Основи на радиолокацията

Двупосочна антенна диаграма на насоченост

Двупосочна ширина на лъча или двупосочна антенна диаграма (англ. «two-way beamwidth») обикновено се появява, когато радарът използва различна антенна диаграма при предаване, отколкото при приемане. Такъв е случаят например с многофункционалните радари, които използват цифрово формиране на лъча. Такъв радар трябва да осветява цялото пространство с ветрилообразна диаграма в режим на предаване, например, която след това трябва да се сканира от едновременно формирани индивидуални тесни приемни диаграми с форма на игла в режим на приемане. Тогава суперпозицията на предаваната антенна диаграма с антенната диаграма, действаща по време на приемането, представлява двупосочна антенна диаграма.

Изображение 2: Двупосочна антенна диаграма, получена при различни посоки на предаване и приемане

Изображение 2: Двупосочна антенна диаграма, получена при различни посоки на предаване и приемане

Приложение за бистатична SAR и SLAR

При бистатичен радар за странично сканиране двупосочна антенна диаграма на насочено действие може да се получи и чрез различни ъгли на видимост. Например, ако симетрична антенна диаграма от спътник пада косо върху повърхността на Земята, това води до осветена площ на елипса, чиято площ може да се изчисли от дължините на голямата и малката ос.

(1)

• Θ_B = широчина на лъча при ниво на половин мощност,
• R·Θ_B = допустимо приближение при малки ъгли
• R = наклонено разстояние
• γ = ъгъл на потъване

Ъгълът на потъване е ъгълът между хоризонталната линия и линията на видимост на радара.

Втори спътник обаче, който също е насочен към тази повърхност от различна позиция със същата схема на антената, създава елипса, която е изкривена в сравнение с първата. Може да се наблюдава само зоната, осветявана от двете елипси (в краен случай разположени напречно една върху друга). Няколко такива елипси с различни ъгли на видимост образуват само малък кръг с размерите, които се съдържат във всички елипси на земната повърхност. Така че кръг с диаметър RΘ_B. Тогава отношението на площта на кръга към площта на елипсата е равно само на sin(γ). При ъгъл на потъване 30° това води до коефициент точно 0,5 - с който се намалява отразяващата площ, а оттам и отразената мощност. По този начин използваемата ширина на диаграмата на отделните антенни диаграми се намалява приблизително до нивото на мощност −1,5 dB.

В радара със синтетична апертура например този случай възниква и в режим на прожектиране, тъй като за обработка на сигнала се използват всички получени ехосигнали от различни позиции на спътника. За изчисляване на радарното изображение от синтетична апертура може да се използва само областта, която спътникът може да освети равномерно от различни посоки. По този начин се подобрява и разделителната способност, произтичаща от ширината на диаграмата на двупосочната антенна диаграма (−3 dB)·sin(30°) = (−1,5 dB).

Заслужава да се отбележи, че тази зависимост може да се приложи и за моностатичен радар, който излъчва вертикално надолу: В този случай ъгълът на потъване е равен на 90°, а синусът от него е равен на единица. По този начин неговата разделителна способност остава на обичайното ниво от −3 dB.

Други приложения

Изображение 3: FMCW радарен модул с различни размери на антените за предаване и приемане (с любезното съдействие на RFbeam Microwave GmbH)

Изображение 3: FMCW радарен модул с различни размери на антените за предаване и приемане (с любезното съдействие на RFbeam Microwave GmbH)

Друго приложение е например радар с конично сканиране само по пътя на приемане (COSRO), като историческия радар за проследяване на цели тип 275. Но по-модерните радари използват и различни предавателни и приемни антени, като например K-MC4 на RFbeam Microwave GmbH, който работи в честотния диапазон 24 GHz (Изображение 3). С този радарен модул е възможно да се реализира моноимпулсният метод в една равнина. Въпреки това може да се използва само един канал за приемане. Това означава, че диаграмите на насочено действие на предавателната и приемната антена се припокриват. Страничните листове на предавателната и приемната антена са под различен ъгъл и интензивността на страничните листове се намалява.