www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Metody indikace pohyblivých cílů

Termín „koherence“


Stabilní kontinuální oscilace jako reference
1. období
2. období
3. období
náhodná fáze

Obrázek 1: Původ koherence, koherentních a nekoherentních přenosových impulsů


Stabilní kontinuální oscilace jako reference
1. období
2. období
3. období
náhodná fáze

Obrázek 1: Původ koherence, koherentních a nekoherentních přenosových impulsů

Co je to koherentní radar?

Termín „koherence“

V pulzním radarovém systému popisuje koherence fázové vztahy mezi vysílanými pulzy. Kmitání a elektromagnetické vlny, jejichž vzájemné fázové vztahy jsou konstantní, se označují jako koherentní. V případě inkoherence jsou tyto fázové vztahy statisticky rozloženy. To, zda je radarová jednotka koherentní, nebo ne, závisí na typu vysílače. Jako vysílače v radarové soupravě mohou pracovat různé systémy, které jsou koherentní, částečně koherentní nebo nekoherentní.

Nekoherentní radar

Jedním z vysílacích systémů je samokmitající vysílač s výkonovým oscilátorem (Power Oscillator Transmitter, POT). Když je takový vysílač zapínán a vypínán obdélníkovým modulačním impulsem, začne tento vysílač kmitat s jinou fázovou polohou v každém vysílacím impulsu. Tato fázová poloha vstupu oscilace je čistě náhodný proces.

Poznámka:
Samokmitající vysílače mají náhodnou fázi od impulsu k impulsu, a proto nejsou koherentní!

Koherentní radar

Dalším systémem vysílače je vysílač jako výkonový zesilovač (Power-Amplifier-Transmitter, PAT). V tomto systému se vysílač skládá z vysoce výkonného zesilovače a je napájen vysoce stabilní nepřetržitou oscilací hlavního generátoru, který synchronizuje generátor tvaru vlny. Podmínkou je, aby tento hlavní generátor (koherenční oscilátor) poskytoval fázově stabilní spojité kmitání. Jednotlivé vysílací impulsy se pak skládají z dílčích úseků tohoto spojitého kmitání. Radarové jednotky, u nichž je fázový vztah takto stabilní, se nazývají plně koherentní. Modulace výkonového zesilovače vysílače nemá vliv na fázový poměr vysílacího impulsu.

Pokud je opakovací frekvence pulzů (PRF) rovněž odvozena od frekvence nadřazeného generátoru, pak i každý vysílací pulz začíná ve stejném fázovém vztahu. Pokud je tento oscilátor natolik stabilní, že nedochází k odchylkám ve fázi jeho kmitání v průběhu hodin nebo dokonce dnů, pak je radar koherentní nejen od impulsu k impulsu, ale také od skenu ke skenu - tj. i po další otáčce (nebo v případě družic: i po dalším oběhu Země). K odchylkám by docházelo, pokud by se při generování oscilací vyskytoval tzv. fázový šum.

Poznámka:
Nízkovýkonové mateřské generátory s následným vysokovýkonovým zesílením vytvářejí
konstantní fázi mezi přenosovými impulsy, tj. skutečnou koherenci!

Pseudokoherentní radar

Nekoherentní radary jsou také schopny pomocí obvodového triku určit fázovou polohu echo signálu. I když vysílač začíná s náhodnou fázovou polohou, lze tuto fázovou polohu udržovat pro referenční účely řízeným tlumeným kmitáním po celou dobu příjmu. Stabilní koherentní oscilátor je nucen fází aktuálního vysílacího impulzu pokračovat v oscilaci s touto fázovou polohou. Další vysílací impuls však tuto koherenci ukončí, a proto se tato metoda nazývá pseudokoherentní nebo „koherentní při příjmu“.

Výhody

Dopplerovy frekvence jsou frekvence v nižším zvukovém rozsahu. Vzhledem ke krátké době setrvání průzkumných radarů na cíli lze získat pouze několik zásahů. Jedná se o velmi málo (často pouze jednu!) period kmitů dopplerovské frekvence, které lze měřit, příliš málo na to, aby se daly měřit přímo jako oscilace. Proto musí radar měřit změnu fáze od impulsu k impulsu, aby mohl odvodit dopplerovskou frekvenci.

Nejdůležitější výhodou těchto koherentních systémů je, že detekují i velmi malé změny fáze v echo signálu, čímž snižují vliv pevných cílů prostřednictvím Dopplerova efektu. Koherentní radary mají také lepší odstup signálu od šumu než nekoherentní systémy.