Radar Doppler de pulso - Pulse-Doppler radar

Um radar Doppler de pulso é um sistema de radar que determina o alcance de um alvo usando técnicas de cronometragem de pulso e usa o efeito Doppler do sinal retornado para determinar a velocidade do objeto alvo. Ele combina os recursos de radares de pulso e radares de onda contínua , que antes eram separados devido à complexidade da eletrônica .

O primeiro radar Doppler operacional estava no CIM-10 Bomarc , um míssil supersônico americano de longo alcance movido por motores ramjet e que estava armado com uma arma nuclear W40 para destruir formações inteiras de aeronaves inimigas de ataque. Os sistemas de pulso-Doppler foram amplamente usados ​​em aviões de combate a partir dos anos 1960. Os primeiros radares usavam o tempo de pulso para determinar o alcance e o ângulo da antena (ou meios semelhantes) para determinar o rumo. No entanto, isso só funcionou quando a antena do radar não estava apontada para baixo; nesse caso, o reflexo do solo sobrepujou qualquer retorno de outros objetos. Como o solo se move na mesma velocidade, mas na direção oposta da aeronave, as técnicas de Doppler permitem que o retorno ao solo seja filtrado, revelando aeronaves e veículos. Isso dá aos radares de pulso-Doppler a capacidade de " olhar para baixo / derrubar ". Uma vantagem secundária no radar militar é reduzir a potência transmitida enquanto se obtém um desempenho aceitável para aumentar a segurança do radar furtivo.

As técnicas de Doppler de pulso também são amplamente utilizadas em radares meteorológicos , permitindo ao radar determinar a velocidade do vento a partir da velocidade de qualquer precipitação no ar. O radar Doppler de pulso também é a base do radar de abertura sintética usado em astronomia de radar , sensoriamento remoto e mapeamento. No controle de tráfego aéreo , eles são usados ​​para discriminar aeronaves da desordem. Além das aplicações de vigilância convencionais acima, o radar de pulso-Doppler tem sido aplicado com sucesso na área de saúde, como avaliação de risco de queda e detecção de queda, para enfermagem ou fins clínicos.

História

Os primeiros sistemas de radar não funcionaram como esperado. A razão foi atribuída aos efeitos Doppler que degradam o desempenho de sistemas não projetados para levar em conta objetos em movimento. Objetos em movimento rápido causam uma mudança de fase no pulso de transmissão que pode produzir o cancelamento do sinal. O Doppler tem efeito prejudicial máximo em sistemas indicadores de alvo móvel , que devem usar a mudança de fase reversa para compensação Doppler no detector.

Os efeitos climáticos Doppler (precipitação) também degradam o radar convencional e o radar indicador de alvos móveis, que podem mascarar os reflexos da aeronave. Este fenômeno foi adaptado para uso com radar meteorológico na década de 1950, após a desclassificação de alguns sistemas da Segunda Guerra Mundial.

O radar Doppler de pulso foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial para superar as limitações, aumentando a frequência de repetição do pulso . Isso exigiu o desenvolvimento do clístron , do tubo de onda progressiva e de dispositivos de estado sólido. Os primeiros dopplers de pulso eram incompatíveis com outros dispositivos de amplificação de microondas de alta potência que não eram coerentes , mas foram desenvolvidas técnicas mais sofisticadas que registram a fase de cada pulso transmitido para comparação com os ecos retornados.

Os primeiros exemplos de sistemas militares incluem o AN / SPG-51 B desenvolvido durante a década de 1950 especificamente com o propósito de operar em condições de furacão sem degradação de desempenho.

O Hughes AN / ASG-18 Fire Control System era um protótipo de radar aerotransportado / sistema combinado para a aeronave interceptora North American XF-108 Rapier planejada para a Força Aérea dos Estados Unidos e, posteriormente, para o Lockheed YF-12 . O primeiro radar Doppler de pulso dos Estados Unidos, o sistema tinha capacidade de olhar para baixo / derrubar e podia rastrear um alvo de cada vez.

Clima , palha , terreno , técnicas de vôo e furtividade são táticas comuns usadas para ocultar aeronaves do radar. O radar Doppler de pulso elimina esses pontos fracos.

