Hệ thống radar - Tổng quan

RADAR là một hệ thống phát hiện dựa trên điện từ hoạt động bằng cách bức xạ sóng điện từ và sau đó nghiên cứu tiếng vọng hoặc sóng phản xạ trở lại.

Hình thức đầy đủ của RADAR Là RAdio Detection And Rgóc cạnh. Phát hiện đề cập đến việc liệu mục tiêu có hiện diện hay không. Mục tiêu có thể đứng yên hoặc di chuyển được, tức là không đứng yên. Khoảng cách là khoảng cách giữa Radar và mục tiêu.

Radar có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau trên mặt đất, trên biển và trong không gian. Cácapplications của Radars được liệt kê bên dưới.

Kiểm soát không lưu
Tàu an toàn
Cảm biến những nơi xa
Ứng dụng quân sự

Trong bất kỳ ứng dụng nào của Radar, nguyên tắc cơ bản vẫn giống nhau. Bây giờ chúng ta hãy thảo luận về nguyên lý của radar.

Nguyên lý cơ bản của Radar

Radar được sử dụng để phát hiện các đối tượng và tìm vị trí của chúng. Chúng tôi có thể hiểubasic principle của Radar từ hình sau.

Như trong hình, Radar chủ yếu bao gồm một máy phát và một máy thu. Nó sử dụng cùng một Antenna để truyền và nhận tín hiệu. Chức năng củatransmitter là truyền tín hiệu Radar theo hướng của mục tiêu hiện tại.

Mục tiêu phản ánh tín hiệu nhận được này theo nhiều hướng khác nhau. Tín hiệu, được phản xạ trở lại Antenna nhận được bởireceiver.

Thuật ngữ của hệ thống radar

Sau đây là các thuật ngữ cơ bản, hữu ích trong hướng dẫn này.

Range
Tần số lặp lại xung
Phạm vi rõ ràng tối đa
Phạm vi tối thiểu

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về từng thuật ngữ cơ bản này.

Phạm vi

Khoảng cách giữa Radar và mục tiêu được gọi là Range của mục tiêu hay đơn giản là phạm vi, R. Chúng ta biết rằng Radar truyền một tín hiệu đến mục tiêu và theo đó mục tiêu sẽ gửi tín hiệu tiếng vọng tới Radar với tốc độ ánh sáng, C.

Đặt thời gian cần thiết để tín hiệu đi từ Radar đến mục tiêu và quay lại Radar là 'T'. Khoảng cách hai chiều giữa Radar và mục tiêu sẽ là 2R, vì khoảng cách giữa Radar và mục tiêu là R.

Bây giờ, sau đây là công thức cho Speed.

$$ Tốc độ = \ frac {Khoảng cách} {Thời gian} $$

$$ \ Rightarrow Khoảng cách = Tốc độ \ lần Thời gian $$

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

$$ R = \ frac {CT} {2} \: \: \: \: \: \: Phương trình \: 1 $$

Chúng tôi có thể tìm thấy range of the target bằng cách thay thế các giá trị của C & T trong Công thức 1.

Tần số lặp lại xung

Tín hiệu radar nên được truyền ở mọi xung đồng hồ. Khoảng thời gian giữa hai xung đồng hồ phải được chọn đúng cách sao cho tín hiệu tiếng vọng tương ứng với xung đồng hồ hiện tại phải được nhận trước xung đồng hồ tiếp theo. Một điển hìnhRadar wave form được hiển thị trong hình sau.

Như trong hình, Radar truyền tín hiệu tuần hoàn. Nó đang có một loạt các xung hình chữ nhật hẹp. Khoảng thời gian giữa các xung đồng hồ liên tiếp được gọi làpulse repetition time, $ T_P $.

Biến thiên của thời gian lặp lại xung được gọi là pulse repetition frequency, $ f_P $. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ f_P = \ frac {1} {T_P} \: \: \: \: \: Phương trình \: 2 $$

Do đó, tần số lặp lại xung không là gì khác ngoài tần số mà Radar truyền tín hiệu.

Phạm vi rõ ràng tối đa

Chúng ta biết rằng tín hiệu Radar nên được truyền ở mọi xung đồng hồ. Nếu chúng ta chọn khoảng thời gian ngắn hơn giữa hai xung đồng hồ, thì tín hiệu tiếng vọng tương ứng với xung đồng hồ hiện tại sẽ được nhận sau xung đồng hồ tiếp theo. Do đó, phạm vi của mục tiêu dường như nhỏ hơn phạm vi thực tế.

Vì vậy, chúng ta phải chọn khoảng thời gian giữa hai xung đồng hồ sao cho tín hiệu tiếng vọng tương ứng với xung đồng hồ hiện tại sẽ được nhận trước khi xung đồng hồ tiếp theo bắt đầu. Sau đó, chúng tôi sẽ nhận được phạm vi thực sự của mục tiêu và nó còn được gọi là phạm vi rõ ràng tối đa của mục tiêu hoặc đơn giản,maximum unambiguous range.

Thay thế, $ R = R_ {un} $ và $ T = T_P $ trong Phương trình 1.

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

Từ công thức 2, chúng ta sẽ nhận được thời gian lặp lại xung, $ T_P $ là nghịch đảo của tần số lặp lại xung, $ f_P $. Mathematically, nó có thể được biểu thị là

$$ T_P = \ frac {1} {f_P} \: \: \: \: \: Phương trình \: 4 $$

Thay thế, Phương trình 4 trong Phương trình 3.

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

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

Chúng ta có thể sử dụng Phương trình 3 hoặc Phương trình 5 để tính toán phạm vi rõ ràng tối đa của mục tiêu.

Chúng tôi sẽ nhận được giá trị của phạm vi rõ ràng tối đa của mục tiêu, $ R_ {un} $ bằng cách thay thế các giá trị của $ C $ và $ T_P $ trong Công thức 3.
Tương tự, chúng ta sẽ nhận được giá trị của phạm vi rõ ràng tối đa của mục tiêu, $ R_ {un} $ bằng cách thay thế các giá trị của $ C $ và $ f_P $ trong Công thức 5.

Phạm vi tối thiểu

Chúng tôi sẽ nhận được minimum rangecủa mục tiêu, khi chúng ta coi thời gian cần thiết để tín hiệu tiếng vọng nhận được tại Radar sau khi tín hiệu được truyền từ Radar là độ rộng xung. Nó cũng được gọi là phạm vi ngắn nhất của mục tiêu.

Thay thế, $ R = R_ {min} $ và $ T = \ tau $ trong Phương trình 1.

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

Chúng tôi sẽ nhận được giá trị của phạm vi tối thiểu của mục tiêu, $ R_ {min} $ bằng cách thay thế các giá trị của $ C $ và $ \ tau $ trong Công thức 6.