Característiques del senyal de radar: un sistema de radar utilitza un senyal electromagnètic de radiofreqüència reflectit per un objectiu per determinar informació sobre aquest objectiu. En qualsevol sistema de radar, el senyal transmès i rebut presentarà moltes de les característiques que es descriuen a continuació.
En el domini del temps El diagrama següent mostra les característiques del senyal transmès en el domini del temps. Cal tenir en compte que en aquest i en tots els diagrames d'aquest article, l'eix x s'ha exagerat per fer l'explicació més clara.
Portadora alt=Radar Pulse Train|center La portadora és un senyal de radiofreqüència (RF), normalment de freqüències de microones, que normalment (però no sempre) es modula per permetre que el sistema capturi les dades necessàries. En els radars de mesurament de distància simples, la portadora es modularà per polsos i en els sistemes d'ona contínua, com el radar Doppler, pot ser que no calgui modulació. La majoria dels sistemes utilitzen la modulació per polsos, amb o sense altres senyals de modulació suplementaris. Cal tenir en compte que amb la modulació per polsos, la portadora simplement s'activa i desactiva en sincronia amb els polsos; la forma d'ona moduladora no existeix realment en el senyal transmès i l'envolupant de la forma d'ona del pols s'extreu de la portadora desmodulada al receptor. Tot i que és obvi quan es descriu, aquest punt sovint es passa per alt quan s'estudien per primera vegada les transmissions per polsos, cosa que porta a malentesos sobre la naturalesa del senyal.
Amplada d'impuls L'amplada del pols () (o durada del pols) del senyal transmès és el temps, normalment en microsegons, que dura cada pols. Si el pols no és una ona quadrada perfecta, el temps es mesura normalment entre els nivells de potència del 50% dels flancs ascendent i descendent del pols.
L'amplada del pols ha de ser prou llarga per garantir que el radar emeti prou energia perquè el pols reflectit sigui detectable pel seu receptor. La quantitat d'energia que es pot lliurar a un objectiu distant és el producte de dues coses: la potència màxima de sortida del transmissor i la durada de la transmissió. Per tant, l'amplada del pols restringeix el rang màxim de detecció d'un objectiu.
L'amplada del pols també restringeix la discriminació de distància, és a dir, la capacitat del radar per distingir entre dos objectius que estan a prop l'un de l'altre. A qualsevol distància, amb angles d'azimut i elevació similars i tal com es veu amb un radar amb un pols no modulat, la resolució de distància és aproximadament igual en distància a la meitat de la durada del pols multiplicada per la velocitat de la llum (aproximadament 300 metres per microsegon). alt=Radar echoes, showing a representation of the carrier|esquerra L'amplada de pols també determina la zona morta del radar a curta distància. Mentre el transmissor del radar està actiu, l'entrada del receptor es desactiva per evitar que els amplificadors s'inundin (saturin) o, (més probablement), es facin malbé. Un càlcul simple revela que un ressò de radar trigarà aproximadament 10,8 μs per tornar des d'un objectiu a 1 milla nàutica de distància (comptant des del límit superior del pols del transmissor (T0), (de vegades conegut com a bang principal del transmissor)). Per comoditat, aquestes xifres també es poden expressar com a 1 milla nàutica en 12,4 μs o 1 quilòmetre en 6,7 μs. (Per simplificar, totes les discussions posteriors utilitzaran xifres mètriques.) Si l'amplada d'impuls del radar és d'1 μs, aleshores no hi pot haver detecció d'objectius a menys de 150 m, perquè el receptor està en blanc.
Tot això significa que el dissenyador no pot simplement augmentar l'amplada del pols per obtenir un abast més gran sense afectar altres factors de rendiment. Com passa amb tot en un sistema de radar, s'han de fer compromisos en el disseny d'un sistema de radar per proporcionar el rendiment òptim per a la seva funció.
Freqüència de repetició d'impulsos (PRF) Per tal de crear un eco discernible, la majoria dels sistemes de radar emeten polsos contínuament i la freqüència de repetició d'aquests polsos ve determinada pel rol del sistema. Per tant, un eco d'un objectiu es "pintarà" a la pantalla o s'integrarà dins del processador de senyals cada vegada que es transmeti un nou pols, reforçant el retorn i facilitant la detecció. Com més alta sigui la PRF utilitzada, més es pintarà l'objectiu. Tanmateix, com més alta sigui la PRF, més es redueix l'abast que el radar pot "veure". Els dissenyadors de radar intenten utilitzar la PRF més alta possible en consonància amb els altres factors que la restringeixen, tal com es descriu a continuació.
Hi ha dues altres facetes relacionades amb la PRF que el dissenyador ha de sospesar amb molta cura; les característiques de l'amplada de feix de l'antena i la periodicitat requerida amb què el radar ha d'escombrar el camp de visió. Un radar amb una amplada de feix horitzontal d'1° que escombra tot l'horitzó de 360° cada 2 segons amb una PRF de 1080 Hz irradiarà 6 polsos sobre cada arc d'1 grau. Si el receptor necessita almenys 12 polsos reflectits d'amplituds similars per aconseguir una probabilitat de detecció acceptable, el dissenyador té tres opcions: duplicar la PRF, reduir a la meitat la velocitat d'escombrat o duplicar l'amplada del feix. En realitat, s'utilitzen les tres opcions, en diferents graus; el disseny de radar es basa en compromisos entre pressions contradictòries.