Tornou-se possível usar o radar Doppler de pulso em aeronaves depois que os computadores digitais foram incorporados ao projeto. O Doppler de pulso forneceu capacidade de olhar para baixo / derrubar para apoiar sistemas de mísseis ar-ar na maioria das aeronaves militares modernas em meados da década de 1970.

Princípio

Medição de alcance

Os sistemas de pulso-Doppler medem o alcance dos objetos medindo o tempo decorrido entre o envio de um pulso de energia de rádio e o recebimento de um reflexo do objeto. As ondas de rádio viajam na velocidade da luz , de modo que a distância até o objeto é o tempo decorrido multiplicado pela velocidade da luz, dividido por dois - ida e volta.

Medição de velocidade

O radar Doppler de pulso é baseado no efeito Doppler , onde o movimento no alcance produz mudança de frequência no sinal refletido do alvo.

${\ displaystyle {\ text {freqüência Doppler}} = {\ frac {2 \ times {\ text {freqüência de transmissão}} \ times {\ text {velocidade radial}}} {C}}.}$

A velocidade radial é essencial para a operação do radar Doppler de pulso. Conforme o refletor se move entre cada pulso de transmissão, o sinal retornado tem uma diferença de fase , ou mudança de fase , de pulso para pulso. Isso faz com que o refletor produza modulação Doppler no sinal refletido.

Os radares Doppler de pulso exploram esse fenômeno para melhorar o desempenho.

A amplitude do pulso que retorna sucessivamente do mesmo volume varrido é

${\ displaystyle I = I_ {0} \ sin \ left ({\ frac {4 \ pi (x_ {0} + v \ Delta t)} {\ lambda}} \ right) = I_ {0} \ sin (\ Theta _ {0} + \ Delta \ Theta),}$

Onde

${\ displaystyle x_ {0}}$ é a distância do radar ao alvo,

${\ displaystyle \ lambda}$ é o comprimento de onda do radar,

${\ displaystyle \ Delta t}$ é o tempo entre dois pulsos.

Então

${\ displaystyle \ Delta \ Theta = {\ frac {4 \ pi v \ Delta t} {\ lambda}}.}$

Isso permite que o radar separe as reflexões de vários objetos localizados no mesmo volume de espaço, separando os objetos usando um espectro de propagação para segregar diferentes sinais:

${\ displaystyle v = {\ text {velocidade alvo}} = {\ frac {\ lambda \ Delta \ Theta} {4 \ pi \ Delta t}},}$

onde está a mudança de fase induzida pelo movimento em amplitude. ${\ displaystyle \ Delta \ Theta}$

Benefícios

A velocidade de rejeição é selecionável em sistemas de detecção de aeronaves Doppler de pulso, então nada abaixo dessa velocidade será detectado. Um feixe de antena de um grau ilumina milhões de pés quadrados de terreno a um alcance de 10 milhas (16 km) e isso produz milhares de detecções no horizonte ou abaixo dele se o Doppler não for usado.

O radar Doppler de pulso usa os seguintes critérios de processamento de sinal para excluir sinais indesejados de objetos em movimento lento. Isso também é conhecido como rejeição de desordem. A velocidade de rejeição é geralmente definida logo acima da velocidade do vento predominante (10 a 100 milhas / hora ou 15 a 150 km / hora). O limite de velocidade é muito mais baixo para o radar meteorológico .

${\ displaystyle \ left \ vert {\ frac {{\ text {freqüência Doppler}} \ times C} {2 \ times {\ text {freqüência de transmissão}}}} \ right \ vert> {\ text {limite de velocidade}} .}$

No radar Doppler de pulso aerotransportado, o limite de velocidade é compensado pela velocidade da aeronave em relação ao solo.

${\ displaystyle \ left \ vert {\ frac {{\ text {freqüência Doppler}} \ times C} {2 \ times {\ text {freqüência de transmissão}}}} - {\ text {velocidade do solo}} \ times \ cos \ Theta \ right \ vert> {\ text {limite de velocidade}},}$

onde é o ângulo deslocado entre a posição da antena e a trajetória de voo da aeronave. ${\ displaystyle \ Theta}$

Reflexos de superfície aparecem em quase todos os radares. A desordem do solo geralmente aparece em uma região circular dentro de um raio de cerca de 25 milhas (40 km) próximo ao radar baseado no solo. Essa distância se estende muito mais em radares aerotransportados e espaciais. A desordem resulta da energia de rádio sendo refletida da superfície da terra, edifícios e vegetação. A desordem inclui o tempo no radar destinado a detectar e relatar aeronaves e espaçonaves.

