Folyamatos hullámú radar

A folyamatos hullámú radar olyan radarrendszer, amely eltér az impulzusradártól, abban különbözik, hogy az adó a mérési eljárás időtartama alatt folyamatosan működik. (A folyamatos sáv kifejezés a Morse -kód vonalszimbólumából származik ).

A folyamatos hullámú radarok különböző funkcionális elvei elsősorban abban különböznek, hogy modulálják -e az adási frekvenciát , és ha igen, hogyan . A modulálatlan folyamatos hullámú radart CW radarnak is nevezik ( angolul folyamatos hullám radar ). Egy modulálatlan, folyamatos hullámú radarral a távolságokat csak rosszul lehet meghatározni. Inkább úgy fejlesztették érintésmentes fordulatszám mérésére a Doppler-effektus és használják, mint egy mozgásérzékelő . A modulált folyamatos hullámú radarokat , más néven FMCW radart ( angol frekvenciamodulált folyamatos hullámú radarból ) főleg távolság- vagy magasságmérőként, vagy rövid hatótávolságú navigációs radarként használják hajókon és csónakokon.

alternatív leírás
Átviteli energia
visszavert energia ,
információt tartalmaz
a fényvisszaverő tárgyról
Folyamatos hullámú radarral végzett mérés elve

történelmi fejlődés

Heinrich Hertz már a Maxwell számításokkal kapcsolatos gyakorlati kísérleteiben leírta az elektromágneses hullámok visszaverődését a fém (azaz elektromosan vezető) felületeken. Ezt vette fel Christian Hülsmeyer német mérnök , aki kifejlesztette az első radart, amelyet 1904 -ben nyilvánosan demonstráltak a kölni Rajna hídról , és ezt követően több országban szabadalmaztattak. Ennek a radarnak a funkciója egy folyamatos hullámú radar volt. Képes volt felkutatni egy közeledő hajót akár 3 km távolságban is, annak ellenére, hogy akkoriban nem volt elérhető érzékeny nagyfrekvenciás alkatrész. Nem modulált CW radarként elvileg nem tudta mérni a távolságokat. Hülsmeyer benyújtott egy második szabadalmat, amely lehetővé tette a távolság mérését CW radarral magasabb szemszögből az antenna irányultságán keresztül, majd az antenna sugárzási szögétől való távolság trigonometrikus számítását . Mindkét találmány azonban nem talált érdeklődést a német haditengerészeti parancsnokság iránt.

Két villamosmérnök, Albert H. Taylor és Leo C. Young, a Naval Research Laboratory (USA) munkatársait Marconi vezeték nélküli távközlési sikere ihlette . 1922 őszén először találtak egy fahajót 5 méteres hullámhosszon, folyamatos hullámú radarral, bisztatikus konfigurációt alkalmazva (azaz külön adó- és vevőállásban). Ebben a kísérletben az adó és a vevő egy folyó bal és jobb partján történő lokalizálásával nem a visszaszórást kapták, hanem az elektromágneses hullám csillapítását és szóródását rögzítették a hajón való áthaladáskor. Ezt az elvet alkalmazzák a biztonságtechnikában gátradarként.

A radartechnika célzott fejlesztésére 1935 körül került sor, miután felismerték e technológia katonai előnyeit. A hajók és repülőgépek elhelyezéséhez szükséges hatótávolság miatt azonban nem a folyamatos hullámú radarra, hanem az impulzusradar technológiára összpontosítottak . A folyamatos hullámos módszer részben ismét feledésbe merült, hiszen a korabeli technikai lehetőségekkel folyamatos hullámradarral csak rövid tartományokat lehetett elérni.

A kezdeti szempontokat, amelyek lehetővé teszik az ionoszféra magasságának mérését frekvencia modulált folyamatos hullám radar módszerrel (FMCW radar), már 1920-ban megfogalmazták. A radar magasságmérő funkcióját 1930 -ban tették közzé. De csak 1938 -ban mutatta be a Western Electric Company egy gyakorlatilag működő FMCW radar magasságmérőt.

A radartechnika polgári használatát súlyosan akadályozta a radartechnika katonai titkossága. A II . Csak jóval később fedezték fel újra a CW vagy FMCW radar (egyszerű szerkezet a viszonylag nagy tartományok és a legalacsonyabb átviteli teljesítmény) előnyeit az impulzus radar módszerrel szemben. Az első FMCW radart 1969 -ben építették a légköri vizsgálatokhoz. Az FMCW radarokat az 1970 -es évektől időjárási radarként, valamint egyidejű távolság- és sebességmérésre használták. 1976 -ban először az FMCW radart használták a szélsebesség Doppler -frekvenciájának mérésére.

A kilencvenes években az FMCW -alapú, gépjárművekhez készült radarrendszereket fejlesztették ki ütközésjelzőként és automatikus távolságszabályozásként ( adaptív sebességtartó automatika , angolul adaptív sebességtartó automatika , ACC). A 24 GHz -es frekvenciasávban 1600 FMCW radart telepítettek a Greyhound Lines buszokba , ami 21%-kal csökkentette a balesetek számát ezekkel a járművekkel 1993 -ban. A Daimler-Benz járművekben 1996 óta nagy horderejű, 77 GHz-es FMCW radart használnak az autó biztonságához. Az évezred elején más járműgyártók is követték ezt a példát.

Az egyre magasabb frekvenciatartományok egyre nagyobb rendelkezésre állásával és az egyidejű miniatürizálással a modern hibrid technológia lehetővé teszi a kisebb CW és FMCW radar modulok olcsó, nagyszámú kínálatát.

technikai megvalósítás

Különféle folyamatos hullámú radar adó-vevők a K-sávhoz , egyszerű mozgásérzékelőként (a jobb szélső modul csak két patch antennával csak CW radarként használható) és FMCW Doppler radarérzékelőként, mindhárom csak közvetlen keverő vevők.

Egy folyamatos radaros küld egy nagyfrekvenciás elektromágneses hullám egy olyan irányban, amely előre meghatározott a irányítottsága az adó antenna . Ha az elektromágneses hullám akadályba ütközik, az átviteli teljesítmény egy kis része visszaverődik az adóba visszhangjelként, és ott rögzíti a vevő. Ez a visszhangjel bizonyítékul szolgál arra, hogy a hullám terjedésének irányában akadály van. Az akadály tulajdonságaira a visszhangjel tulajdonságaiból lehet következtetni (például: erősség , fázishelyzet , frekvencia spektrum ).

Csatorna

A radar modulokat gyakran CW radarnak és FMCW radarnak is be lehet állítani. Az FM-CW radar adó -vevője tartalmaz egy nagyfrekvenciás generátort, mint feszültségvezérelt oszcillátort ( angolul Voltage Controlled Oscillator , VCO), amely a vezérlőfeszültségtől függ. Ha ez egyenfeszültség, vagy ha ez a vezérlési lehetőség hiányzik, a modul CW radarként működik. Az FMCW radar számára modulálandó jelformát gyakran közvetlen digitális szintézis vagy közvetlen digitális szintézis (DDS) segítségével állítják elő, és vezérlőfeszültségként az adó-vevő nagyfrekvenciás generátorába táplálják. A pillanatnyi frekvencia a VCO lehet, például, lehet változtatni egy fűrészfog alakú időszak Τ : a jel S s (t) továbbított.

Nagyon magas frekvenciák esetén a VCO gyakran alacsonyabb frekvencián működik. Az átalakítás a kívánt radar frekvenciasávba egy downstream frekvencia -szorzóval történik. A legegyszerűbb esetben ez megduplázhatja a gyakoriságot, és akár 25 -szeres is lehet. Az ilyen frekvencia szorzó egy rezonancia komponens (például üregrezonátor ), amelyet IMPATT dióda csillapíthat. Például a VCO 7 és 8 GHz közötti frekvenciát tud generálni, amelyet egy esetleges modulációt követően tizenháromszorosan 94 GHz körüli sázzá alakítanak át. Itt kell megjegyezni, hogy a modulációt a frekvenciasokszorozás is befolyásolja: az adó jellemzően 60 MHz -es sávszélessége a szorzást követően 780 MHz -es sávszélességet eredményezne. Ez azt jelenti, hogy a rezonátor szerelvény lehetséges frekvencia tűrését gyakran már túllépték. Emiatt csökkenteni kell a VCO modulált sávszélességét, ha meg akarjuk szorozni a frekvenciát.

A maximális lehetséges átviteli teljesítményt korlátozza az adó és a vevő közötti elkerülhetetlen keresztkapcsolás. Mivel az adó folyamatosan működik, az átviteli teljesítmény egy része a késleltetett visszhangjelrel egy időben eléri a vevő bemenetét, és rá van helyezve. Ha ez a overcoupled része az átviteli teljesítmény olyan nagy, hogy a vevő hajtja a határértéket , a nagyon gyenge visszavert jelek többé nem lehet elválasztani a kompozit jel és a kapott. Emiatt általában külön adó- és vevőantennát használnak. Ezeket le lehet választani további árnyékolással és a lehető legnagyobb távolságtartással.

A CW és FMCW radar modulok rendkívül alacsony átviteli teljesítménye miatt, amelyek többnyire ≤ 100 mW tartományban vannak, nincs szükség különleges sugárvédelmi intézkedésekre. Még az antenna erőteljes irányítása mellett is sokkal alacsonyabb sugárzási sűrűségre lehet számítani, mint ami a mobiltelefon normál működése során előfordul.

A jelek időbeli lefutása frekvenciamodulált folyamatos hullámú radarban. Felül az S s (t) adási jel , alul pedig a 2 r / c tranzitidő által késleltetett S e (t) jel érkezik . A két jel összekeverése után a frekvenciakülönbség mindig ugyanaz, és az áthaladási idő és távolság mértékegysége.
megjegyzés
  1. ↑ A frekvenciatolerancia olyan mennyiség, amelyet gyakran a –10 dB sávszélességgel egyenlítenek ki . A rezonáns komponens −10 dB -es sávszélessége az a sávszélesség, amelyen belül a betápláló vezeték eltérése miatti visszaverődési tényező legfeljebb –10 dB.

antenna

Az antenna gyakran integrált patch antenna : az adó- és vevőantennák egy hordozóra épülnek, és gyakran tartalmaznak 4, 16 vagy több patch -et. Minél több foltot használnak egymás mellett, annál szűkebb a csoport antennamintája . A diagramszélesség 130 ° körül jellemző egyetlen tapaszra. Ez körülbelül 12 ° -ra csökkenthető, ha 8 foltot helyez el egymás mellett. Ezek a patch antennák nagyon olcsó megoldás. A betáplálási ponttól legtávolabbi foltok kapják a legalacsonyabb teljesítményt a balra és jobbra soronként elosztott átviteli teljesítményen keresztül. Ezt az árameloszlást befolyásolja a tápvezeték ( szalagvezeték ) szélességének változtatása . Gyakran egy Taylor -sorozat szerinti függvény , amely keskeny főlebenyt okoz, csak kis méretű oldalsó lebenyekkel. Az antennamező szélén tapasztalt csökkentett teljesítmény miatt a további hozzáadott sugárzási elemek folyamatosan csökkent hatást fejtenek ki mindaddig, amíg az antennamező kibővítésére és az antenna diagram javítására irányuló mérnöki erőfeszítések már nem indokoltak. Ez korlátozza az antennában használt javítások számát. Nagyon igényes alkalmazások esetén hatékonyabb megoldás, ha az adó- és a vevőantennákat egy -egy nagy parabolikus reflektor elé rendezzük el, amelyek egy mintánál kisebb nyitási szögű antennamintát képeznek . Az antenna diagramot gyakran tartalmazza a modul adatlapja valós mért diagramként.

