Radar CW com receptor IF. Receptor superheterodino de banda lateral

Transcrição

1 Radar CW com receptor IF Receptor superheterodino de banda lateral 51

2 Largura de banda do receptor Espectro de frequência duma oscilação de onda contínua (a) de duração infinita (b) de duração finita (b) Espectro dum eco sinusoidal de duração finita: sin[π(f-f 0 )δ]/π(f-f 0 ) (f 0 : frequência, d: duração da onda) 52

3 Banco de filtros Doppler IF (a) Banco de filtros Doppler IF (b) Resposta em frequência do banco de filtros Doppler 53

4 Banco de filtros vídeo Caso o banco de filtros seja usado após o detector vídeo: A melhoria na relação S/N não vai ser tão boa Mede-se f d mas perde-se o seu sinal. Necessita de apenas metade dos filtros. Existe um método para recuperar o sinal da velocidade quando queremos saber se o alvo se está a aproximar ou a afastar. 54

5 Recuperar sinal de f d Espectro dos sinais recebidos Em algumas aplicações de radar de onda contínua é importante saber se o alvo está a aproximar-se ou a afastar-se. Isso consegue-se usando filtros separados em cada lado da frequência intermédia. Se a frequência de eco estiver abaixo da portadora o alvo está a afastar-se. Caso contrário, está a aproximar-se (casos (c) e (b) ). 55

6 Recuperar sinal de f d (2) Se o sinal transmitido for: E t =E 0 cos(w 0 t) (3.3) o eco do sinal para um alvo é: E R =k 1 E 0 cos[(w 0 ±w d )t + φ] (3.4) onde: E 0 é a amplitude do sinal transmitido k 1 é uma constante determinada pela equação do radar w 0 é a frequência angular do emissor (rad/s) w d é o desvio doppler angular (rad/s) φ é uma constante (desvio de fase) que depende do alcance da detecção inicial Separando o sinal recebido em 2 canais Canal A E A =k 2 E 0 cos(±w d t + φ) (3.5) Canal B E B =k 2 E 0 cos(±w d t + φ + π /2) (3.6) 56

7 Recuperar sinal de f d (3) Medição do movimento do alvo através de um motor síncrono bifásico Se o alvo estiver a aproximar-se as saídas dos dois canais são: E A (+)=k 2 E 0 cos(w d t + φ) e (3.7a) E B (+)=k 2 E 0 cos(w d t + φ + π /2) Se o alvo estiver a afastar-se: E A (-)=k 2 E 0 cos(w d t - φ) e (3.7b) E B (-)=k 2 E 0 cos(w d t - φ - π /2) 57

8 Aplicações do radar de onda contínua não modulado Medida da velocidade do alvo (p.ex. polícia) Contador de veículos sensor ABS Evitar colisões monitorizar velocidade de comboios monitorizar velocidade de atracamento de navios Sensor de aproximação de comboios Grande lacuna: não consegue medir distância do alvo 58

9 Radar de onda contínua FM Se usarmos uma espécie de marca temporal na portadora conseguimos medir distância, uma vez que essa marca permite reconhecer o tempo de transmissão e o tempo de regresso. Quanto mais distinta for a marca, maior precisão terá a medida do tempo decorrido. No entanto, quanto mais distinta for a marca, mais largo será o espectro transmitido. Uma técnica bastante utilizada é usar modulação FM da portadora. A marca é a mudança de frequência. O tempo decorrido será proporcional à diferença de frequência entre o sinal de eco e o sinal transmitido. 59

10 Diagrama de blocos Radar FM-CW (alvo fixo) Diagrama de blocos dum radar de onda contínua FM sinal emitido sinal eco (a) modulação linear (b) modulação triangular (c) frequência de batimento de (b) 60

11 Radar FM-CW (alvo em movimento) Alvo a aproximar-se: f b (up)=f r -f d f b (down)=f r +f d (3.9a) (3.9b) Relação entre a frequência e o tempo num radar FM-CW quando o sinal recebido é desviado em frequência devido ao efeito Doppler Assumindo que f r >f d: Para determinar a distância: f r =(1/2)[f b (up)+f b (down)] (3.10a) Para determinar o desvio Doppler: f d =(1/2)[f b (down)-f b (up)] (3.10b) Se f r <f d trocam-se as equações 61

12 Mais do que um alvo Quando existe mais do que um alvo, a saída do mixer vai conter mais do que uma frequência de desvio. Se o sistema for linear, conseguimos medir a distância de cada alvo medindo os componentes de frequência de cada um (f r1, f r2, etc.) e aplicando a equação f r =(2R/c) (2f m ) Para medirmos as frequências individuais, temos que separá-las umas das outras usando: um banco de filtros estreitos um filtro sintonizável de banda estreita ou 62

13 Diagrama de blocos FM-CW (altímetro) 63

14 Sinais indesejados no altímetro 64