Radar CW. Aplicações:

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1 Radar CW Aplicações: Deerinação de velocidade de veículos Deerinação de velocidade de projéceis, ísseis, ec, e aplicações desporivas Taxa de subida e ake-o verical Alíero Operações de docage no espaço Radares ani-colisão Alares ani-inrusão A grande virude da uilização dos radares CW consise na siplicidade e precisão co que se pode edir o desvio de requência, ou requência Doppler, que é direcaene proporcional à velocidade do alvo deecado. Acualene os radares CW ê vindo a perder ineresse e derieno da uilização de radares de ipulsos para os esos ins. Radar IST A. Moreira 1

2 Eeio Dopler e deerinação da velocidade A inoração de velocidade de u alvo obé-se acilene co u radar de onda conínua, ou CW, coparando a requência do sinal de reorno co a do sinal ransiido. A dierença enre requências, ou desvio Doppler, é direcaene proporcional à velocidade radial de aproxiação ou aasaeno do alvo. Noralene o desvio Doppler é da orde ou inerior à dezena de khz, caindo na banda de áudio. Radar IST A. Moreira

3 Eeio Doppler Eissor e ovieno descopressão das supericies equiase... Copressão das supericies equiase v λ No caso de u radar o eeio doppler é duplo pois ocorre ano no percurso de ida coo no de vola. d v λ Radar IST A. Moreira 3

4 Radar IST A. Moreira 4 Eeio Doppler T/R alvo λ π λ π φ v r R 4 ) ( 4 ) ( ± Δ φ φ + Δ kr v R R r + requência de ransissão c c d ± requência de recepção λ r d v devio de requência Doppler R + ± + ± cos 4 cos ) ( φ λ π φ λ π π v E v E E r c r c R

5 Eeio Doppler v θ d d vr λ vr c c v cosθ λ d c v c r O desvio Doppler é direcaene proporcional à velocidade relaiva de aproxiação ou aasaeno do alvo. Noralene o desvio Doppler é da orde ou inerior à dezena de khz, caindo na banda de áudio. Radar IST A. Moreira 5

6 Radar CW Onda Conínua Transissor v d λ + d Sinal de reerência Recepor Deecor Ap. Doppler Frequencíero Indicador Radar IST A. Moreira 6

7 Deecor de produo e reciicador E 1 E sinais ( ) Acos( π ) 1 ( ) Acos( π ) produo E1( ) E( ) P( ) A1A cos( π )cos( ) 1 π P( ) reciicação E1( ) + E R( ) ( ) se E ( ) + E 1 se E ( ) + E 1 ( ) ( ) < R( ) Radar IST A. Moreira 7

8 Radar CW co deecção hoodina O esquea aqui represenado corresponde ao ais siples possível, co ua deecção hoodina. Para aior sensibilidade deverá recorrer-se a ua deecção superheerodina e evenualene a anenas separadas para eissão e recepção. Radar IST A. Moreira 8

9 Isolaeno enre ransissor e recepor E princípio pode ser usada apenas ua anena porque exise separação na requência enre o sinal ransiido e o sinal recebido Na práica exise sepre u sinal de uga (leakage) injecado direcaene do ransissor no recepor O sinal de uga pode er que ser liiado por dois eeios: áxia poência adissível no recepor nível áxio de huing do ransissor na banda de requência Doppler O elhor isolaeno consegue-se uilizando anenas isicaene separadas Radar IST A. Moreira 9

10 Radar CW co deecção heerodina Para aior sensibilidade deverá recorrer-se a ua deecção heerodina e a anenas separadas para eissão e recepção Radar IST A. Moreira 1

11 Largura do especro Doppler O especro doppler e ua largura inia devido a eeios coo: Iluinação inia ~1/T il Fluuações do alvo (ex: hélices) ~ (5-1 Hz) Aceleração radial do alvo ~ (a r /λ) 1/ Radar IST A. Moreira 11