A desordem cria uma região de vulnerabilidade no radar de domínio de tempo de amplitude de pulso . Os sistemas de radar não Doppler não podem ser apontados diretamente para o solo devido ao excesso de alarmes falsos, que sobrecarregam os computadores e os operadores. A sensibilidade deve ser reduzida perto da desordem para evitar sobrecarga. Esta vulnerabilidade começa na região de baixa elevação com várias larguras de feixe acima do horizonte e se estende para baixo. Isso também existe em todo o volume de ar em movimento associado ao fenômeno climático.

O radar Doppler de pulso corrige isso da seguinte maneira.

• Permite que a antena do radar seja apontada diretamente para o solo sem sobrecarregar o computador e sem reduzir a sensibilidade.
• Preenche a região de vulnerabilidade associada ao radar de domínio de tempo de amplitude de pulso para detecção de pequenos objetos perto de terreno e clima.
• Aumenta a faixa de detecção em 300% ou mais em comparação com a indicação de alvo móvel (MTI), melhorando a visibilidade da sujeira.

A capacidade de rejeição de desordem de cerca de 60 dB é necessária para a capacidade de look-down / shoot-down , e o Doppler de pulso é a única estratégia que pode satisfazer esse requisito. Isso elimina vulnerabilidades associadas ao ambiente de baixa altitude e abaixo do horizonte.

A compressão de pulso e o indicador de alvo móvel (MTI) fornecem visibilidade de sujeira de até 25 dB. O feixe da antena MTI é direcionado acima do horizonte para evitar uma taxa excessiva de falsos alarmes, o que torna os sistemas vulneráveis. Aeronaves e alguns mísseis exploram essa fraqueza usando uma técnica chamada voar abaixo do radar para evitar a detecção ( Nap-of-the-earth ). Esta técnica de vôo é ineficaz contra o radar Doppler de pulso.

O Doppler de pulso oferece uma vantagem ao tentar detectar mísseis e aeronaves de baixa observabilidade voando perto de terreno, superfície do mar e clima.

O Doppler audível e o tamanho do alvo suportam a classificação do tipo de veículo passivo quando a identificação de amigo ou inimigo não está disponível a partir de um sinal de transponder . Os sinais de microondas refletidos de frequência de repetição de pulso médio (PRF) caem entre 1.500 e 15.000 ciclos por segundo, o que é audível. Isso significa que um helicóptero soa como um helicóptero, um jato soa como um jato e uma aeronave a hélice soa como hélices. Aeronaves sem partes móveis produzem um som. O tamanho real do alvo pode ser calculado usando o sinal audível.

Prejuízos

O processamento de ambiguidade é necessário quando o intervalo de destino está acima da linha vermelha no gráfico, o que aumenta o tempo de varredura.

O tempo de varredura é um fator crítico para alguns sistemas porque os veículos que se movem na velocidade do som ou acima dela podem viajar uma milha (1,6 km) a cada poucos segundos, como o Exocet , o Harpoon , o Kitchen e o míssil ar-ar . O tempo máximo para escanear todo o volume do céu deve ser da ordem de uma dúzia de segundos ou menos para sistemas operando naquele ambiente.

O radar Doppler de pulso por si só pode ser lento demais para cobrir todo o volume do espaço acima do horizonte, a menos que o feixe em leque seja usado. Esta abordagem é usada com o radar de vigilância aérea de muito longo alcance AN / SPS 49 (V) 5, que sacrifica a medição de elevação para ganhar velocidade.

O movimento da antena Doppler de pulso deve ser lento o suficiente para que todos os sinais de retorno de pelo menos 3 PRFs diferentes possam ser processados ​​até a faixa de detecção máxima prevista. Isso é conhecido como tempo de permanência . O movimento da antena para Doppler de pulso deve ser tão lento quanto o radar usando MTI .

Os radares de busca que incluem Doppler de pulso são geralmente de modo duplo porque o melhor desempenho geral é alcançado quando o Doppler de pulso é usado para áreas com altas taxas de falsos alarmes (horizonte ou abaixo e clima), enquanto o radar convencional fará a varredura mais rápido no espaço livre onde falsos taxa de alarme é baixa (acima do horizonte com céu claro).

