea dintre transmițător și receptor este îmbunătățită prin oprirea temporară a puterii radiate. În timpul intervalului de timp în care antena nu radiază, sensibilitatea receptorului poate fi crescută. În plus, această decuplare permite creșterea puterii transmițătorului. Prin aceste două etape, raza maximă de acțiune a radarului poate fi mărită.
Cu toate acestea, deconectarea receptorului în timpul emisiei (de exemplu, prin utilizarea unei tensiuni de comandă inversă pentru diodele pin) reduce intervalul de timp în care poate fi recepționat un semnal de ecou. Orice semnal de ecou (canalul albastru din figura 2) poate fi recepționat numai dacă tensiunea de control este scăzută (canalul roșu din figura 2). În figura 2, intervalul de timp dintre semnalul de ecou și un nivel scăzut al tensiunii de control este gri. Adesea, acest interval durează foarte puțin timp. Aceasta înseamnă că posibilitatea acumulării de semnal incoerent este degradată. Doar o mică parte a semnalului de ecou poate fi recepționată. Acest lucru reduce energia semnalului recepționat și, prin urmare, raza maximă de acțiune a radarului. În același timp, semnalele de ecou recepționate de la distanțe scurte sunt mai sensibile la această reducere a energiei. Acest efect este similar cu efectul controlului automat al câștigului sensibil la timp (STC, sensitive time control) în radarele cu impulsuri.
Acest tip de radar FMiCW este utilizat, de exemplu, în radarele moderne pentru automobile (control adaptiv al vitezei de croazieră) în banda de frecvențe 76 … 77 GHz. Pentru a determina azimutul, unghiul la care este radiat un anumit subimpuls de semnal poate fi ușor variat prin schimbarea punctelor de alimentare ale antenei pentru a deplasa diagrama în altă direcție.
Aplicarea radarului FMiCW pentru a crește raza de acțiune măsurată
comutatorul cu diode pin
Ilustrație 3: Oscillograme pentru diagrama structurală
comutatorul cu diode pin
Ilustrație 3: Oscillograme pentru diagrama structurală
comutatorul cu diode pin
(întârziat)
Ilustrație 3: Oscillograme pentru diagrama structurală
Ca o altă soluție, această metodologie poate fi aplicată pentru a utiliza mai bine lățimea de bandă admisibilă a frecvențelor radiate. O abruptă mai mare a variației de frecvență oferă o rezoluție mai mare a domeniului de acțiune, menținând în același timp raza maximă posibilă.
În banda ISM (Industrial, Scientific and Medical Band) de 24 GHz, transmițătorul trebuie să funcționeze doar în banda 24,0 … 24,25 GHz. Este necesar un compromis între rezoluția și raza de acțiune a radarului atunci când funcționează în această gamă de frecvențe. Utilizând metoda FMiCW, panta de frecvență poate fi ajustată, de exemplu, astfel încât lățimea de bandă a transmițătorului să fie de două ori mai mare decât lățimea de bandă permisă, adică între 24,0 și 24,5 GHz. Atunci când frecvența semnalului atinge limita superioară a benzii ISM (24,25 GHz), semnalul transmițătorului este deconectat de la antenă și, astfel, va fi radiat numai semnalul din banda de frecvență permisă. Intervalul de timp de întârziere posibil al semnalului de ecou va fi mult mai mare decât durata semnalului radiat. După cum se poate observa în figura 3, măsurarea diferenței de frecvență în acest caz se efectuează în raport cu frecvențe aparținând unei game de frecvențe posibile mult mai mari (linia punctată).