Pseudo-coherent Radar
direcional
FI
magnetron
automático da
freqüência
local
de fase
de sinais
de radar
coerente
nizador
Bild 1: Das Prinzipschaltbild eines Pseudo-kohärenten Radargerätes.
direcional
magnetron
automático da
freqüência
local
de fase
de sinais
de radar
coerente
Bild 1: Das Prinzipschaltbild eines Pseudo-kohärenten Radargerätes.
magnetron
local
Figura 1: O princípio de um radar pseudo-coerente.
(imagem interativa)
Radar pseudo-coerente
Os radares pseudo-coerentes são uma classe de radares. Também são chamados às vezes de „radares de coerência-em-recepção“ (coherent-on-receive radar). Em meteorologia, eles são chamados de radares Doppler.
Um requisito para qualquer radar Doppler é coerência; isto é, alguma relação de fase definida deve existir entre a frequência transmitida e a frequência de referência, que é usada para detectar o desvio Doppler do sinal do receptor. Os objetos em movimento são detectados pela diferença de fase entre o sinal de destino e os componentes de ruído e ruído de fundo. A detecção de fase deste tipo depende da coerência entre a frequência do transmissor e a frequência de referência do receptor.
Se o estágio de saída do transmissor for um dispositivo auto-oscilante, a fase pulso a pulso será aleatória na transmissão. Na detecção coerente, um sinal estável do oscilador de referência cw, bloqueado em fase com o transmissor durante cada pulso transmitido, é misturado com o sinal de eco para produzir um sinal de batida ou diferença. Como o oscilador de referência e o transmissor estão travados em fase, os ecos são comparados efetivamente com o transmissor em frequência e fase. Essa referência de fase deve ser mantida do pulso transmitido ao pulso de retorno captado pelo receptor.
Transmissor
O transmissor de radar produz pulsos de energia rf de alta potência e curta duração que são irradiados para o espaço pela antena. Tubos de vácuo modulados em velocidade poderosos são usados principalmente, ex: Magnetrons.
Duplexador
O duplexador alterna a antena entre o transmissor e o receptor, de modo que apenas uma antena precise ser usada. Essa comutação é necessária porque os pulsos de alta potência do transmissor destruiriam o receptor se fosse permitida a entrada de energia no receptor.
Fase do misturador
A função do estágio do misturador é converter a energia rf recebida em uma frequência intermediária (FI) mais baixa que é mais fácil de amplificar e manipular eletronicamente. A frequência intermediária é geralmente de 30 a 74 megahertz. É obtido heterodinando o sinal recebido com um sinal de oscilador local no estágio do misturador. O estágio do mixer converte o sinal recebido no sinal IF inferior sem distorcer os dados no sinal recebido.
IF- Amplificador
Após a conversão para a frequência intermediária, o sinal é amplificado em vários estágios do amplificador de IF. A maior parte do ganho do receptor é desenvolvida nos estágios do amplificador de IF. A largura de banda geral do receptor é frequentemente determinada pela largura de banda dos estágios IF.
Controle Automático de Freqüência
Como em todos os receptores super-heteródinos, o controle da frequência do oscilador local mantém o receptor sintonizado. Como essa sintonia é crítica, alguma forma de controle automático de frequência (afc) é essencial para evitar a sintonia manual constante. Os circuitos automáticos de controle de frequência misturam uma porção atenuada do sinal transmitido com o sinal do oscilador local para formar um sinal IF. Este sinal é aplicado a um discriminador sensível à frequência que produz uma tensão de saída proporcional em amplitude e polaridade a qualquer alteração na frequência IF. Se o sinal IF estiver na frequência central do discriminador, nenhuma saída discriminadora ocorrerá. A frequência central do discriminador é essencialmente uma frequência de referência para o sinal IF. A saída do discriminador fornece uma tensão de controle para manter o oscilador local na frequência correta.
Oscilador local estável
Como o receptor normalmente é um super heteródino, um oscilador local estável, conhecido como StaLO down, converte o sinal em frequência intermediária. A maioria dos receptores de radar usa uma freqüência intermediária de 30 a 74 megahertz. O IF é produzido misturando um sinal do oscilador local com o sinal recebido. O oscilador local é, portanto, essencial para uma operação eficiente e deve ser sintonizável e muito estável. Por exemplo, se a frequência do oscilador local for 3.000 megahertz, uma mudança de frequência de 0,1% produzirá uma mudança de frequência de 3 megahertz. Isso é igual à largura de banda da maioria dos receptores e diminuiria bastante o ganho do receptor. O requisito de saída de energia para a maioria dos osciladores locais é pequeno (20 a 50 miliwatt) porque a maioria dos receptores usa misturadores de cristal que exigem muito pouco potência. A frequência de saída do oscilador local deve ser sintonizada em uma faixa de vários megahertz na região de 4.000 megahertz. O oscilador local deve compensar qualquer alteração na frequência transmitida e manter uma diferença constante de 30 a 74 megahertz entre o oscilador e a frequência do transmissor. Um oscilador local que pode ser ajustado variando a tensão aplicada é o mais desejável.