O tipo de antena é uma consideração importante para o radar multimodo, porque a mudança de fase indesejável introduzida pela antena do radar pode degradar as medições de desempenho para visibilidade de subtodo.

Processamento de sinal

O aprimoramento do processamento de sinal do Doppler de pulso permite que pequenos objetos de alta velocidade sejam detectados nas proximidades de grandes refletores de movimento lento. Para conseguir isso, o transmissor deve ser coerente e deve produzir baixo ruído de fase durante o intervalo de detecção, e o receptor deve ter grande faixa dinâmica instantânea .

• Explicação detalhada do processamento de sinal de pulso-Doppler

O processamento de sinal de pulso-Doppler também inclui resolução de ambigüidade para identificar a verdadeira faixa e velocidade.

• Explicação detalhada de resolução de ambiguidade

Os sinais recebidos de vários PRFs são comparados para determinar a faixa real usando o processo de resolução de ambigüidade de faixa.

• Explicação detalhada da resolução da ambiguidade da faixa

Os sinais recebidos também são comparados usando o processo de resolução de ambigüidade de frequência.

• Explicação detalhada de resolução de ambiguidade de frequência

Resolução de alcance

A resolução de alcance é a separação de alcance mínima entre dois objetos viajando na mesma velocidade antes que o radar possa detectar duas reflexões discretas:

${\ displaystyle {\ text {range resolution}} = {\ frac {C} {{\ text {PRF}} \ times ({\ text {número de amostras entre os pulsos de transmissão}})}}.}$

Além desse limite de amostragem, a duração do pulso transmitido pode significar que os retornos de dois alvos serão recebidos simultaneamente de diferentes partes do pulso.

Resolução de velocidade

A resolução de velocidade é a diferença de velocidade radial mínima entre dois objetos viajando na mesma faixa antes que o radar possa detectar duas reflexões discretas:

${\ displaystyle {\ text {resolução de velocidade}} = {\ frac {C \ times {\ text {PRF}}} {{\ text {freqüência de transmissão}} \ times {\ text {tamanho do filtro em pulsos de transmissão}}} }.}$

Consideração especial

O radar Doppler de pulso possui requisitos especiais que devem ser atendidos para atingir um desempenho aceitável.

Frequência de repetição de pulso

O Doppler de pulso normalmente usa frequência de repetição de pulso média (PRF) de cerca de 3 kHz a 30 kHz. O intervalo entre os pulsos de transmissão é de 5 km a 50 km.

O alcance e a velocidade não podem ser medidos diretamente usando PRF médio, e a resolução de ambigüidade é necessária para identificar o alcance e a velocidade reais. Os sinais Doppler estão geralmente acima de 1 kHz, que é audível, portanto, os sinais de áudio de sistemas PRF médio podem ser usados ​​para classificação de alvo passivo.

Medição angular

Os sistemas de radar requerem medição angular. Os transponders não são normalmente associados ao radar Doppler de pulso, portanto, a supressão do lóbulo lateral é necessária para a operação prática.

Os sistemas de radar de rastreamento usam erro de ângulo para melhorar a precisão, produzindo medições perpendiculares ao feixe da antena do radar. As medições angulares são calculadas em um intervalo de tempo e combinadas com o movimento radial para desenvolver informações adequadas para prever a posição do alvo por um curto período de tempo no futuro.

As duas técnicas de erro de ângulo usadas com radar de rastreamento são monopulso e varredura cônica.

• Radar monopulso
• Escaneamento cônico

Coerência

O radar Doppler de pulso requer um oscilador coerente com muito pouco ruído. O ruído de fase reduz o desempenho de visibilidade do subtipo, produzindo movimento aparente em objetos estacionários.

O magnetron de cavidade e o amplificador de campo cruzado não são apropriados porque o ruído introduzido por esses dispositivos interfere no desempenho da detecção. Os únicos dispositivos de amplificação adequados para Doppler de pulso são klystron , tubo de onda viajante e dispositivos de estado sólido.

Scalloping

O processamento do sinal pulso-Doppler introduz um fenômeno denominado escalope. O nome está associado a uma série de buracos retirados do desempenho de detecção.