Kereskedelmi forgalomban kaphatók egyszerűbb modulok is, amelyek mindegyike kis negyedhullámú dipólussal rendelkezik adó- és vevőantennaként, és amelyek mozgásérzékelőként szélesebb területen teszik lehetővé a radar megfigyelését. E modul elrendezésétől függően 180 ° - 360 ° radar lefedettség lehetséges.

befogadó

A modulban van legalább egy down mixer , amely a vett jelet alacsonyabb frekvenciává alakítja. A visszavert S e ( t ) jel , amelyet késleltet az áthaladási idő, megkapja . A detektor a modul (itt a keverő lefelé keverési hogy alapsávi) lehet használni a szétválasztás a kimeneti jel egy in-fázisban (I) jelet és egy kvadratúra komponensét (Q jelet), mint egy úgynevezett angol szinkron detektor számára a tervezett fázis- és kvadratúra-alkatrészeket . Ehhez a végső downmixet az alapsávra kétszer kell elvégezni. Tehát két keverő fokozatot párhuzamosan táplálnak a fázisra osztott visszhangjelrel. A lekeveréshez használt LO frekvencia (vagy az adási frekvencia, ha alkalmazható) egyszer fázisban van szinuszként (az I jelhez, angolból a fázisban ), a másik keverő szakaszban 90 ° -kal koszinuszként (a Q jelhez) , angol kvadratúrából ) biztosított. Annak érdekében, hogy e két kimenetből származó információkat észszerűen használhassuk, a felületnek egyszerre kell értékelnie az I&Q adatokat . Az időosztásos multiplex átvitel a számítógéphez közbenső tárolás nélkül nem elegendő, mivel a mérés során a legkisebb időbeli eltérések is további fázisváltozásokhoz vezetnek.

Ha figyelembe vesszük a kimeneteken jelen lévő frekvenciák pillanatnyi értékeit, akkor I a valós része, Q pedig a képzeletbeli része egy komplex jelnek. A számítás egy amplitúdó szerint a Pitagorasz-tétel , és a fázishelyzet szerinti egy szög funkció nem szükséges folyamatos hullám radar. Mivel folyamatos hullámú radar esetén a szinuszos oszcilláció pillanatnyi értékei nem kerülnek elemzésre, hanem minden mért érték elérhető a teljes mérési időszak alatt, ezért a váltakozó feszültség amplitúdójának mérésekor várhat, amíg eléri maximális érték, majd ez a maximális érték vagy az effektív érték mérhető. A Q kimeneten lévő jelet csak akkor ellenőrzik, hogy annak fázispozíciója vezet -e vagy elmarad az I kimenettől.

A közvetlen keverő vevők és az érzékenyebb heterodin vevők értékelik a mozgó objektumokban a Doppler -effektus hatására bekövetkező frekvenciaeltolódást .

Közvetlen keverő vevő

A tömbvázlat szimbólumai három sorban vannak egymás fölött. A felső sorban a nagyfrekvenciás generátort rajzoljuk balra: egy négyzetet, amelyen három stilizált szinusz-oszcillációs periódus található. A kimeneti jel egy táposztóra oszlik, és a felső kimenet közvetlenül az adóantennához kerül. A középső sorban a vevő antenna látható bal oldalon az adóantenna alatt. A vett jelet előerősítőben erősítik, egy négyzetet, amelynek belsejében egy háromszög (itt) jobbra mutat, amelyet operációs erősítő szimbólumnak neveznek. Ezt követi egy keverési szakasz, egy szimbólum, amely egy keresztezett körből áll; A teljesítményelosztó második kimenete felülről a keverőbe kerül, a vett jel pedig balról. Ezt egy aluláteresztő szűrő követi, amelynek szimbóluma négyzet alakú, és két egymásra helyezett szinuszhullámot tartalmaz, amelyek közül a felső áthúzódik. Az aluláteresztő szűrő kimenete levezet a harmadik sorba: ez jobbról egy erősítővel kezdődik, amelynek szimbóluma megegyezik a második sorból származó erősítő szimbólumával, de itt a háromszög hegye a bal. A kimeneti jelet az analóg -digitális átalakító küldi. Ez a szimbólum az átlósan osztott négyzetből áll. A négyzet bal felső sarkában az A betű az analógot jelenti, a jobb alsó pedig a D betűt a digitális. Az átalakító kimenete egy buszrendszer, amely széles nyílként van rajzolva. Ennek a nyílnak a célja számítógépes interfész.
Egy egyszerű, folyamatos hullámú radar modul tömbvázlata: Az ilyen adó -vevőket sok gyártó kínálja "Doppler radarérzékelőként".

A közvetlen keverő vevő a homodin észlelés elvén működik . Az erősítés után a nagyfrekvenciás vett jelet közvetlenül egymásra helyezik az átvitt jel egy részével egy keverőben, és így alakítják át az alapsávba . A következő erősítő az alacsony frekvenciatartományban működik . A Doppler radarérzékelőt általában kis hibrid modulként tervezték . A blokkdiagram az alapszerkezetet mutatja; az analóg / digitális átalakító lehet része a modulnak vagy része egy digitális jelfeldolgozónak .

Az egyszerű szerkezet előnye közvetlen keverő vevőként néhány hátrányt jelent:

  • Nagyon lassú sugárirányú sebességek esetén a Doppler -frekvencia gyakran rendkívül alacsony, és a leeresztő keverő 1 / f -es hangja elfedi. Az átvitt jel fázispozíciójának további statisztikai ingadozásai, az úgynevezett fáziszaj megnehezítik a nagyon kicsi Doppler-frekvenciák mérését.
  • Ez az 1 / f zaj különösen erős hatással van a közvetlen keverőre, mivel a keverő alkatrészeit nagyon magas frekvenciákra választották ki, és ezért gyakran nagyobb zajjal rendelkeznek az alacsony frekvenciatartományban. Heterodin vevő esetén ez a zaj nem haladhatja meg az IF erősítő sávszűrőit . Az itt lezajlott erős jelerősítés (V> 1000) miatt a második keverőfok zajja jelentéktelen.
  • A telepíthető maximális adóteljesítmény korlátozott. Mivel az adó és a vevő egyidejűleg működik, az átviteli energia egy része mindig közvetlenül a vételi útvonalhoz kapcsolódik. Ha az átviteli teljesítmény túl nagy, akkor a vevő korlátozott , ami azt jelenti, hogy a gyenge visszhangjelek már nem ismerhetők fel. Ez csak akkor orvosolható, ha a vevő frekvenciaválaszát úgy állítják be, hogy a nulla Doppler -frekvencia nem kerül feldolgozásra. Ez azt jelenti, hogy a nagyon lassú mozgásokat gyakran már nem lehet észlelni.
  • A korlátozott maximális lehetséges átviteli teljesítmény és a lehető legkisebb vételi teljesítmény rossz aránya, amely szintén korlátozott a közvetlen keverő vevők esetében, lényegében meghatározza a maximális elérhető tartományt.

Az adóteljesítmény és a fogadott teljesítmény arányát, valamint a radartartományra gyakorolt ​​hatást általában minden radarkészülékre vonatkozóan leírja az alap radar egyenlet . A legtöbb alkalmazásban ezen egyenlet legnagyobb csillapítási tényezője a kétirányú szabad tércsillapítás . R 4  - függőségként fejeződik ki, és drámai hatással van a radar elméletileg lehetséges hatótávolságára (vö .: r 2  - a távolságtörvény függősége , amely itt kétszer fordul elő: odafelé és visszafelé). Annak érdekében, hogy a radar hatótávolsága megduplázódjon, az alapradar -egyenlet szerint az átviteli teljesítményt tizenhatszor kell növelni.

Overlay vevő

Ennek a folyamatos hullámú radarnak a különböző szerelvényeit három sorba rendezték: a felső vonal az átviteli utat, a középső és az alsó vonal a vételi utat mutatja. A nagyfrekvenciás oszcillátor generálja az átviteli frekvenciát. Ez négyzet alakú szimbólumként jelenik meg, és három szimbolizált, egymásra helyezett sinus vonallal van ellátva. A kimenet egy teljesítményosztóhoz vezet, amely két egyenlő részre osztja a teljesítményt. A felső kimenet erősítő bemenethez van csatlakoztatva. Négyzet alakú szimbólumában egy háromszög rajzolódik ki, amely, mint egy operációs erősítő, hegyével a kimenet irányába mutat. (Ez az erősítés irányát szimbolizálja.) Ha csak egy antennát használnak átvitelre és vételre, keringetőt kell csatlakoztatni az antenna és a kimeneti erősítő közé. Ez egy kör alakú szimbólumból áll, három csatlakozóval, kettő a vízszintes vonalban, az egyik lefelé vezet a vételi úthoz. A szimbólumban az óramutató járásával megegyező irányban hajlított félkör alakú nyíl látható, amely jelzi a keringetőszivattyú bemeneti jeleinek kapcsolási irányát. Az antenna a vezetett energiát kötegelt szabad térhullámmá alakítja, itt csak jobbra mutató kék nyíl jelzi. A terjedési irányban van egy rajzolt autó, amelynek sebessége mozgás -elmosódással van jelezve. Ezért az átviteli frekvencia Doppler -eltolást kap a visszaverődés után, és az antenna fogadja. A keringető ezt a frekvenciát továbbítja az első vevőkeverőnek. A helyi oszcillátor frekvencia előállítása: A bal oldalon a nagyfrekvenciás oszcillátor alatt egy második oszcillátort rajzolunk, amelynek csak két sinusvonala van a sokkal alacsonyabb frekvencia szimbólumaként. Kimeneti teljesítményét egy teljesítményosztó is táplálja. A frekvenciára kétszer van szükség: egyszer a helyi oszcillátor frekvenciájának fel-keverésére, másodszor pedig a visszhangjelek lecserélésére a vevő második down-mixer alapsávjába. A helyi oszcillátor frekvencia felátalakítója a középső sorban található, ez egy kereszt, két bemenettel és egy kimenettel. Az átviteli frekvencia egy részét felülről, a köztes frekvencia egy részét alulról veszi. Kimenete jobbra mutat, és egy sávszűrőhöz vezet. Szimbóluma hasonló a nagyfrekvenciás generátoréhoz, csak a három szinuszvonal felső és alsó átlósan áthúzva. A kimeneti jel csak a két bemeneti frekvencia összegeként kerül továbbításra, mint helyi oszcillátor frekvencia. Egy down mixer következik a vevő számára. Bemeneti jelei a felülről érkező visszhangjel és a bal oldali oszcillátor frekvencia. A kimeneti jel jobbra vezet, és a közbenső frekvenciából áll, mint vivőhullám, és a Doppler -frekvenciával van egymásra helyezve. Ezt a jelet egy keskeny sávú erősítőben, a köztes frekvenciaerősítőben erősítik. Kimenő jele felülről a második lefelé irányuló keverőbe kerül (a harmadik sorban látható). Ez balról kapja meg a referenciafrekvenciát a közbenső frekvenciagenerátor teljesítményosztójától. A kimeneti jel jobbra van irányítva egy aluláteresztő szűrőn, négyzet alakú szimbólumként rajzolva, két szinusz vonallal, a felső áthúzva. Ennek az aluláteresztő jelnek csak a mért Doppler-frekvenciája van, amely sebességként jelenik meg egy szimbolizált frekvenciaszámlálón (itt: 68,9 km / h).
Az érzékenység növelése érdekében a vett visszhangjelek frekvenciáját alacsonyabb közbenső frekvenciára csökkentik . Egy drága antenna (például kürt antenna ) használható egyszerre küldésre és vételre egy keringetőszivattyú segítségével .