12 Sinal algébrico do desvio Doppler Usando ua deecção e quadraura pode disinguir-se acilene o sinal algébrico que corresponde a ua aproxiação ou aasaeno do alvo Transissor π Mixer Mixer Coparador de π ase ± O sinal ± disingue as duas siuações: aproxiação ou aasaeno Radar IST A. Moreira 1

13 Radar CW co odulação FM Anena de ransissão Transissor FM Modulador Anena de recepção Sinal de reerência Mixer Apliicador Liiador Frequencíero Indicador A inrodução de ua odulação de requência periódica perie a obenção da disância a u alvo pela coparação da variação de requência do sinal ransiido co a variação de requência do eco Radar IST A. Moreira 13

14 Fora de onda chirp T () ransiido T () T r r () T b T Frequência de baieno b T R c r T r () recebido Radar IST A. Moreira 14

15 Radar CW-FM co odulação riangular A requência de baieno é proporcional à disância ao alvo b T Δ Δ T / b 4RΔ c T R c A conage do núero de passagens a zero nu sei-período (T /) é igual a b / o que perie calcular a disância ao alvo por cn R 4Δ Radar IST A. Moreira 15

16 Radar IST A. Moreira 16 Radar CW-FM co odulação riangular eeio Doppler Os sei-períodos do ciclo de odulação são aecados pelo desvio Doppler resulando requências de baieno dierenes. d r d r + r d + r desvio de requência por eeio da odulação (alvo ixo) d desvio de requência doppler

17 Radar CW-FM co odulação sinusoidal T () rec () d Δ Represenação da requências insanâneas do sinal ransiido e do sinal recebido T ( ) rec ( ) Δ + sin Δ + ( π ) sin π R c ± d Radar IST A. Moreira 17

18 Radar CW-FM co odulação sinusoidal Deecção v D v() ( ) J + J J + J ( D)cos( π Φ ) 1 3 d v re ( D)sin( π Φ ) cos( π d ( D)sin( π Φ ) cos[ ( π d ( D)sin( π Φ ) cos[ 3( π d Misurador L Δ onde D sin( π / ) R, é a disância ao alvo e R c Φ é a dierença de ase devida ao percurso, 4π Ro / c Φ π R c / () Φ ) Φ )] Φ )] v D () (após ilrage, reendo apenas as coponenes de baixa requência) Radar IST A. Moreira 18

19 Radar CW-FM co odulação sinusoidal Especro Especro das coponenes de baixa requência na saída do deecor Apliude relaiva d d d d 3 requência Realização Acoplador direccional Transissor Modulador de requência Exeplo de realização de u radar CW-FM co deecção na erceira harónica Mixer Filro 3ª harónica Muliplicador de req. x 3 Mixer Filro Passa Baixo Frequência Doppler Radar IST A. Moreira 19

20 Radar CW-FM recepor de banda laeral super-heerodino Aplicação: alíeros Radar IST A. Moreira

21 Alíeros Tx 1 Rx Banda de uilização GHz Quesões a considerar: Desadapação de ipedâncias ransissor/ anena Desadapação ransissor/ recepor Acoplaeno enre anenas Inererência Relexão úlipla Radar IST A. Moreira 1

22 Alguas noas sobre radares CW-FM Quando esá presene ais que u alvo, o oupu cone ais que ua requência dierença E princípio é possível deerinar a disância aos dierenes alvos edindo as várias requências-dierença; para as separar e de se recorrer a ilros de banda esreia Quando os alvos origina eeio Doppler, pode ser uio coplicado resolver o especro suicieneene para ideniicar os dierenes alvos, iso é, deerinar siulaneaene as posições e velocidades. E lugar da odulação riangular pode usar-se odulação sinusoidal; pode osrar-se que a requência de baieno édia sobre u ciclo de odulação é proporcional à disância ao alvo. Radar IST A. Moreira