Радарные системы - Обзор

РАДАР - это система обнаружения на основе электромагнитного излучения, которая излучает электромагнитные волны и затем изучает эхо или отраженные обратные волны.

Полная форма RADAR является RAдио Dобнаружение And Rгнев. Обнаружение относится к тому, присутствует цель или нет. Цель может быть неподвижной или подвижной, т. Е. Нестационарной. Под дальностью понимается расстояние между радаром и целью.

Радары могут использоваться для различных целей на земле, в море и в космосе. Вapplications радаров перечислены ниже.

Управление воздушным движением
Безопасность на судне
Чувствуя отдаленные места
Военное применение

В любом приложении Radar основной принцип остается неизменным. Давайте теперь обсудим принцип работы радара.

Основной принцип радара

Радар используется для обнаружения объектов и определения их местоположения. Мы можем понятьbasic principle радара со следующего рисунка.

Как показано на рисунке, радар в основном состоит из передатчика и приемника. Он использует одну и ту же антенну для передачи и приема сигналов. Функцияtransmitter заключается в передаче радиолокационного сигнала в направлении присутствующей цели.

Цель отражает полученный сигнал в разных направлениях. Сигнал, который отражается обратно к антенне, принимаетсяreceiver.

Терминология радиолокационных систем

Ниже приведены основные термины, которые используются в этом руководстве.

Range
Частота повторения импульсов
Максимальный однозначный диапазон
Минимальный диапазон

Теперь давайте обсудим эти основные термины один за другим.

Спектр

Расстояние между радаром и целью называется Range цели или просто дальности, R. Мы знаем, что радар передает сигнал цели, и, соответственно, цель посылает на радар эхо-сигнал со скоростью света C.

Пусть время, необходимое для прохождения сигнала от радара к цели и обратно к радару, будет «Т». Двустороннее расстояние между радаром и целью будет 2R, так как расстояние между радаром и целью равно R.

Теперь следующая формула для Speed.

$$ Скорость = \ frac {Расстояние} {Время} $$

$$ \ Rightarrow Distance = Speed \ times Time $$

$$ \ Rightarrow 2R = C \ times T $$

$$ R = \ frac {CT} {2} \: \: \: \: \: Equation \: 1 $$

Мы можем найти range of the target путем подстановки значений C & T в уравнение 1.

Частота повторения импульсов

Радиолокационные сигналы должны передаваться при каждом тактовом импульсе. Продолжительность между двумя тактовыми импульсами должна быть правильно выбрана таким образом, чтобы эхо-сигнал, соответствующий текущему тактовому импульсу, должен был быть получен до следующего тактового импульса. ТипичныйRadar wave form показано на следующем рисунке.

Как показано на рисунке, радар передает периодический сигнал. Он имеет серию узких импульсов прямоугольной формы. Временной интервал между последовательными тактовыми импульсами называетсяpulse repetition time, $ T_P $.

Величина, обратная времени повторения импульсов, называется pulse repetition frequency, $ f_P $. Математически это можно представить как

$$ f_P = \ frac {1} {T_P} \: \: \: \: \: Уравнение \: 2 $$

Следовательно, частота повторения импульсов - это не что иное, как частота, с которой радар передает сигнал.

Максимальный однозначный диапазон

Мы знаем, что сигналы радара должны передаваться при каждом тактовом импульсе. Если мы выберем меньшую длительность между двумя тактовыми импульсами, то эхо-сигнал, соответствующий текущему тактовому импульсу, будет получен после следующего тактового импульса. Из-за этого дальность действия цели кажется меньше действительной.

Итак, мы должны выбрать длительность между двумя тактовыми импульсами таким образом, чтобы эхо-сигнал, соответствующий текущему тактовому импульсу, был принят до начала следующего тактового импульса. Тогда мы получим истинную дальность до цели, которая также называется максимальной однозначной дальностью цели или простоmaximum unambiguous range.

Заменить, $ R = R_ {un} $ и $ T = T_P $ в уравнении 1.

$$ R_ {un} = \ frac {CT_P} {2} \: \: \: \: \: Уравнение \: 3 $$

Из уравнения 2 мы получим время повторения импульсов $ T_P $ как обратную частоту повторения импульсов $ f_P $. Mathematically, его можно представить как

$$ T_P = \ frac {1} {f_P} \: \: \: \: \: Уравнение \: 4 $$

Замените уравнение 4 на уравнение 3.

$$ R_ {un} = \ frac {C \ left (\ frac {1} {f_P} \ right)} {2} $$

$$ R_ {un} = \ frac {C} {2f_P} \: \: \: \: \: Equation \: 5 $$

Мы можем использовать либо уравнение 3, либо уравнение 5 для расчета максимального однозначного диапазона цели.

Мы получим значение максимального однозначного диапазона цели, $ R_ {un} $, подставив значения $ C $ и $ T_P $ в уравнение 3.
Точно так же мы получим значение максимального однозначного диапазона цели, $ R_ {un} $, подставив значения $ C $ и $ f_P $ в уравнение 5.

Минимальный диапазон

Мы получим minimum rangeцели, когда мы рассматриваем время, необходимое для приема эхо-сигнала на радаре после передачи сигнала с радара, как ширину импульса. Его еще называют кратчайшей дальностью до цели.

Заменить, $ R = R_ {min} $ и $ T = \ tau $ в уравнении 1.

$$ R_ {min} = \ frac {C \ tau} {2} \: \: \: \: \: Equation \: 6 $$

Мы получим значение минимального диапазона цели, $ R_ {min} $, подставив значения $ C $ и $ \ tau $ в уравнение 6.