Az érzékenység javul, ha a közvetlen keverőt heterodin vevőre cserélik. A vevő első keverőjében a vételi frekvenciasáv az f IF közbenső frekvencia alacsonyabb frekvenciasávjára csökken (gyakran 10 MHz és 100 MHz között). A lefelé keveréshez szükséges helyi oszcillátor frekvencia összekeveredik az átviteli frekvenciából és egy második rendkívül stabil generátorból a közbenső frekvencia-erősítő középfrekvenciáján, és az átviteli frekvencia feletti közbenső frekvencia körül van. Ha alacsonyabb frekvenciasávba alakítja őket, a magasabb rendű sávszűrők könnyebben megvalósíthatók, és így segítenek csökkenteni az 1 / f zaj hatását. Az erősítőfokozatok ezen a frekvencián nagyobb erősítéssel állíthatók be az öngerjesztés veszélye nélkül (természetes rezgés a visszacsatolás miatt).

A második lefelé irányuló keverő átalakítja az echo jelet alapsávba. Egy másik lehetőség a vett jelek digitalizálása közvetlenül a közbenső frekvencián egy gyors analóg-digitális konverterben, és a lefelé történő átalakítás digitálisan.

Az esetleges fáziszaj, valamint az oszcillátorok kisebb frekvenciaugrása rövid távú mérési hibákhoz vezet, egészen a vett visszhangjel megszakításáig, amely a frekvenciaugrás futási ideje alatt a vevő sávszélességén kívül esik. Ezeket a mérési hibákat idővel átlagolják egy CW radarban, függetlenül a vevő típusától. Itt is jobb feltételeket kínálnak a heterodin vevő meredekebb szűrőperemei.

Még ha csak egy antennát és egy keringetőt is használnak az átviteli és vételi útvonal elválasztására, az átviteli energia egy része közvetlenül a vevőhöz jut, mivel a keringetők ideális esetben nem tudják elkülöníteni a kimeneteket egymástól. Elkülönítési értékek általában 18 dB és legfeljebb 30  dB között érhetők el. Ez azt jelenti: az átviteli energia legalább ezred része van a vevő bemenetén. Körülbelül 5 m távolságból a visszhangjel általában kisebb, mint ez a nem kívánt („parazita”) jel. Egy kiváló minőségű, folyamatos hullámú radarban, megváltoztathatatlan átviteli frekvenciával, valamint külön adó- és vevőantennákkal, az elkerülhetetlen áthallás belsőleg részben kompenzálható áramköri méréssel : Mivel amplitúdója bizonyos határokon belül állandó, és mindig ugyanazzal a fázispozícióval történik , egy része az adóantennába építhető, amely az átviteli frekvenciából ki van kapcsolva, és antifázisban visszakapcsolható a nagyfrekvenciás vételi útvonalhoz. Ha a fázishelyzet és az amplitúdó megegyezik, a vevőantenna által észlelt külső áthallás törlődik a romboló interferencia hatására .

Úgy tűnik, hogy az f IF közbenső frekvencia generátorának nagy stabilitására vonatkozó követelmény ellentmond a tömbvázlatnak: ezt a frekvenciát egyszer hozzáadják a jelgörbéhez ... majd újra kivonják. Ennek a frekvenciának az abszolút mérete elméletileg jelentéktelen, a gyakorlatban csak az IF erősítő szerkezetileg meghatározott átviteli sávjában kell lennie . A mérés során azonban nem változhat. Ha a vevőben a visszhangjel átviteli ideje alatt eltolódik a közbenső frekvencia, akkor elkerülhetetlenül mérési hibához vezet. A gyakorlatban itt különösen fontosak a frekvencia instabilitása, amely a generátor mechanikai rezgéséből adódna.

Modulálatlan, folyamatos hullámú radar (CW radar)

funkcionalitást

A modulálatlan, folyamatos hullámú radar állandó amplitúdójú és állandó frekvenciájú elektromágneses hullámokat küld. A mozgó tükröző tárgyakból származó visszhangjel eltér egymástól az átvitt frekvenciától egy egymásra helyezett Doppler -frekvenciával. Az átviteli jel és a visszhangjel közötti frekvenciakülönbség Doppler -frekvenciát eredményez a keverőfokozat kimenetén. A rögzített célok visszhangjelei egyenáramú feszültséget eredményeznek a vevő kimenetén, és gyakran a transzformátor által kiegyensúlyozott rejtett keverési szakaszból származnak . Itt is átmeneti idő van az átviteli jel és a visszhangjel között. A szinuszos oszcilláció periodicitása miatt csak fáziskülönbségként mérhető. Hány teljes szinuszos oszcillációs periódus telt el ezen a mérhető fáziskülönbségen kívül, nem lehet meghatározni. Ezért abszolút távolságmérés nem lehetséges egyetlen CW radarral (lásd alább).

Mérés tárgya

Sebességmérés

A fordulatszám mérésére az f D Doppler frekvenciát használják. Radarberendezések esetében meg kell jegyezni, hogy a Doppler -effektus mindig kétszer fordul elő: egyszer az úton az adó és a fényvisszaverő tárgy között (a jelforrás nyugalomban, a megfigyelő mozog). A már Doppler-eltolt hullám ott tükröződik, és a Doppler-effektus másodszor jelentkezik a vevőhöz való visszatéréskor (most: megfigyelő nyugalomban, jelforrás mozgatva). A monosztatikus radarkészülékek Doppler -frekvenciáját (azaz azokat, amelyekben az adó és a vevő egy helyen működik) ezért az alábbi egyenlet alapján kell kiszámítani:

ahol v r a visszaverő tárgy sugárirányú sebessége és λ az átviteli energia hullámhossza. Egy v  = 5 m / s sebességű objektum f D  = 800 Hz Doppler frekvenciát generál 24 GHz -es oszcillátor frekvencián , amely a hallható tartományon belül van, és technikai szempontból könnyen értékelhető. A legtöbb esetben a képletben a "megközelítőleg" jel helyettesíthető egyenlőségjellel. Ennek oka az egyenlet érvényességének feltétele. Egyrészt ez az a követelmény, hogy a sugárirányú sebességnek jóval kisebbnek kell lennie a fénysebességnél (ami minden ismert esetben igaz), másrészt, hogy az elektromágneses hullámok terjedési sebessége ne változzon a mérés. Ez szórványosan előfordulhat egyes alkalmazásokban, például amikor különböző sűrűségű légrétegeken halad át a légkörben, vagy szintmérőként használja, mivel a levegőben történő terjedési sebesség eltér a folyadékok vagy szilárd anyagok (ömlesztett anyagok) sebességétől. . A vízszintmérőkkel például ez azt eredményezi, hogy a tartály alja távolabb van, ha a tartály tele van, mint amikor üres.

A képen egy piros Volkswagen kombi hátsó ablaka látható közelről. Folyamatos hullámú radar látható az üvegen keresztül. A fényképezőgép középen van elhelyezve egy kocka alakú szerelvényen. A modul előlapja lefedi az adó- és a vevőantennát. Mindkét alrendszer körülbelül a harmadát foglalja el a hátsó ablaknak. Balra van az infravörös vaku. Csak sötét téglalap alakú területet láthat, lekerekített sarkokkal és kissé világosabb éllel. A vaku és a kamera között van egy válaszfal, amely közvetlenül a hátsó ablakra nyúlik, és amely védi a vaku tükröződését a hátsó ablakon a kamera lencséjétől.
Mobil mérőrendszer, autóba szerelve
A mozgás irányának meghatározása CW radar modulban, I&Q kimenettel: A Doppler frekvencia mindkét kimeneten megjelenik. Fent egy visszavonuló objektummal, lent egy közeledő tárggyal

Ha a sebességet nem közvetlenül a tárgy mozgási irányában mérik, a mért sugárirányú sebesség eltér a tárgy valós sebességétől. Például a képen látható mobil mérőrendszer a sebességfigyelésre szolgál a közúti forgalomban, és a K sávban működik 24,125 GHz frekvencián. A rendszer beépíthető egy mérőjárműbe, vagy egy speciális állványon működtethető, amely a közlekedési szabálytalanságok fényképes dokumentációjával figyelemmel kíséri a forgalmat. Ezzel a készülékkel 20 km / h és 250 km / h közötti sebesség mérhető. A bejövő és / vagy kimenő forgalom sebessége az út jobb vagy bal oldaláról mérhető. Minden készüléket kalibrálni kell, egyénileg és van beállítva működésre szögben θ 20 ° és 22 ° -ban döntött, hogy az úttest. A menetsebesség kellően pontos kiszámítása a mért radiális sebességből csak ezzel a rögzített sugárzási szöggel lehetséges:

itt:

A folyamatos hullámú radar és az úttest közötti igazítás enyhe pontatlansága csak kismértékben befolyásolja a sebesség kiszámítását ebben a szögtartományban, és kisebb, mint a megadott mérési tűréshatár.

