4 - RADAR DE IMPULSOS

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1 4 - RADAR DE IMPULSOS 65 Exemplo impulso Exemplo dum impulso, com valores comuns para um radar de vigilância do ar de médio alcance 66 1

2 sinal emitido A 1 é a amplitude f t é a frequência da portadora sinal de referência sinal de eco R 0 é a distância do alvo f d é o desvio de frequência Doppler Depois de misturados no receptor o sinal é ( ) ± ( ) desvio de freq. Doppler (permite calcular a velocidade) 67 desvio de fase (permite calcular a distância) Ecos de impulsos (a) ecos de impulsos sem desvio de frequência (b) ecos de impulsos para fd >> 1/ τ (c) ecos de impulsos para fd << 1/ τ 68 2

3 Potência de transmissão ( ) 1 4 P t é a potência de pico P méd (P t τ)/t p P t τ f p (para impulsos rectangulares de largura τ repetidos com período T p ) #!!" τ Duty cycle típico Radar impulsos: 0,001 Radar onda contínua: 1 69 Potência de transmissão (2) Reescrevendo a equação de radar (2.6.) para P med vem: Quando a forma de onda transmitida não é um impulso rectangular é por vezes conveniente escrever a equação de radar em termos da energia contida na forma de onda: E τ P med /f p ) ( ) ( '& ( % $ ) ) ) ( ) ( '& ( % $ )

4 Limitações radar impulsos Alcance do radar Enquanto emito não recebo: objectos muito próximos não são detectados O alcance do radar está também determinado pelo período de emissão pois a resposta tem que chegar dentro desse período. distância ct p / 2 ou c / 2f p (onde T p é o período de emissão de impulsos e f p é a frequência de repetição de impulsos) 71 Frequência de repetição de impulsos (prf) Ecos de ordem múltipla que levam à existência de ambiguidades na distância 72 4

5 Frequência de repetição de impulsos variável Se a primeira prf (f 1 ) tiver um alcance não ambíguo A na1, e se a distância aparente do alvo for D 1, então a verdadeira distância será uma das seguintes: D real D 1, ou (D 1 +A na1 ), ou (D 1 +2A na1 ), ou... Qualquer um destes valores pode ser a distância real do alvo. Para descobrir qual dos valores é o correcto usa-se uma prf diferente (f 2 ), com um alcance não ambíguo A na2 e uma distância aparente do alvo D 2, obtendo-se as seguintes possíveis distâncias reais: D real D 2, ou (D 2 +A na2 ), ou (D 2 +2A na2 ), ou... A verdadeira distância é o valor que se repete para ambas as prfs... Em teoria, duas freqs. de repetição de impulsos diferentes são suficientes mas na prática é comum usarem-se três. 73 Diagrama de blocos MTI 74 5

6 A-scope Varrimentos sucessivos dum radar MTI num ecrã A-scope (amplitude do eco em função do tempo) Em (f) vemos a sobreposição de muitos varrimentos; as setas indicam a posição de alvos em movimento 75 Delay-line canceler receptor MTI com um delay line canceler resposta em frequência do delay line canceler simples 76 6

7 Velocidades cegas A resposta em frequência do single delay line canceler é zero cada vez que o desvio de frequência Doppler (f d ) é igual a um múltiplo inteiro da frequência de repetição de impulsos (f p ) f d nf p Por isso infelizmente o cancelador não rejeita só os alvos fixos mas todos os alvos cujo desvio de frequência Doppler seja igual a f p ou a um múltiplo desta, o que origina que existam velocidades cegas : v n (n λ f p ) / 2 (n1,2,3...) 77 Duplo delay-line canceler diagrama de blocos do duplo delay line canceler resposta em frequência do delay line canceler simples e do duplo delay line canceler (tracejado) 78 7

8 79 Alternativas ao delay-line canceler Range-gated doppler filters mais complexos mais flexíveis melhores resultados DSP (Digital Signal Processing) digital delay canceler imune a variações de temperatura 80 8

9 Limitações do radar MTI Instabilidades do equipamento causam o alargamento do espectro do eco de alvos fixos Variações entre impulsos de: amplitude; frequência; fase; Mudanças nos osciladores do receptor; Mudanças na largura do impulso; Variações nos ecos de alvos fixos edifícios, torres, montanhas produzem ecos constantes em amplitude e fase; árvores, vegetação, mar e chuva produzem ecos variáveis Limitador antes do amplificador IF Efeitos secundários do limitador: se o eco de alvos fixos for muito forte pode causar ruído na banda do cancelador 81 Diagrama blocos MTI não coerente 82 9

10 Radar Pulse Doppler Ambiguidades na distância resolvem-se usando uma frequência de repetição de impulsos baixa e ambiguidades na velocidade relativa usando uma freq. repetição elevada. MTI frequência repetição de impulsos suficientemente baixa para resolver o problema dos ecos múltiplos mas com ambiguidades na medição da frequência Doppler (velocidades cegas) Pulse Doppler frequência de repetição de impulsos elevada para evitar velocidades cegas mas com ambiguidades no alcance (blindspots posições escondidas) 83 10