Detector sensível à fase
O sinal IF é passado para um detector sensível à fase (PSD) que converte o sinal em banda base, mantendo fielmente as informações completas de fase e quadratura do sinal Doppler. Isso significa que o detector sensível à fase produz um sinal de vídeo. A amplitude do sinal de vídeo é determinada pela diferença de fase entre o sinal de referência de eco e os sinais de eco IF. Essa diferença de fase é igual à existente entre o pulso real transmitido e seu eco. O sinal de vídeo resultante pode ser positivo ou negativo.
Processador de sinal
O processador de sinal é a parte do sistema que separa os alvos da desordem com base no conteúdo do Doppler e nas características de amplitude.
Acoplador direcional
O acoplador direcional fornece uma amostra da saída do transmissor em cada pulso. Esse sinal ajusta a frequência STALO via AFC, mas o mais importante é que ajusta a fase do COHO, bloqueando-a na referência de fase do magnetron. A sincronização de fase do COHO por meio de uma amostra da saída de magnetron é obrigatória porque não há correlação de fase entre dois pulsos de RF sucessivos do magnetron.
Fase do misturador
A função deste estágio do mixer é converter a amostra da saída do transmissor na frequência intermediária. Esse pulso de bloqueio de coho sincroniza o coho para uma relação de fase fixa com a frequência transmitida em cada pulso transmitido.
Oscilador Coerente
O oscilador coerente (COHO) fornece uma energia de RF contínua de baixa potência. Ele permite o processo de conversão para baixo no detector sensível à fase, mantendo uma referência de fase precisa. O pulso de bloqueio do coho é originado pelo pulso transmitido. É usado para sincronizar o coho para uma relação de fase fixa com a frequência transmitida em cada pulso transmitido. O COHO assume a fase do tubo do transmissor e o fornece à parte receptora do sistema. Esta é a razão pela qual o radar pseudo-coerente também é chamado de „coerente ao receber“.
Modulador
O tubo do oscilador do transmissor é chaveado por um pulso dc de alta potência de energia gerado por esta unidade separada chamada modulador.
Antena
A antena transfere a energia do transmissor para sinais no espaço com a distribuição e eficiência necessárias. Este processo é aplicado de maneira idêntica na recepção.
Indicador
The indicator should present to the observer a continuous, easily understandable, graphic picture of the relative position of radar targets.
Sincronizador
O sincronizador fornece os sinais de sincronização que cronometram os pulsos transmitidos, o indicador e outros circuitos associados.
Desvantagens do radar pseudo-coerente
O radar pseudo-coerente é hoje aposentado, mas alguns conjuntos de radares mais antigos (ou de baixo custo) ainda estão operacionais. As desvantagens do radar pseudo-coerente podem ser resumidas da seguinte forma:
- O processo de bloqueio de fase não é tão preciso quanto um sistema totalmente coerente, o que reduz o fator de melhoria da MTI.
- Esta técnica não pode ser aplicada ao radar ágil de frequência. A mudança de frequência em um magnetron depende do ajuste mecânico de uma cavidade e é essencialmente um dispositivo de banda estreita.
- Não é flexível e não pode acomodar facilmente alterações na PRF, largura de pulso ou outros parâmetros do sinal transmitido. Tais mudanças são diretas no radar totalmente coerente porque podem ser executadas em nível baixo. Também é impossível executar a modulação FM (que é obrigatória para um radar de compressão de pulso) com este tipo de sistema.
- A segunda vez em que os ecos são escutados em grandes áreas de desordem fixas localizadas a uma longa distância do radar. Como eles se originam de uma grande distância, esses ecos são retornados após a transmissão de um segundo pulso de magnetron. No entanto, eles pertencem ao primeiro pulso transmitido pelo magnetron. Esses ecos são de alcance ambíguo, mas, além disso, a segunda vez na desordem não será cancelada. Isto se deve ao fato de que o bloqueio de fase do COHO se aplica apenas ao último pulso transmitido.