Folyamatos hullámradarral több objektum észlelése különböző sebességgel lehetséges, de ez növeli az erőfeszítést. Mivel az összes Doppler frekvencia egymásra van helyezve a vevőben , ezeket párhuzamosan működő szűrőkkel kell elválasztani egymástól. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy minden egyes várt Doppler -frekvenciához külön szűrőt kell létrehozni egy későbbi küszöbérték -áramkörrel és észlelési logikával. Mivel ezen szűrőcsatornák lehetséges száma korlátozott, mind a mérési pontosság, mind a folyamatos hullámú radar felbontása korlátozott. A mért Doppler -frekvencia hozzárendelése a megfelelő célhoz nem lehetséges a modulálatlan CW radarral. A gyakorlatban ilyen megkülönböztetést általában nem tesznek, ehelyett csak a mérés idején a legintenzívebb Doppler -frekvenciát értékelik. A rendőrség vagy a közrendvédelmi hivatal által végzett sebességméréseknél ez azt jelenti, hogy ha több jármű látható a képen, általában nem lehet bizonyítani, hogy a mért sebesség melyik járműhöz tartozik.

Egyszerű lefelé történő keverés esetén, amelynek célja a Doppler -frekvencia mennyiségének mérése, elveszik a visszaverő tárgy mozgásának irányára vonatkozó információ. Egyes Doppler -radarérzékelők fázisinformációt is nyújthatnak az I&Q módszerrel . Az értékelő áramkör így képes felismerni a sebesség mellett a mozgás irányát is. Ez nem szögmérés: ez csak annyit jelent, hogy a radar képes érzékelni, hogy a tárgy a mért sugárirányú sebességgel elmozdult -e az antenna felé vagy távol.

Távolság ellenőrzés

Bizonyos körülmények között a folyamatos hullámú radar képes mérni a távolság változását az adó hullámhosszának felére, azaz néhány milliméterre. Ebből a célból nem Doppler -frekvenciát értékelnek, hanem egy fázispozíciót ellenőriznek az átvitt és fogadott hullám között, és e fázishelyzetben bekövetkezett változást vagy tároló oszcilloszkóppal vagy spektrumanalizátorral, vagy a változást regisztráló megfelelő szoftverrel rendelkező számítógéppel értékelik .

HF gyűrűmodulátor Schottky diódákkal

Ez a művelet akkor lehetséges, ha kiváló minőségű keverőfokozatot, például HF gyűrűmodulátort vagy Gilbert cellát használnak. Ha ezt két azonos, de fáziskülönbségű, nagyon magas frekvenciával tápláljuk a bemeneteken (azaz a frekvenciák időben csak kismértékben eltolódnak), akkor a kimenetén egyenáramú feszültség jelenik meg, ami a kettő közötti fáziskülönbség nagyságát jelzi bemeneti frekvenciák. Ennek a feszültségnek a kiértékeléséhez a belső keverőkapcsokra és a további jelfeldolgozásra kell csatlakoztatni az egyenáramot . Ez a mérhető fáziskülönbség nem képes egyértelműen meghatározni a távolságot, mivel a vivőfrekvencia szinuszos oszcillációja periodikus, egyetlen CW radarban. Nem lehet meghatározni, hogy a szinuszos oszcilláció hány teljes periódusát adják ehhez a mért fáziskülönbséghez.

Mivel a gyűrűmodulátorban használt diódák a tervezésre jellemző előremenő feszültséggel rendelkeznek , a fáziskülönbség és az egyenfeszültség közötti kapcsolat nem lineáris, és a nagyon kicsi fáziskülönbségek nem eredményeznek egyértelmű változásokat a kimeneti feszültségben. Emiatt (és a tisztázatlanság miatt) ez az üzemmód nem nevezhető mérésnek, hanem csak ellenőrzésnek.

A visszhangjelnek nagyon erős amplitúdó értékeléséhez rendelkeznie kell, mivel az antenna irányíthatósága ellenére az erős átviteli teljesítmény (a vételi teljesítményhez viszonyítva) része a vevőantennán lévő visszhangjelre ráhelyezett szuperpozíció . Ez az energia, amely közvetlenül hat az adóantennáról érkező vételi útra (ún. Áthallás ), erősebb lehet, mint a visszhangjel körülbelül 5 m távolságból. A szükséges egyenáramú csatolás jelentősen csökkenti a vevő lehetséges érzékenységét és ezáltal az elérhető tartományt. Ezért vagy nagyon rövid mérési távolságot, vagy kvázi-bisztatikus műveletet (azaz egy bizonyos távolságot az adóantenna és a vevőantenna között) és a két antenna közötti árnyékolást feltételezünk. A visszhangjel sarokreflektorokkal erősíthető.

Távolságmérés

A két visszhangjel közötti Δ Φ fáziskülönbség arányos a t átmeneti idővel és az R távolság mértékével a Δ Φ <2π tartományban .

A távolságmérés modulálatlan, folyamatos hullámú radarral is lehetséges, bizonyos korlátozásokkal. Ebből a célból két azonos, modulálatlan, folyamatos hullámú radarmodult kell alkalmazni, amelyeknek kissé eltérő az átviteli frekvenciája, az f 1 és az f 2 , egymástól függetlenül, párhuzamosan kell működtetni, amelyek kimenő jeleit közös jelfeldolgozásnak vetik alá. Az elektromágneses hullámok terjedése során mindkét rezgés ütést hozott létre . A cél távolságot a két visszhangjel Δ Φ közötti fáziskülönbségével lehet meghatározni , a sebességmérés lehetőségei mindkét csatornában megmaradnak. Tehát a folyamatos hullámú radar modulok mindkét kimeneti jelét egy fázismérő áramkör bemenetei kapják. A fáziskülönbség arányos az adók frekvenciakülönbségével és az R ( t ) távolsággal a céltól:

A frekvenciakülönbséget (f 1 - f 2 ) úgy kell megválasztani, hogy a fáziskülönbség az energetikailag maximálisan lehetséges távolságra ne haladja meg a 2π értéket. Ezért kisebbnek vagy egyenlőnek kell lennie a maximális várható futási idő kölcsönös értékével :

Ezenkívül nagyobbnak kell lennie, mint a megfelelő vevő sávszélessége, így kizárható a kölcsönös interferencia. Ha két pár harmonikus rezgés két különböző fáziskülönbséggel van jelen a fázismérőn, amely két különböző távolságú célpont mérésének felel meg, akkor csak ezen rezgések összegének fáziskülönbsége jeleníthető meg. Vagyis ez a módszer csak a célpont távolságát tudja mérni; az eltávolítás után nem lehet oldóerő.

Ha olcsó, folyamatos hullámú radar modulokat használnak adó-vevőként a K-sávban, akkor azokat úgy kell megválasztani, hogy ne zavarják egymást, azaz ne vezessenek ki kimenő jeleket közvetlenül egymásnak a tesztüzem során. Ekkor a különbségi frekvencia (amelyet a különböző frekvencia-meghatározó komponensek tűréseinek elterjedése okoz) nagyobb, mint a vevő sávszélessége. Például 100 kHz frekvenciakülönbség esetén a maximális egyértelmű mérési távolság 3 km. Harmadik átviteli frekvencia használatakor a maximális egyértelmű mérési távolság ennek megfelelően meghosszabbítható, mivel a három különböző frekvencia közötti fáziskülönbség adott kombinációja csak jóval később ismételhető meg.

Ezt a folyamatot többfrekvenciás tartománynak (MFR ) hívják . A gyakorlatban azonban ehhez nem két (vagy több) modulálatlan CW radart használnak, hanem egy frekvenciamodulálható CW radart, amely az időosztásos multiplex különböző frekvenciáin működik, és így hozzá van rendelve az FMCW radaregységekhez.

A modulálatlan folyamatos hullámú radar alkalmazása

A folyamatos hullámú radarok használata sebességmérésre változatos, és mindig ott történik, ahol érintésmentes mérésre van szükség.

  • Széles körben használják a sportban: labdasebesség mérésére, például labda vagy kézilabda lövésekor; vagy a labda sebességét teniszben, asztaliteniszben vagy golfban; valamint a téli sportokban a sebesség mérésére bob- vagy szánkópályákon, ugrássebességként síugrásban vagy sebességmérésre a lejtőpályák speciális szakaszain.
  • CW radarokat használnak a közúti forgalom sebességének mérésére mobil használatra. A radarok által megengedett sebességek a méréshez szükséges kalibrálás miatt gyakran 20 km / h alsó határra korlátozódnak. Kisebb sebességnél a nagyfrekvenciás generátor fáziszaja túl nagy hatással lenne a mért (akkor nagyon kicsi) Doppler-frekvenciára, így ezek a mérések később jogilag használhatatlanná válnának.
  • Abban az esetben, a mozgásérzékelő , nincs sebesség meghatározása. Ehelyett csak azt ellenőrzik, hogy a Doppler -frekvencia meghaladja -e a megadott értéket, mert akkor egy objektum a kiválasztott minimális sugárirányú sebességgel mozog a sugárzási területen. A kapcsolási jelet egy magasabb szintű vezérlő, például egy riasztórendszer vagy egy video- vagy infravörös kamera vezérlője értékeli ki (úgynevezett „fordított sorrendben” ). ( Nincs értelmes német fordítás erre az „elcsúsztatásra” . Ez olyasmit jelent, mint: „Kamera okozta pásztázás egy tipp miatt”.)
Ezeket a mozgásérzékelőket az infravörös érzékelők mellett az ajtónyitók vezérlésére is használják. A hamis riasztást bekapcsolhatja, ha radarjelző rendszerrel felszerelt járművekkel közlekedik (ami bizonyos országokban törvénytelen) .
  • Az elv katonai alkalmazást talált a HAWK légvédelmi rakétarendszerben és a Tengeri verébben bisztatikus radar formájában. A célpontot erős folyamatos hullámú radarral (nagy teljesítményű megvilágító radar, HPIR) világították meg. A félaktív rakétában két irányantenna volt: az egyik a célba irányított íjban, a másik pedig az adó felé irányított farban. A far- és íjantenna jelerősségének összehasonlításából következtetni lehetett a cél közelgő megközelítésére.
  • A távolságellenőrzés elve speciális esetként alkalmazható egy intenzív osztályú beteg légzésének és szívműködésének érintésmentes mérésére. Ezt a módszert azonban klinikailag még nem sikerült megállapítani.