Scalloping para radar Doppler de pulso envolve velocidades cegas criadas pelo filtro de rejeição de desordem. Cada volume de espaço deve ser digitalizado usando 3 ou mais PRF diferentes. Um esquema de detecção de dois PRFs terá lacunas de detecção com um padrão de faixas discretas, cada uma das quais com uma velocidade cega.

Windowing

Artefatos de toque representam um problema de busca, detecção e resolução de ambigüidade no radar Doppler de pulso.

O toque é reduzido de duas maneiras.

Primeiro, a forma do pulso de transmissão é ajustada para suavizar a borda de ataque e a borda de fuga para que a potência de RF seja aumentada e diminuída sem uma mudança abrupta. Isso cria um pulso de transmissão com extremidades suaves em vez de uma onda quadrada, o que reduz o fenômeno de toque que está associado à reflexão do alvo.

Em segundo lugar, a forma do pulso recebido é ajustada usando uma função de janela que minimiza o toque que ocorre sempre que os pulsos são aplicados a um filtro. Em um sistema digital, isso ajusta a fase e / ou amplitude de cada amostra antes de ser aplicada à transformada rápida de Fourier . A janela Dolph-Chebyshev é a mais eficaz porque produz um piso de processamento plano sem nenhum toque que poderia causar alarmes falsos.

Antena

O radar Doppler de pulso é geralmente limitado a antenas direcionadas mecanicamente e à matriz de fase ativa.

Os componentes mecânicos de RF, como o guia de ondas, podem produzir modulação Doppler devido à mudança de fase induzida pela vibração. Isso introduz a necessidade de realizar testes operacionais de espectro completo usando tabelas de vibração que podem produzir vibração mecânica de alta potência em todas as frequências de áudio previstas.

O Doppler é incompatível com a maioria das antenas de matriz de fase com direção eletrônica. Isso ocorre porque os elementos de deslocamento de fase na antena não são recíprocos e o deslocamento de fase deve ser ajustado antes e depois de cada pulso de transmissão. O deslocamento de fase espúrio é produzido pelo impulso repentino do deslocamento de fase, e o estabelecimento durante o período de recepção entre os pulsos de transmissão coloca a modulação Doppler na desordem estacionária. Essa modulação de recebimento corrompe a medida de desempenho para visibilidade de subgrupos. É necessário um tempo de estabilização do deslocador de fase na ordem de 50ns. O início da amostragem do receptor precisa ser adiado em pelo menos 1 constante de tempo de estabilização do deslocador de fase (ou mais) para cada 20 dB de visibilidade do subgrupo.

A maioria dos deslocadores de fase da antena operando em PRF acima de 1 kHz introduzem deslocamento de fase espúrio, a menos que disposições especiais sejam feitas, como reduzir o tempo de estabilização do deslocador de fase para algumas dezenas de nanossegundos.

O seguinte fornece o tempo máximo de acomodação permitido para os módulos de mudança de fase da antena .

${\ displaystyle T = {\ frac {1} {e ^ {\ frac {\ text {SCV}} {20}} \ vezes S \ vezes {\ text {PRF}}}},}$

Onde

T = tempo de estabilização do deslocador de fase,

SCV = visibilidade da sujeira em dB ,

S = número de amostras de intervalo entre cada pulso de transmissão,

PRF = frequência máxima de repetição de pulso projetada.

O tipo de antena e o desempenho de varredura são considerações práticas para sistemas de radar multimodo.

Difração

Superfícies irregulares, como ondas e árvores, formam uma rede de difração adequada para dobrar sinais de micro-ondas. O Doppler de pulso pode ser tão sensível que a difração de montanhas, edifícios ou topos de ondas pode ser usada para detectar objetos em movimento rápido, de outra forma bloqueados por obstruções sólidas ao longo da linha de visão. Este é um fenômeno com muitas perdas que só se torna possível quando o radar tem um excesso de visibilidade de sujeira em excesso.

A refração e os dutos usam a frequência de transmissão na banda L ou inferior para estender o horizonte, que é muito diferente da difração. A refração para radar além do horizonte usa densidade variável na coluna de ar acima da superfície da terra para dobrar os sinais de RF. Uma camada de inversão pode produzir um duto de troposfera transiente que captura os sinais de RF em uma fina camada de ar como um guia de onda.

