www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Noções básicas de radar

Procedimento em fase e quadratura

real and imagine quantities real and imagine quantities

Figura 1: Quantidades reais e imaginárias

Procedimento em fase e quadratura

Se a frequência IF com um conversor A/D rápido, mas simples, já é digitalizada, então eu tenho um valor de amplitude digital para cada célula de intervalo. Este representa a parte real do sinal de eco complexo, mas onde as informações da fase permanecem? Sim, com o método simples, as informações da fase são perdidas!

Detector síncrono

Uma quantidade complexa sempre consiste em uma parte real (verde claro) e uma parte imaginária (azul claro). No entanto, um conversor analógico/digital sempre leva em consideração apenas a parte real que está no eixo X.

Isso não é problema de radares mais antigos. O blip é composto de um mínimo de 12 a 15 pulsos. Se um ou dois pulsos tiverem a amplitude real de zero (pelo máximo da mudança de fase), o sinal será visivelmente de qualquer maneira. Mas os radares mais recentes costumam usar a chamada Tecnologia Monopulse. Todos os dados são resultado de apenas um pulso transmitido. Então, também precisamos dos dados da imagine!

O detector síncrono fornece uma representação do sinal IF, incluindo fase e amplitude sem perda de informações. Os sinais em banda base em fase (I) e em fase em quadratura (Q) são digitalizados usando um par de conversores A/D. O detector síncrono também é referido como receptor de canal em quadratura, detector em quadratura, demodulador I/Q ou detector coerente.

Bem, se eu girar a construção inteira em 90° ...

então a parte imaginária anterior fica exatamente no eixo X e pode ser digitalizada, mas a parte real anterior caiu agora!

Mas a quantidade do vetor original pode ser calculada novamente com a ajuda do teorema de Pitágoras a partir desses dois resultados.

E como gira agora a construção inteira em 90° agora?

(in-phase)
(quadrature)
A
A
D
D
I-Data
Q-data

Figura 2: Diagrama de blocos do detector síncrono

(in-phase)
(quadrature)
A
A
D
D
I-Data
Q-data

Figura 2: Diagrama de blocos do detector síncrono

I+Q_phase_detector.pdf
(Clique para ampliar: PDF 115 kByte)
Figura 3: um exemplo concreto (documentação)

Ah, isso é bem simples: a fase do sinal deve ser movida em 90°. Ambas as partes análogas do sinal devem ser digitalizadas. Agora, tenho apenas o dobro de linhas de dados, mas o processamento de sinal controlado pelo processador digital me traz principalmente muito mais possibilidades para isso.

Os dados digitais resultantes podem então ser processados ??usando uma ampla variedade de algoritmos de processamento de sinal digital. (Os filtros digitais têm, por exemplo, bordas muito mais íngremes do que construções análogas ... ... pela conversão muito precoce em sinais digitais, nenhum ruído pode distorcer meus dados da seguinte maneira de sinal ... e assim por diante)

Os componentes I e Q estão relacionados como

I = A cos(Φ)
Q = A sin(Φ)
(1)

A partir disso, a magnitude do sinal A e o deslocamento de fase Φ podem ser calculados como

A2= I2+Q2  
Φ=arctan(Q/I)
(2)

Figura 3: Sinal em fase (ciano) e Sinal em quadratura (magenta)

Por que a avaliação de Q&I?

Os dispositivos front-end de radar que usam conversão direta descendente quase sempre oferecem ambas as saídas. Agora, a pergunta poderia ser feita: se você não precisar das informações da fase, seria suficiente avaliar apenas uma saída.

Sim, isso talvez traga primeiro um resultado, mas de maneira muito ineficaz. Novamente, veja a Figura 1: O ponteiro vermelho gira bastante rápido, dependendo da frequência do Doppler. Mas apenas o tamanho do ponteiro verde pode ser medido. Somente se o ponteiro vermelho apontar na mesma direção que o ponteiro verde, você obterá um sinal de saída efetivo. Com frequências Doppler menores ou mesmo com alvos fixos, a posição da fase muda lentamente ou nada. Aqui, o ponteiro vermelho pode permanecer na posição perpendicular ao ponteiro verde e o radar não pode emitir um sinal de saída. Isso pode até acontecer em frequências Doppler mais altas, porque ao usar uma taxa de amostragem com uma taxa de frequência muito específica para a frequência Doppler, ocorre um tipo de efeito estroboscópio.

Portanto, somente se os dois canais forem avaliados, o tamanho do ponteiro vermelho poderá ser calculado a partir dos dois sinais medidos, independentemente da direção em que ele aponta.