Modulált folyamatos hullámú radar

A modulálatlan, folyamatos hullámú radarok (más néven Doppler -radarok ) csak a tárgyak távolságának (radiális sebességek) változásait tudják mérni, de az abszolút távolságokat nem, mert nincs időreferencia az átvitt jel abszolút áthaladási idejének mérésére. Ezzel szemben, ha a jel idővel megváltozik ( modulálódik ), akkor mérhető az átviteli jel változásának átmeneti ideje. Elvileg bármilyen típusú moduláció (frekvenciamoduláció, fázismoduláció és amplitúdómoduláció) alkalmas arra, hogy az átvitt hullámot olyan jelekkel látja el, amelyek lehetővé teszik a vétel utáni tranzitidőre vonatkozó következtetések levonását. Az amplitúdó moduláció egyik típusa impulzusradarhoz vezet . Mivel a különböző tárgyméretek és fényvisszaverő képesség erősen befolyásolja a visszhang amplitúdó görbéjét, a frekvenciamodulációt szinte kizárólag folyamatos hullámú radaroknál használják, és az ezt a módszert használó eszközöket frekvenciamodulált folyamatos hullámú radarnak vagy FMCW radarnak nevezik. Ezek funkciójuk szerint képalkotó radarként is használhatók .

Frekvencia modulált folyamatos hullám radar (FMCW radar)

Az FMCW radar elve: ha a Doppler -frekvencia ( f D ) okozta hibát figyelmen kívül lehet hagyni, akkor az átvitt jel lineáris frekvenciamodulációjával az Δ f frekvenciakülönbség mértéke az átvitt és a vett jelek között a tranzitidő (Δ t ) bármely időpontban.és így a távolságra. A jelfeldolgozás lényegében a Δ f különbségi frekvencia méréséből áll , amely a visszhangjel és az aktuális átviteli frekvencia összekeveréséből származik.
Az FMCW radar egyszerű tömbvázlata: a szürke háttérrel rendelkező blokkok az adó -vevő modul részét képezik, a zöld háttérrel rendelkező blokkok az USB interfésszel rendelkező processzor szerves részét képezik .

funkcionalitást

Az FMCW radarok gyakran periodikus frekvenciamodulációval dolgoznak, amelynek a lehető leg lineárisabbnak kell lennie a mérés magas pontossága érdekében. A vezérlőfeszültség függvényében a kimeneti frekvencia változásának gyakran meglévő nemlinearitását kompenzálja a digitálisan generált hangolási feszültség elő torzulása, amely a nagyfrekvenciás generátorral ellentétes irányban eltér a lineáris pályától. A történelmi FMCW radarok szinuszos modulációt is alkalmaztak.

A modulációt általában ciklikusan hajtják végre. Az ilyen áthaladást a legalacsonyabbról a legmagasabb frekvenciára jelsorozatnak (általában angol törtnek ) nevezik . A frekvencia eltérése ilyen tört lehet néhány gigahertz. A frekvenciaváltás meredeksége befolyásolja az FMCW radar felbontóképességét. Mivel a vevő sávszélessége ekkor korlátozza a lehető legnagyobb frekvenciaváltozást, kompromisszumot kell találni a felbontás és a tartomány között.

Mérés tárgya

Csak távolságmérés

A Δ t = 2 r / c idő alatt, ameddig a kibocsátott jelnek kétszer (előre -hátra) kell meghaladnia az r távolságot a fényvisszaverő tárgy felé c fénysebességgel , az adó frekvenciája már megváltozott. Minél gyorsabban változik a frekvencia, azaz minél nagyobb a d f / d t frekvenciaváltozás meredeksége , annál nagyobb a hatás. Ha nem kell figyelembe venni a Doppler -effektust, akkor Δ f  = Δ t  d f / d t és a távolság a következőképpen számítható ki:

Amikor a fényvisszaverő objektum a radarhoz képest elmozdul, a visszhang felfelé vagy lefelé tolódik az f D Doppler frekvenciával . Fűrészfog alakú moduláció esetén ez a frekvenciaváltozás nem rendelhető egyértelműen a távolsághoz vagy a sebességhez, ezért mérési hibát generál . Ez annál kevesebb lesz, minél nagyobb a frekvenciaváltás meredeksége. Ha például az FMCW radar a K-sávban 100 MHz / mikroszekundumos frekvenciaváltozást használ, és 250 MHz teljes sávszélességet használ, akkor a radar csak néhány 100 méteres tartományban működik, tiszta mérési távolsággal. Ehhez elhanyagolható a kilohertz tartományban található lehetséges Doppler -frekvencia, amely 10 m / s körüli sebességnek felel meg.

Minél meredekebb a frekvenciaváltás, annál nagyobb a frekvenciakülönbség egy adott időkülönbségnél, és az FMCW radar hatótávolság -felbontási képessége javul. Ugyanakkor a beépített maximális adó -sávszélesség miatti korlátozás sokkal hamarabb hatályba lép, és csökken a maximálisan egyértelműen meghatározható mérési távolság. Ennek a fordítottja érvényes: ha a frekvenciaváltás laposabb (olvasható: lassabb), akkor ez a világosan meghatározható mérési távolság nő. Ennek a paraméternek a kiválasztása tehát kompromisszum a tartomány, a pontosság (a Doppler -frekvencia miatti mérési hibák miatt) és a távolság felbontása között.

A távolságok és a sebesség egyidejű mérése
A cél és a sugárirányú sebesség egyidejű mérése: a háromszög moduláció emelkedő és csökkenő élei eltérő irányú Doppler -eltolással rendelkeznek. A jelfeldolgozásra csak az átvitt frekvencia moduláció fordulópontja utáni rövid szünet után kerülhet sor.
Háromszög moduláció

A háromszög alakú moduláció használata lehetővé teszi a Doppler -frekvencia meghatározását a sugárirányú sebesség méréseként, mint független mért változót a távolságmérés mellett. A megközelítés során a vételi frekvencia növekszik, és ezáltal csökkenti a különbségfrekvencia összegét az emelkedő él alatt. A Doppler -frekvencia szuperpozíciója miatt a megközelítés mérésekor a frekvenciakülönbség alacsonyabb a háromszög moduláció emelkedő szélén, a leeső élben ugyanannyival magasabb, mint statikus reflektor esetén. A háromszögjel emelkedő és süllyedő oldalainak frekvenciaváltozásának azonos meredeksége mellett a két mérési periódusból származó különböző frekvenciák átlagértéke a távolság mértékegysége, függetlenül a sebességtől. A különböző frekvenciák összege az objektum sugárirányú sebességének fele. Különösen nagy követelményeket támasztanak a frekvenciaváltás linearitásával szemben.

Ahhoz, hogy az elsődleges mérési eredményeket képpé alakíthassuk, a mért frekvenciákat szűrővel kell felismerni, majd az emelkedő él frekvenciáit korrelálni kell a háromszög moduláció leeső élének frekvenciáival. Csak ezután lehet kiszámítani a távolság átlagos értékét és a sugárirányú sebesség felének a felét.

A többszörösen tükröződő cél forgatókönyv esetén a háromszög modulációt használó kétértelműségek lehetnek. A mért Doppler -frekvenciákat és a tranzitidőből adódó frekvenciaváltozásokat a jelfeldolgozás miatt már nem lehet egyértelműen hozzárendelni egy adott célponthoz. Úgynevezett szellemcélok keletkezhetnek, ha egy célpont mért Doppler-frekvenciáját hozzárendelik egy második cél távolságmeghatározó utazási időhöz kapcsolódó frekvenciaeltéréséhez. Ezeket a kétértelműségeket ki lehet zárni váltakozó mérési ciklusok használatával, különböző frekvenciaeltérésekkel, és csak azok a célok jelennek meg, amelyek mindkét mérési ciklusban ugyanabban a helyzetben fordulnak elő.

A sebesség kiszámításához és a távolság korrigálásához szükséges viszonylag nagy számítási erőfeszítések miatt ezt a modulációs formát ritkán használják, és egyre inkább felváltja a következő frekvenciaeltolásos kulcsmódszer (a moduláció egy formája a frekvenciaeltolásos kulcsokkal ), lényegesen egyszerűbb jelfeldolgozást kínál.

Frekvenciaeltolásos billentyűzés

A Frequency Shift Keying (FSK) néven ismert modulációval a frekvenciamodulált folyamatos hullámú radar olyan tulajdonságokat fogadhat el, amelyek hasonlóak az impulzusradarokhoz. Nem fűrészfogú vagy háromszög alakú modulációs feszültséget használnak, hanem téglalap alakúat. Ez az oka annak, hogy az FMCW radar úgy működik, mint egy CW radar, de rendszeresen ugrál oda -vissza két átviteli frekvencia között. Ezek viszonylag közel vannak egymáshoz, így mindkét frekvencia visszhangjele illeszkedik a vevő sávszélességébe. Az áthaladási időt az adó frekvenciaugrásától addig mérjük, amíg ezt a frekvenciaugrást regisztráljuk a visszhangjelben. A pulzusradarhoz hasonlóan a fényvisszaverő tárgytól való távolságot is ebből határozzák meg.

A távolság és a sebesség mérésének elve a Frequency Shift Keying (FSK) használatával

Ezután meghatározzák a Doppler -frekvenciát, és ebből számítják ki a sebességet. Technikailag az adó frekvenciaugrása után a vevőkészülékben lévő keverő fokozat után először viszonylag nagy különbségű frekvencia lép fel. Méretük a két átviteli frekvencia telepített különbségfrekvenciája plusz / mínusz egy lehetséges Doppler -frekvencia. Ebből a jelből könnyen levezethető egy tárgy sugárirányú sebessége. Több Doppler -frekvencia észlelése elméletileg lehetséges egy szűrőbankkal. Ezzel a modulációs módszerrel azonban nem lehet ezt a Doppler -frekvenciát egy adott célhoz rendelni. Amikor ez az átvitt frekvenciaugrás eléri a vevőt az átviteli idő után (az objektumhoz és vissza), ez az állapot a viszonylag nagy különbségű frekvenciával véget ér. Ennek a különbségfrekvenciának a burkolata egy négyzetimpulzus, amelynek impulzushossza a radar és a fényvisszaverő tárgy közötti távolság mértékegysége. Ha ezen távolságok közül több egymásra van helyezve, akkor ennek a burokgörbének leeső éle lépcsőfeszültségű. Ennek a lépcsőfeszültségnek minden leeső részszéle egyetlen visszhangot jelez, és könnyen felismerhető a magas áthaladással : minél később fordul elő ez az él, annál távolabb van a visszaverő tárgy. Az esetleges Doppler-frekvencia nincs hatással erre az élre, ezért a szisztematikus mérési hiba forrása kimarad az FSK-FMCW radarból.