Visibilidade do subclutter

A visibilidade do subclutter envolve a proporção máxima entre a potência de desordem e a potência desejada, que é proporcional à faixa dinâmica. Isso determina o desempenho em clima pesado e próximo à superfície da terra.

${\ displaystyle {\ text {faixa dinâmica}} = \ min {\ begin {cases} {\ tfrac {\ text {potência da portadora}} {\ text {potência de ruído}}} & {\ text {ruído de transmissão, onde largura de banda is}} {\ tfrac {\ text {PRF}} {\ text {tamanho do filtro}}} \\ 2 ^ {{\ text {bits de amostra}} + {\ text {tamanho do filtro}}} & {\ text { faixa dinâmica do receptor}} \ end {cases}}.}$

A visibilidade do subclutter é a proporção do menor sinal que pode ser detectado na presença de um sinal maior.

${\ displaystyle {\ text {visibilidade do subclutter}} = {\ frac {\ text {faixa dinâmica}} {\ text {limite de detecção CFAR}}}.}$

Uma pequena reflexão de alvo em movimento rápido pode ser detectada na presença de reflexos de desordem maiores de movimento lento quando o seguinte for verdadeiro:

${\ displaystyle {\ text {poder do alvo}}> {\ frac {\ text {poder da desordem}} {\ text {visibilidade do subclutter}}}.}$

atuação

A equação do radar pulso-Doppler pode ser usada para entender as compensações entre as diferentes restrições de projeto, como consumo de energia, alcance de detecção e riscos à segurança de microondas. Esta é uma forma muito simples de modelagem que permite que o desempenho seja avaliado em um ambiente estéril.

O desempenho do intervalo teórico é o seguinte.

${\ displaystyle R = \ left ({\ frac {P_ {t} G_ {t} A_ {r} \ sigma FD} {16 \ pi ^ {2} K_ {b} TBN}} \ right) ^ {\ frac {1} {4}},}$

Onde

R = distância ao alvo,

P _t = potência do transmissor,

G _t = ganho da antena transmissora,

A _r = abertura efetiva (área) da antena receptora,

σ = seção transversal do radar , ou coeficiente de espalhamento, do alvo,

F = fator de propagação do padrão da antena ,

D = tamanho do filtro Doppler (transmitir pulsos em cada transformação Fast Fourier ),

K _b = constante de Boltzmann ,

T = temperatura absoluta,

B = largura de banda do receptor (filtro passa-banda) ,

N = figura de ruído .

Esta equação é derivada combinando a equação do radar com a equação do ruído e levando em consideração a distribuição do ruído dentro da banda em vários filtros de detecção. O valor D é adicionado à equação de alcance do radar padrão para contabilizar o processamento do sinal de pulso-Doppler e a redução de ruído do transmissor FM .

A faixa de detecção é aumentada proporcionalmente à quarta raiz do número de filtros para um determinado consumo de energia. Como alternativa, o consumo de energia é reduzido pelo número de arquivadores para um determinado intervalo de detecção.

O processamento do sinal de pulso-Doppler integra toda a energia de todos os pulsos refletidos individuais que entram no filtro. Isso significa que um sistema de processamento de sinal Doppler de pulso com 1024 elementos fornece 30.103 dB de melhoria devido ao tipo de processamento de sinal que deve ser usado com o radar Doppler de pulso. A energia de todos os pulsos individuais do objeto são somados pelo processo de filtragem.

O processamento de sinal para um filtro de 1024 pontos melhora o desempenho em 30,103 dB, assumindo transmissor e antena compatíveis. Isso corresponde a um aumento de 562% na distância máxima.

Essas melhorias são a razão pela qual o Doppler de pulso é essencial para militares e astronomia.

Rastreamento de aeronaves usa

O radar Doppler de pulso para detecção de aeronaves possui dois modos.

• Varredura
• Acompanhar

O modo de varredura envolve filtragem de frequência, limite de amplitude e resolução de ambigüidade. Assim que uma reflexão for detectada e resolvida , o radar Doppler de pulso muda automaticamente para o modo de rastreamento para o volume de espaço ao redor da trilha.

O modo Track funciona como um loop de fase bloqueada , onde a velocidade Doppler é comparada com o movimento de alcance em varreduras sucessivas. O bloqueio indica que a diferença entre as duas medições está abaixo de um limite, o que só pode ocorrer com um objeto que satisfaça a mecânica newtoniana . Outros tipos de sinais eletrônicos não podem produzir um bloqueio. O bloqueio não existe em nenhum outro tipo de radar.

