www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radarové antény

Diagram obousměrné antény

Vzor antény v
režimu vysílání
8 úzkých anténních
vzorů současně
při příjmu
Dvousměrný anténní vzor
6. přijímacího kanálu

Obrázek 1: Příklad digitálně vytvořeného obousměrného anténního obrazce

Vzor antény v
režimu vysílání
8 úzkých anténních
vzorů současně
při příjmu
Dvousměrný anténní vzor
6. přijímacího kanálu

Obrázek 1: Příklad digitálně vytvořeného obousměrného anténního diagramu

Diagram obousměrné antény

Diagram obousměrné antény (anglicky: two-way beamwidth nebo two-way antenna pattern) obecně vzniká, když radar používá jiný anténní diagram při vysílání než při příjmu. To je například případ multifunkčních radarů, které používají digitální formování paprsku. Takový radar musí například v režimu vysílání osvětlovat celý prostor vějířovitým diagramem, který má být následně v režimu příjmu snímán současně vytvořenými jednotlivými úzkými přijímacími obrazci. Superpozicí vysílaného anténního obrazce s anténním diagramem účinným při příjmu pak vzniká obousměrný anténní diagram.

Obrázek 2: Obousměrný anténní diagram v důsledku různých úhlů záběru

Obrázek 2: Obousměrný anténní diagram v důsledku různých úhlů záběru

Aplikace na bistatický SAR a SLAR

U bistatického radaru s bočním snímáním lze také vytvořit obousměrný anténní obrazec pomocí různých úhlů stran. Pokud například symetrický anténní obrazec z družice dopadá šikmo na zemský povrch, vzniká osvětlená plocha elipsy, jejíž plochu lze vypočítat z délek hlavní a vedlejší osy.

(1)

  • ΘB = Šířka hlavního paprsku antény
  • R·ΘB = přibližná hodnota platná při malých úhlech
  • R = šikmá vzdálenost
  • γ = hloubkový úhel

Hloubkový úhel je úhel mezi vodorovnou čarou a zorným polem radaru.

Druhá satelitní družice, která rovněž míří na tuto plochu z jiné pozice se stejným anténním obrazcem, však vytváří elipsu, která je ve srovnání s první zkroucená. Lze pozorovat pouze plochu osvětlenou oběma elipsami (v krajním případě ležícími křížem na sobě). Několik takových elips z různých úhlů stran tvoří na zemském povrchu pouze malý kruh o velikosti uzavřené všemi elipsami. Tedy kružnice o průměru B. Poměr plochy kružnice k ploše elipsy je pak roven pouze sin(γ). Při hloubkovém úhlu 30° je to přesně 0,5 - o to se zmenší odrazná plocha a tím i odražený výkon. Využitelná šířka diagramu jednotlivých anténních diagramů se tak zmenší přibližně na úroveň výkonu −1,5 dB.

V radaru se syntetickou aperturou nastává tento případ například i v režimu bodového světla (spotlight mode), protože pro zpracování signálu se používají všechny přijaté echo signály z různých poloh družice. Pro výpočet radarového obrazu ze syntetické apertury lze použít pouze oblast, kterou může družice rovnoměrně osvětlit z různých směrů. Tím se také zlepšuje rozlišovací schopnost vyplývající ze šířky diagramu obousměrného anténního diagramu (−3 dB)·sin(30°) = (−1,5 dB).

Je pozoruhodné, že tento vztah lze použít i pro monostatický radar, který vyzařuje svisle dolů: Zde je pak hloubkový úhel roven 90° a sinus z něj je roven jedné. Jeho rozlišovací schopnost tedy zůstává na obvyklé hodnotě −3 dB.

Další aplikace

Obrázek 3: Radarový modul FMCW s různými velikostmi antén pro vysílání a příjem.
(S laskavým svolením RFbeam Microwave GmbH)

Obrázek 3: Radarový modul FMCW s různými velikostmi antén pro vysílání a příjem.
(S laskavým svolením
RFbeam Microwave GmbH)

Další aplikací je například radar s kuželovým skenováním pouze na přijímací dráze (COSRO), jako je historický radar pro sledování cílů typu 275.

Modernější radary však používají i různé vysílací a přijímací antény, jako například K-MC4 od společnosti RFbeam Microwave GmbH, který pracuje ve frekvenčním pásmu 24 GHz (obr. 3). S tímto radarovým modulem je možné realizovat metodu monopulzů v jedné rovině. Lze však použít pouze jeden přijímací kanál. To znamená, že se anténní obrazce vysílací a přijímací antény překrývají. Postranní čáry vysílací a přijímací antény jsou pod různými úhly a intenzita postranních čar je snížena.