Néhány gyakorlatilag tesztelt kiértékelő áramkör rendkívüli pontosságot érhet el az átviteli frekvencia hullámhosszáig tartó távolság meghatározásakor a két használt átviteli frekvencia közötti fáziskülönbség mérésével. A mérési elv nagyjából megegyezik a távolság mérésével két modulálatlan folyamatos hullámú radarkészülékkel . Ennek az értékelésnek a kombinációja az itt leírt frekvenciaugrás futásidejű mérésével kombinálva leküzdheti a távolságmérés kétértelműségeit tiszta fázismérés esetén, ami a π- nél nagyobb fáziskülönbségek miatt fordulhat elő. A hátrány továbbra is az, hogy ezzel a módszerrel csak egyetlen célpont mérhető, mivel a keverő fokozat kimenetén csak egyetlen fázis mérhető. Előny azonban az, hogy ha két fázishelyzet átfedésben van, és nem értékelhető, akkor legalább az időméréstől számított kevésbé pontos mérési távolság megmarad.

Lépcsős frekvenciájú folyamatos hullám (SFCW)

Az SFCW radar funkciója az FSK-FMCW radar funkciójának kiterjesztése. A lépcsőzetes frekvencia itt olyasmit jelent, mint „a frekvencia lépésről lépésre történő változása”. A frekvenciaváltás követheti a lépcsőfeszültséghez hasonló mintát, vagy például a Costas -kód szerint . Az átmeneti idő mérésével az FSK módszerhez hasonlóan egyértelmű távolságmérés lehetséges. Ezt a fázispozíció mérésével lehet pontosítani (hasonlóan a két modulálatlan CW radarkészülék távolságméréséhez ). Mivel sok különböző frekvencia összehasonlítható egymással a modulációs minta egy futamán belül (az úgynevezett szkennelés ), nagyon pontos mérések lehetségesek.

Azonban a CW radarral végzett távolságmérés pontjában említett probléma itt is érvényes, nevezetesen, hogy két különböző, egymást átfedő fáziseltolódás elválasztásának lehetetlensége miatt csak egyetlen célt lehet mérni. A gyakorlatban ez mindig a legnagyobb vételi erővel rendelkező célpont. A legtöbb esetben a visszhangjel amplitúdójának r 4  függősége szerint ez is a radarhoz legrövidebb távolságú célpont.

Az antenna diagram elektronikus pásztázása

Fűrészfog vagy háromszög alakú moduláció esetén az antenna diagram egyidejű elektronikus elforgatása lehetséges az FMCW radar által végzett terület -letapogatáshoz. Mivel ugyanazt a távolságot ugyanaz a frekvenciakülönbség méri a fűrészfog szélén minden időpontban, a távolságmérés felesleges a teljes frekvenciatartományban. Egyrészt ezzel alacsonyabb átviteli teljesítményű jelintegrációt lehet végrehajtani az interferenciaállóság javítása és a hatótávolság növelése érdekében. Ha azonban a radar viszonylag nagy teljesítménytartalékokkal rendelkezik, az ilyen jelintegráció nem szükséges a célfelismeréshez. Ezt használják néhány FMCW radarkészülékben, hogy egyszerre használják ezt az átviteli frekvenciaváltozást egy elektronikus sugárforgatással a helyiség átvizsgálásához.

Technikailag ez úgy van megvalósítva, mint egy fázisos tömbantenna, frekvenciafüggő sugárforgatással . Számos szomszédos antennát sorba táplálnak, például egy hullámvezetőtől , sok résantennával . Az egyes radiátorok között rögzített hosszúságú kitérővonalak vannak. A közepes átviteli frekvencia esetében ez a kitérő pontosan megfelel a hullámhossznak. Ezen az átviteli frekvencián a kapott antenna diagram az antennacsoport középső tengelyének irányába mutat. Ha a frekvencia nő, a hullámhossz csökken, és az egyes radiátorok közötti mechanikusan rögzített kitérő most kissé túl hosszú. Fázisváltás történik az emitterről az emitterre, ami összességében egy elektronikus sugár elfordulását idézi elő. A soros előtolás utolsó antennája az oszcillációt ezen fáziseltolódások összegével kapja meg, mint az első. Ennek az antennacsoportnak a hullámfrontja a középső tengelytől az utolsó egyedi antenna irányába fordul. Egy legfeljebb 90 ° -os szektort szkennelnek helyhez kötött antennákkal, és helyettesítik az antenna mechanikus elforgatását vagy elforgatását.

A modulált folyamatos hullámú radar alkalmazása

Nyílt adó rádiós magasságmérővel (Szovjetunió, kb. 1973):
- alul: összeszerelt szerelvény
- bal: pot kör TK a lemez
trióda ST - jobbra: fedél szektor eleme S motor hajtja M kapacitív ellenőrzött frekvencia moduláció
61 GHz -es FMCW radar távolságmérésre
  • Ezt a fajta távolságmeghatározást az ipari metrológiában használják, például ömlesztett áruk vagy folyadékok szintjének mérésére a tartályokban és silókban. Különböző frekvenciák használatakor a folyadékhab rétegek vastagsága is mérhető. Ha a töltőanyag félig átlátszó az elektromágneses hullámok számára, akkor a tartály alsó felülete további mért értékként jelenik meg. A távolság kiszámításakor figyelembe kell venni az elektromágneses hullámok különböző terjedési sebességét a levegőben (amely nyomás alatt lehet), a jelenlévő habokban és a töltőközegben. A töltési közegben a terjedési sebesség mindig alacsonyabb, mint a levegőben, ezért a tartály alja távolabb van, ha magas a szint, mint amikor üres. A folyadék felületén vagy a habon tükröződő hasznos jel mellett zavaró jelek keletkeznek, például a tartályon belüli tartozékok tükröződése vagy egy keverő miatt.
A mérési jel kiértékeléséhez gyakran használnak mikroprocesszort, amely képes kiszámítani ezeket a zavaró jeleket, mert helyzetük hosszú működési idő után ismert. Egy másik számítógéppel támogatott folyamat az úgynevezett multi-echo tracking . Ezeket a radarokat általában csak zárt, árnyékolt konténerekben való használatra engedélyezték, mivel olyan átviteli frekvenciát használnak, amelyet a Szövetségi Hálózati Ügynökség nem enged a szabad térbe .
  • A három számjegyű gigahertzes tartomány FMCW radarjai, beleértve a chipre integrált antennákat, tartalmazhatnak használható járművek közvetlen sebességmérőjeként vagy pontos távolságméréshez (<1 mm több méteres távolságban). Ezeket érintésmentes anyagvizsgálatra is használják, és lehetővé teszik például a már becsomagolt alkatrészek ellenőrzését. A nagyfrekvenciára átlátszó anyagok (pl. Öntött kerámia alkatrészek, textíliák) esetében az anyagon való áttekintés az anyag hibáit tárhatja fel. Fényvisszaverő anyagok esetén ezek az eszközök lehetővé teszik a felület és a további rétegek helyzetének ellenőrzését.
  • Fúrólyukakat használnak többek között a földalatti geológiai szerkezetek vizsgálatára, amelyekben a fúrólyuk közelében lévő elektromos tulajdonságokat radarmérésekkel határozzák meg a kb. 10 MHz és 100 MHz közötti frekvenciatartományban. Szintén a felszínről ez a módszer úgynevezett földi radarként használható ( angol Ground Penetrating Radar be GPR). Mindkét alkalmazásban az FMCW radar módszer nagyon magas tartományú felbontást ér el az alacsony áramkör bonyolultsága ellenére.
  • A FMCW radar viszonylag nagyon alacsony teljesítmény alacsony vivőfrekvencián tudható be (szemben a tipikus radar frekvenciák) a rövidhullámú tartományban 5 és 50 MHz-es a bump egy over-the-horizonton radar ( a horizont felett - felületi hullám OTH-SW) rájönnek, hogy a part menti szakaszok megfigyelésére és időjárási radarként használják.
  • A repülőgép, FMCW radar eszközök szolgálnak radar magasságmérő (rádió-magasságmérők) során a leszállás a módszert, amely a korlátozás, hogy egy sor, néhány 100 méterre nem zavarja. Ez azonban nem használható földi radarként, mivel a magas légsebesség miatt elölre néző radarra van szükség.
A történelmi magasságmérő szomszédos képén szinuszos modulációt alkalmaztak. Ezt a rezonanciakamrában lévő kapacitív hangolóelem forgása okozta. Ennek a modulált szinusznak azonban csak egy kis részét használták fel (kb. ± 30… 45 ° a 0 ° és a 180 ° körül). A szinuszgörbe ezen része viszonylag lineáris, még akkor is, ha nem lehet nagy követelményeket támasztani a pontossággal szemben. Az ilyen típusú modulációval könnyen használható és robusztus eszközöket lehet építeni.
  • A luxus kategóriájú járművekben a 77 GHz-es, messzemenő FMCW radarokat használják a fékasszisztens és az adaptív sebességtartó automatika érzékelőjeként . Ezek az eszközök digitális térképformázást biztosíthatnak a vevőantennában, hogy gyorsan megváltoztassák az antenna diagram szélességét és fő irányát. Ebből a célból a HF jelet gyors PIN dióda kapcsolók segítségével elosztják különböző antennacsoportoknak különböző sugárzási szögekkel .
  • A hajók és csónakok navigációs radarja kereskedelmi forgalomban kapható Broadband Radar ™ néven . A mérési módszer szempontjából ez egy képalkotó modulált folyamatos hullámú radar, bár a frekvenciaváltás minden 1 ms -os periódusa után 5 ms szünetet illeszt be. A felbontóképesség sokkal jobb, mint a magnetronokkal felszerelt impulzusradaroké . Ezenkívül az átviteli teljesítmény mindössze 100 milliwattra csökkenthető (összehasonlítva az ehhez a tartományhoz szükséges 4 kilowatt impulzusteljesítménnyel). Mivel ez a radar 65 MHz / ezredmásodperc frekvenciaeltéréssel működik, a Doppler -frekvenciák miatti mérési hiba viszonylag nagy, ami a szokásos kis sebességgel történő tengeri használatban kevés jelentőséggel bír, de kizárja ennek a radarnak a használatát a repülőtéren. 200 és 300 km / h közötti felszállási és leszállási sebességeknél a mérési hiba több kilométert is elérhet: a repülőgép nem látható ott, ahol van, de visszhangjelzése a képernyő skáláján kívül lehet.
  • A biztonságtechnikában az FMCW radarokat használják az érzékeny katonai vagy polgári objektumok védelmére a hagyományos, aszimmetrikus vagy terrorista fenyegetések ellen.
  • A légkör határrétegeinek megfigyelésére a meteorológiában FMCW radarokat használnak, amelyek dokumentálják a rovarok repülését és a határrétegek magasságát a különböző sűrűségű levegő között. A 2,9 GHz -es átviteli frekvencián a radar meg tudja különböztetni a rovarok visszhangjeleit (amelyeket Rayleigh -szórás okoz ), és a különböző légrétegek közötti határokat, különböző törésmutatókkal (a turbulencia és az örvények alapján felismerhető a határrétegben) Bragg állapot ). A határrétegek magassága 5 km magasságig és 5 m -en belül határozható meg. A rovarok a levegő mozgásának (szél) indikátoraként szolgálnak magasabb magasságban.
  • Még az olyan erőteljes katonai impulzusradarok is , mint a Thales SMART-L , "csendes üzemmódban" képesek az úgynevezett ( angol néma üzemmód ) kapcsolóra, és kicsi a valószínűsége az elfogó radarnak (nehéz aufzuklärende radar). Ebben az üzemmódban rendkívül alacsony energiakibocsátással konfigurálhatók, és egy esetleges ellenfél nagyon nehezen észleli őket. Ezután az impulzuson belüli modulációt használja az átviteli impulzuson belüli távolság meghatározásához. Ha az átviteli impulzus időtartama meghaladja a vételi időt, akkor teljesülnek a feltételek ahhoz, hogy ezt a radart FMCW radarként is kijelöljék. Ugyanakkor ebben az esetben az impulzusradarban az idő (időtartomány) függvényében használt szokásos impulzus -tömörítési módszerek helyett a sokkal egyszerűbb és pontosabb számításokat lehet használni a frekvencia (frekvenciatartomány) függvényében. határozza meg a távolságot.
  • A hatótávolság meghatározásának rendkívüli pontossága miatt az FMCW radarkészülékeket (különösen a lépcsős frekvenciájú FMCW -t) használják a tüzérségi lövedékek valós idejű követésére .
  • FMCW radar kábelteszteléshez, lásd még az időtartomány reflektometriáját .