O critério de bloqueio precisa ser satisfeito durante a operação normal.

• Processamento de sinal Doppler de pulso § Bloqueio

O bloqueio elimina a necessidade de intervenção humana, com exceção de helicópteros e bloqueio eletrônico .

Os fenômenos meteorológicos obedecem a processos adiabáticos associados à massa de ar e não à mecânica newtoniana , portanto, o critério de bloqueio não é normalmente usado para radar meteorológico.

O processamento do sinal Doppler de pulso exclui seletivamente os reflexos de baixa velocidade para que nenhuma detecção ocorra abaixo de uma velocidade limite. Isso elimina congestionamentos de terreno, clima, biológicos e mecânicos, com exceção de aeronaves chamariz.

O sinal Doppler alvo da detecção é convertido do domínio da frequência de volta ao som do domínio do tempo para o operador no modo de rastreamento em alguns sistemas de radar. O operador usa esse som para classificação passiva de alvos, como reconhecimento de helicópteros e interferência eletrônica.

Helicópteros

Uma consideração especial é necessária para aeronaves com grandes partes móveis porque o radar Doppler de pulso opera como um loop de fase bloqueada . As pontas das lâminas se movendo perto da velocidade do som produzem o único sinal que pode ser detectado quando um helicóptero está se movendo lentamente perto do terreno e do clima.

Os helicópteros parecem um emissor de ruído pulsando rapidamente, exceto em um ambiente claro e livre de desordem. Um sinal audível é produzido para identificação passiva do tipo de objeto no ar. A mudança de frequência Doppler de micro-ondas produzida pelo movimento do refletor cai na faixa de som audível para seres humanos ( 20 - 20.000 Hz ), que é usado para classificação de alvos, além dos tipos de exibição de radar convencional usados ​​para esse fim, como A-osciloscópio, B -scope, C-scope e indicador RHI. O ouvido humano pode perceber a diferença melhor do que o equipamento eletrônico.

Um modo especial é necessário porque as informações de feedback de velocidade do Doppler devem ser desvinculadas do movimento radial para que o sistema possa fazer a transição da varredura para a trilha sem bloqueio.

Técnicas semelhantes são necessárias para desenvolver informações de trilha para sinais de interferência e interferência que não podem satisfazer o critério de bloqueio.

Multi-modo

O radar Doppler de pulso deve ser multimodo para lidar com as curvas e trajetórias cruzadas da aeronave.

Uma vez no modo de trilha, o radar Doppler de pulso deve incluir uma maneira de modificar a filtragem Doppler para o volume de espaço ao redor de uma trilha quando a velocidade radial cai abaixo da velocidade mínima de detecção. O ajuste do filtro Doppler deve estar vinculado a uma função de rastreamento de radar para ajustar automaticamente a velocidade de rejeição Doppler dentro do volume de espaço ao redor da trilha.

O rastreamento cessará sem esse recurso porque o sinal do alvo será rejeitado pelo filtro Doppler quando a velocidade radial se aproxima de zero porque não há mudança na frequência.

A operação multimodo também pode incluir iluminação de onda contínua para homing radar semi-ativo .

Veja também

• Características do sinal de radar (fundamentos do sinal de radar)
• Radar Doppler (não pulsado; usado para sistemas de navegação)
• Radar meteorológico (pulsado com processamento Doppler)
• Radar de onda contínua (processamento Doppler puro não pulsado)
• Radar Fm-cw (não pulsado, frequência de varredura, alcance e processamento Doppler)
• Aliasing - a razão para estimativas de velocidade ambíguas
• Ultrassonografia Doppler - medições de velocidade em ultrassom médico. Baseado no mesmo princípio

links externos

• Apresentação do radar Doppler , que destaca as vantagens do uso da técnica de autocorrelação
• Apostilas de radar Doppler de pulso do curso de Introdução aos Princípios e Aplicações do Radar da University of Iowa
• Modern Radar Systems por Hamish Meikle ( ISBN  1-58053-294-2 )
• Técnicas e sistemas avançados de radar editados por Gaspare Galati ( ISBN  0-86341-172-X )

Referências

Bibliografia