Fáziskódolt, folyamatos hullámú radar

Példaértékű sorozat egy kétfázisú modulációjú CW radarhoz
Az S-400 Triumf orosz föld-levegő rakétarendszer 76N6 (NATO-megnevezése: „ Clam Shell ”) célkiosztó radar antennája , egy nagy pontosságú, folyamatos hullámú radar fáziskódolással: a külön antennák a küldéshez és a fogadáshoz egymás fölött elrendezve; a radiátorok középen az ék alakú pajzshoz vannak rögzítve.

A fáziskódolt folyamatos hullámú radar oszcillátora rögzített frekvenciát generál, amelynek menetét egyenlő hosszúságú rövid szakaszokra osztják. A fázishelyzet minden szakaszon belül állandó, a szakaszok hosszát a szükséges távolságfelbontás határozza meg. A szakaszok között szabálytalan időközönként egy fázisugrás kerül beillesztésre, amely gyakran csak néhány nanoszekundumig tart. A fázist gyors PIN -dióda -kapcsolók kapcsolják , amelyek egy rövid kitérővonalat kapcsolnak az átviteli útba, így a fázist az antennára 180 ° -kal elforgatva alkalmazzák. Ez a PIN dióda kapcsoló egy bináris kódhoz kapcsolt digitális feszültséggel vezérelhető, ezért ezeknek a fázisváltásoknak a sorrendje megfelel a bitmintának. A fázismoduláció másik lehetősége az I&Q vektor modulátor használata . Ez az RF jelet egy -3dB irányú csatolóban két részre osztja, amelyek egymástól 90 ° -os fázison kívül esnek. Egy -egy erősítőfokozat további 180 ° -os fázisforgatást hajt végre a részjelekhez. Ezt követően feszültségvezérelt csillapítás történik különböző szinteken minden egyes részútban, mielőtt mindkét részjelet újra összekapcsolják egy –3dB irányú csatolóval. Ennek eredményeként a kimeneti jel egy fáziseltolódásnak van kitéve, amely a vezérlőfeszültség nagyságától függ.

Az átviteli jel fázispozíciója most az impulzusok sorozatától függ, amelynek bitmintája például egy Barker -kódnak felelhet meg . Ez a Barker -kód többször is beágyazható. Ezt a mintát nem szabad megismételni hosszú időn belül, amelyet az elektromágneses hullám várható maximális áthaladási ideje határoz meg. Ideális lenne ezt a bitmintát véletlenszerű generátorral generálni, de az ál-véletlenszerű bitszekvenciák is gyakorlatilag lehetségesek, és egyszerű kiértékelési áramkört tesznek lehetővé, mivel az eredeti átviteli jelet már nem kell lépésről lépésre késleltetni, hanem ahol szükség van rá, késleltetett indítási idővel.

Ha a lekeverés modulálatlan frekvenciájú vevőkészülékben történik, akkor a bitminta impulzusként jelenik meg a keverő kimenetén. Korábban az elküldött bitminta lépésről lépésre késleltetett, hosszú késleltetési lánccal a vett jelhez való összehasonlítás céljából. Eközben a számítógéppel segített tolóablak- módszert alkalmazzák a vett bitminta és az átvitt jel összehasonlítására . Az átvitt és fogadott jelek egyezéséig eltolt bitek száma a távolság mértékegysége, amely lehetővé teszi a távolság és a sugárirányú sebesség egyidejű mérését, mivel a mérhető Doppler -frekvencia nincs hatással a távolság meghatározására.

Ennek a módszernek a következő előnyei vannak az impulzusradarral szemben:

  • Bár nem használnak nagy impulzusteljesítményt, ezzel egyenértékű eredmények érhetők el sokkal alacsonyabb CW teljesítmény mellett;
  • Az alacsony teljesítmény megnehezíti a radar észlelését ;
  • A rendszert alig lehet megzavarni külső jelekkel, mivel az alkalmazott bitmintát ismernie kell.

Zajmodulált folyamatos hullámú radar

Zajmodulált radar elve
- felül: zajmodulált radar átviteli jele (az impulzusok között nincs szünet az átvitelben)
- középső: késleltetett zaj (a képen látható piros vonalak csak vizuális segédeszközök, nincs funkció a radarban)
- alább: korrelált késleltetett kimeneti impulzus

Zajmodulált amplitúdó vagy fázismoduláció alkalmazható a távolság mérésére folyamatos hullámú radarral. A szélessávú radar, nagyfrekvenciás fehér zaj lehet közvetlenül gépi felerősített és továbbítani. A zaj által modulált impulzusok csak néhány nanosekundum hosszúak, több gigahertzes adó sávszélességgel. A továbbított zajjelet itt is lépésről lépésre kell késleltetni a vevőkészülékben, és egy korrelátorban össze kell hasonlítani a vett jellel. Ezek a radarkészülékek többnyire 80 GHz feletti frekvenciákon működnek, és lehetővé teszik néhány centiméteres tartomány felbontását. Ezeket a radarberendezéseket nem lehet tisztázni vagy zavarni, mivel további zaj nem észlelhető a természetes környezeti zajban, és a pontos átviteli jelet ismerni kell a hatékony megszakításhoz vagy megtévesztéshez.

A vételhez a visszavert nagyfrekvenciás zajjeleket egy rendkívül stabil helyi oszcillátor segítségével keverik le, amely az átviteli frekvenciasáv középfrekvenciáján oszcillál. A keverőfokozat kimeneti jelét a késleltetett átviteli jelhez képest felerősítik, és egy hangolt vevőegységben, a korrelátorban tömörítik egy rövid kimeneti impulzusra, amely funkciójában hasonló az impulzus kompressziós szűrőhöz az impulzus kompressziós folyamatban. A vett jelben a természetes környezeti zaj is fellép, amely az átvitt jelre is belső zajként kerül. Ez a további zaj statisztikailag korrelál, ha összehasonlítjuk az átviteli jellel . A kimeneti impulzus impulzusideje ideális esetben olyan hosszú, mint az adó egyedi zajimpulzusai, attól függően, hogy az adó sávszélessége többnyire csak néhány nanosekundum. Ennek a radarnak a felbontása tehát 1 cm hosszú zajimpulzusok esetén 15 cm - az adó sávszélességének ebben az esetben legalább 1 GHz -nek kell lennie. Az áthaladási idő mérésének pontossága független a felbontástól, és attól függ, hogy a korrelátor hány késleltetési lépést biztosít vagy műszakilag megvalósítható egyetlen átvitt zajimpulzus esetén.

Ennek a folyamatnak a továbbfejlesztése, különösen csak izolált zajimpulzusok küldésével, zajradarhoz (a nagy sávszélesség miatt UWB radarnak is nevezik ) vezet. Mivel azonban távadóik nem működnek folyamatosan a mérési folyamat során, ezeket az eszközöket hozzárendelik az impulzusradar eszközökhöz .

Frekvenciakiadások

A frekvenciakioldás tekintetében két alapvetően különböző, folyamatos hullámú radar alkalmazás létezik. Az egyik lehetőség az, hogy a radart árnyékolt konténereken belül működtetik (pl. Szintmérésekhez), amelyek Faraday -ketrec tulajdonságaival rendelkeznek, és nem engednek sugárzást a külső irányba. Ezekre az eszközökre csak azok a típusjóváhagyások szükségesek , amelyekben az üzemeltetési feltételek meg vannak határozva.

Minden más, szabad térbe sugárzó radarkészülékhez a Szövetségi Hálózati Ügynökség frekvencia -jóváhagyása szükséges . Ez a közigazgatási előírásokban meghatározza, hogy mely frekvenciákat vagy frekvenciasávokat ki és hogyan használhat.

Az úgynevezett ISM B típusú sávokban bármilyen alkalmazás lehetséges speciális frekvencia-jóváhagyás nélkül. Ilyen speciális frekvenciasávokban a folyamatos hullámú radar alkalmazásokat engedély nélkül is üzembe lehet helyezni. Sok olcsó adó -vevő áll rendelkezésre az ISM sávban 24 ... 24,25 GHz között, és mozgásérzékelők és távolságmérő eszközök beállítására használhatók. Gyakran kínálnak más frekvenciasávokban működő radar adó -vevőket is. Ezeket többnyire más kontinensekre (például az USA-ra) tervezték, és nem lehet Németországban üzembe helyezni, vagy csak a fent említett árnyékolt konténereken belül.

irodalom

  • Shahan A. Hovanessian: Radarrendszerek tervezése és elemzése. Artech House, Dedham MA 1984, ISBN 0-89006-147-5 .
  • William K. Saunders: CW és FM RADAR. In: Merril I. Skolnik (Szerk.): Radar Handbook. 2. kiadás. Mcgraw-Hill Professional, New York és mtsai. 1990, ISBN 0-07-057913-X , 14. fejezet; www.helitavia.com (PDF; 1,31 MB).
  • Яков Д. Ширман: Теоретические основы радиолокации. Издательство "Советское Радио", Moszkva 1970.
    Német fordítás: JD Schirman et al.: A rádió helymeghatározásának elméleti alapjai. Az NDK Katonai Kiadója, Berlin, 1977 (az eredeti műszakilag jó fordítása, amelyet az LSK / LV volt tiszti kollégiumának oktatói és szaktanárai készítettek ; ennek a fordításnak a hátránya: sok szakkifejezés kényszeresen germanizálódik, és már nem megfelel a mai nyelvhasználatnak).
  • Edgar Voges : nagyfrekvenciás technológia. 2. kötet: Tápcsövek, antennák és rádióátvitel, rádió- és radartechnika. Hüthig, Heidelberg 1987, ISBN 3-7785-1270-6 (22.6. Fejezet „CW és FMCW radar”).

web Linkek

Commons : CW és FMCW radar alapelvek  - képek, videók és hangfájlok gyűjteménye
Wikiszótár: Folyamatos hullám radar (főnév)  - jelentések magyarázata, szó eredete, szinonimák, fordítások

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ David K. Barton, Sergey A. Leonov (szerk.): Radar Technology Encyclopedia. Artech House, Boston MA és mtsai. 1997, ISBN 0-89006-893-3 , 340. o.
  2. ↑ Edgar Voges: nagyfrekvenciás technológia. 2. kötet, 1987, 348. o.
  3. ↑ DE165546 számú szabadalom : Módszer az eltávolított fémes tárgyak jelentésére egy megfigyelőnek. Feltaláló: Christian Hülsmeyer ( dpma.de (PDF; 293 kB)). ‌
  4. ↑ DE169154 számú szabadalom : Módszer a fémes tárgyaktól (hajóktól vagy hasonlóktól) való távolság meghatározására, amelynek jelenlétét az 165546 szabadalom szerinti módszer határozza meg. ( radartutorial.eu (PDF; 230 kB)). ‌
  5. ^ Merrill I. Skolnik: Radarrendszerek bemutatása. McGraw-Hill Inc., New York NY et al. 1962, 9. o., ( Előzetes ( 2012. december 3 -i emléklap az Internet Archívumban )).
  6. ^ Edward V. Appleton , Miles AF Barnett: Néhány közvetlen bizonyíték az elektromos sugarak lefelé irányuló légköri visszaverődésére. In: Proceedings of the Royal Society of London . A sorozat: Matematikai, fizikai és műszaki tudományok. 109. kötet, 752. szám, 1925, 621-641. Oldal, doi: 10.1098 / rspa.1925.0149 .
  7. ^ Lloyd Espenschied , Russell C. Newhouse: Terrain Clearance Indicator. In: The Bell System Technical Journal. 18. kötet, 1. sz., 1939., 222-234 . O. , Doi: 10.1002 / j.1538-7305.1939.tb00813.x .
  8. ↑ Peter C. Sandretto: A hosszú küldetés. In: Transactions of the IRE Professional Group on Aeronautical and Navigational Electronics. Vol. ANE-1, 2. szám, 1954. június, 2. o., Doi: 10.1109 / TPGAE.1954.5062382 .
  9. ↑ FJ Dallemand, J. Lichtenegger, RK Raney, R. Schumann és munkatársai: Radar Imagery. Elmélet és értelmezés. Előadás jegyzetei (= RSC sorozat. 67. szám, ZDB -ID 19599-6 ). Az Egyesült Nemzetek Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete - Kiadványosztály, Róma, 1993, 8. o.
  10. ↑ a b A Navico szélessávú radarának műszaki adatai és teljesítménye (PDF; 3,7 MB), itt az összehasonlítás egy korábbi , 4 kW -os impulzusteljesítményű magnetronnal .
  11. ↑ A "Silicon Radar" cég adó -vevő IC adatlapja, radartutorial.eu (PDF).
  12. ^ Igor V. Komarov, Sergey M. Smolskiy, A rövid hatótávolságú FM-radar alapjai. Artech House, Boston és mtsai. MA 2003, ISBN 1-58053-110-5 ( korlátozott előnézet a Google könyvkeresőben).
  13. ^ Juergen H. Richter: Nagy felbontású troposzférikus radarok. In: Rádiótudomány. 4. kötet, 1969. 12. szám, 1261-1268. O., Doi: 10.1029 / RS004i012p01261 .
  14. ↑ Donald E. Barrick: FM / CW radarjelek és digitális feldolgozás (= NOAA Technical Report ERL 283 -WPL 26, ZDB -ID 60512-8 ). Environmental Research Laboratories, Boulder CO 1973, codar.com (PDF; 6,17 MB).
  15. ^ RB Chadwick, KP Moran, RG Strauch, GE Morrison, WC Campbell: Új radar a szélméréshez. In: Bulletin of the American Meteorological Society . 57. kötet, 9. szám, 1976., 1120-1125. O., Doi : 10.1175 / 1520-0477 (1976) 057 <1120: ANRFMW> 2.0.CO; 2 .
  16. ^ Richard George Strauch: Az FM-CW Doppler Radar elmélete és alkalmazása. 1976, (a Coloradói Egyetem Ph. D. dolgozata, 1976).
  17. ^ Martin Schneider: Automotive Radar - Status and Trends. In: Wolfgang Menzel (szerk.): Német mikrohullámú konferencia - GeMiC 2005 - Konferenciaanyag. Ulmi Egyetem , 2005. április 5–7. Ulmi Egyetem, Ulm, 2005, ISBN 3-00-015423-X , 144–147. O. , Uni-duisburg-essen.de (PDF; 355 kB).
  18. ↑ 2010-es termékkatalógus az ELVA-1 Millimeter Wave Division (DOK Ltd.) cégtől, Szentpétervár, 193318 Oroszország, 8. o., Elva1.com (PDF; 3,9 MB).
  19. ↑ Edgar Voges: nagyfrekvenciás technológia. 2. kötet, 1987, 351. o.
  20. ↑ Példa számítógépes interfészre CW radarhoz.
  21. ↑ Shahan A. Hovanessian: Radarrendszerek tervezése és elemzése. 1984., 84. o.
  22. ↑ a szigetelés jellemző értékeit lásd az X-sávban működő keringetők adatlapján ( Memento 2016. március 4-től az Internet Archívumban ) (PDF; 1,5 MB).
  23. ↑ Phillip E. Pace: Az elfogó radar alacsony valószínűségének észlelése és osztályozása. 2. kiadás. Artech House, Boston MA és mtsai. 2009, ISBN 978-1-59693-234-0 , Szakasz: 4.4.3 Egy antenna leválasztása tükröződő energiarák segítségével. , 97. o., ( Korlátozott előnézet a Google Könyvkeresőben).
  24. ↑ A képlet levezetése a radar bemutatóján .
  25. ↑ Tobias Wust: Sebességmérő kamerák és sebességmérés. tredition GmbH, Hamburg 2009, ISBN 978-3-86850-021-9 ( korlátozott előnézet a Google könyvkeresőben).
  26. ^ William K. Saunders: CW és FM RADAR. In: Merril I. Skolnik (Szerk.): Radar Handbook. 2. kiadás. 1990, 14-18. O., 14. fejezet (PDF; 1,31 MB).
  27. ↑ tároló oszcilloszkóp használatához lásd ezt a szoftvermegoldást ( Memento 2012. november 19 -től az Internet Archívumban ), spektrumanalizátorhoz lásd a készülék szerkezetét a Nagyfrekvenciás Technológiai és Elektronikai Intézetben ( Memento 2014. március 18 -tól az Internet Archívumban )
  28. ↑ JD Schirman et al.: A rádió helymeghatározásának elméleti alapjai. Az NDK Katonai Könyvkiadója, Berlin 1977, 399. o.
  29. ↑ a b Prospektus ( 2013. november 10 -i emléklap az Internet Archívumban ) (PDF) a BAE Systems CW radarjáról (PDF 2,44 MByte)
  30. ↑ Vmax 100 , Doppler -radar műszaki adatai és funkciói. ( Memento február 25. 2014 az Internet Archive ) (PDF) EUROTRONIC Technology GmbH sebesség mérések a sportban.
  31. ↑ 60 éves radarcsapda, az SWR.de cikke.
  32. ↑ Jens Muehlsteff, R. Pinter, G. Morren (Philips Res. Lab. Europe): A légzésszám figyelésének összehasonlítása alacsony költségű Doppler-radar érzékelővel és induktív mellkasi-pletizmográfiával. In: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. IFMBE Proceedings, Vol. 25/7, 2009, ISBN 978-3-642-03884-6 , 768-771. Oldal ( korlátozott előnézet a Google könyvkeresőben).
  33. ↑ David J. Daniels: A rejtett célok észlelése. Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey 2010, ISBN 978-0-470-12169-6 , 229-231. Oldal ( korlátozott előnézet a Google Könyvkeresőben).
  34. ↑ Shahan A. Hovanessian: Radarrendszerek tervezése és elemzése. 1984, 329-331.
  35. ↑ ST200 fejlesztőlap, felhasználói kézikönyv. ( Emlékezet 2015. május 1 -jétől az Internet Archívumban ) (PDF; 3,5 MB) 19. o
  36. ↑ Elektronikus gerenda elfordítható az FMCW radar végre a hervasztó dolog származó PlexTec Ltd.
  37. ↑ Michael J. Heim és Andreas Mayr: A vegyipar szintmérésére szolgáló radarrendszerek kiválasztási kritériumai . 2001. február, 3. o., Endress.com (PDF)
  38. ↑ Thomann Norbert: A megbízhatóság újbóli meghatározása , szintmérés vezetett radarral a kondenzátumtartályban. (PDF) In: Verfahrenstechnik , 4/2011; Letöltve: 2017. július 8
  39. ↑ Radarchip, amelyet a Karlsruhei Műszaki Intézet mutatott be
  40. ↑ Nagyfrekvenciás rendszerek - új módszerek a minőség -ellenőrzésben . (PDF) Fraunhofer Nagyfrekvenciás Fizikai és Radartechnológiai Intézet; Letöltve: 2017. július 3
  41. ↑ WERA - A Horizon Radar felett. Letöltve: 2012. július 20.
  42. ^ Robert F. Contreras, Stephen J. Frasier: Nagy felbontású megfigyelések a rovarokról a légköri határrétegben. In: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 25. kötet, 12. szám, 2008. december, 2176–2187. Oldal, kézirat 2008. május 15 -től (PDF).
  43. ↑ А. М. Педак: Справочник по основам радиолокационной техники. 1967, 25. o. (Orosz, német "Kézikönyv a radareszközök alapjairól").
  44. ↑ А. М. Педак: Справочник по основам радиолокационной техники. 1967, 27. o. (Orosz, német „Kézikönyv a radareszközök alapjairól”).
  45. ↑ Markus Becker: Radar láthatatlansági kupakkal. In: Spiegel Online 2006. augusztus 6 -tól.
  46. ↑ A radarok és navigációs rendszerek frekvenciakiosztásának adminisztratív szabályozása (VVRadNav), bundesnetzagentur.de (PDF)