PRF esglaonat La PRF esglaonada és un procés de transmissió on el temps entre les interrogacions del radar canvia lleugerament, de manera repetitiva i amb patrons fàcilment discernibles. El canvi de freqüència de repetició permet al radar, pols a pols, diferenciar entre els retorns de les seves pròpies transmissions i els retorns d'altres sistemes de radar amb la mateixa PRF i una freqüència de ràdio similar. Considereu un radar amb un interval constant entre polsos; les reflexions de l'objectiu apareixen en un rang relativament constant relacionat amb el temps de vol del pols. En l'espectre de ràdio molt concorregut actual, hi pot haver molts altres polsos detectats pel receptor, ja sigui directament des del transmissor o com a reflexions d'altres llocs. Com que la seva "distància" aparent es defineix mesurant el seu temps en relació amb l'últim pols transmès pel "nostre" radar, aquests polsos "d'interferència" podrien aparèixer a qualsevol distància aparent. Quan la PRF del radar d'"interferència" és molt similar al "nostre" radar, aquestes distàncies aparents poden canviar molt lentament, igual que els objectius reals. Mitjançant l'ús de l'esglaonament, un dissenyador de radar pot forçar que la "interferència" salti de manera erràtica en un abast aparent, inhibint la integració i reduint o fins i tot suprimint el seu impacte en la detecció real d'objectius.
Sense una PRF esglaonada, qualsevol pols originat d'un altre radar a la mateixa freqüència de ràdio podria semblar estable en el temps i es podria confondre amb reflexions de la pròpia transmissió del radar. Amb una PRF esglaonada, els objectius del radar semblen estables en el rang en relació amb el pols de transmissió, mentre que els ecos d'"interferència" poden moure's en un rang aparent (no correlacionats), fent que siguin rebutjats pel receptor. La PRF esglaonada és només una de les diverses tècniques similars que s'utilitzen per a això, incloent-hi la PRF amb fluctuacions (on el temps del pols es varia de manera menys predictible), la modulació de freqüència de pols i diverses altres tècniques similars el propòsit principal de les quals és reduir la probabilitat de sincronicitat involuntària. Aquestes tècniques s'utilitzen àmpliament en els radars de seguretat i navegació marítima, amb diferència els radars més nombrosos del planeta Terra actualment.
Clutter El clutterfa referència als ecos de radiofreqüència (RF) retornats per objectius que no són interessants per als operadors de radar. Aquests objectius inclouen objectes naturals com el terra, el mar, les precipitacions (com la pluja, la neu o la calamarsa), les tempestes de sorra, els animals (especialment els ocells), la turbulència atmosfèrica i altres efectes atmosfèrics, com ara reflexions a la ionosfera, rastres de meteors i pics de dispersió de tres cossos. El desordre també pot provenir d'objectes artificials com ara edificis i, intencionadament, per contramesures de radar com ara la "chaff".
Una guia d'ones de radar llarga entre el transceptor de radar i l'antena també pot causar alguns desordres. En un radar indicador de posició plana (PPI) típic amb una antena giratòria, això normalment es veurà com un "sol" o un "ràfega solar" al centre de la pantalla, ja que el receptor respon als ecos de partícules de pols i RF mal guiades a la guia d'ones. Ajustar el temps entre quan el transmissor envia un pols i quan l'etapa del receptor està habilitada generalment reduirà la ràfega solar sense afectar la precisió de l'abast, ja que la majoria de les ràfegues solars són causades per un pols de transmissió difús reflectit abans de sortir de l'antena. El desordre es considera una font d'interferència passiva, ja que només apareix en resposta als senyals de radar enviats pel radar.
El clutter es detecta i neutralitza de diverses maneres. El clutter tendeix a aparèixer estàtic entre els escanejos de radar; en ecos d'escaneig posteriors, els objectius desitjables semblaran moure's i es poden eliminar tots els ecos estacionaris. El desordre marí es pot reduir mitjançant la polarització horitzontal, mentre que la pluja es redueix amb la polarització circular (cal tenir en compte que els radars meteorològics desitgen l'efecte contrari i, per tant, utilitzen la polarització lineal per detectar precipitacions). Altres mètodes intenten augmentar la relació senyal-desordre.
El clutter es mou amb el vent o està immòbil. Dues estratègies habituals per millorar la mesura o el rendiment en un entorn de desordre són:
Indicació de blancs mòbils, que integra impulsos successius i Processament Doppler, que utilitza filtres per separar el clutter dels senyals desitjables.
La tècnica de reducció de desordre més eficaç és el radar Doppler d'impulsos amb capacitat de visualització/descens. El Doppler separa el desordre dels avions i les naus espacials mitjançant un espectre de freqüències, de manera que els senyals individuals es poden separar de múltiples reflectors situats al mateix volum mitjançant diferències de velocitat. Això requereix un transmissor coherent. Una altra tècnica utilitza una indicació d'objectiu mòbil que resta el senyal de recepció de dos impulsos successius utilitzant la fase per reduir els senyals dels objectes que es mouen lentament. Això es pot adaptar per a sistemes que no tenen un transmissor coherent, com ara el radar d'amplitud d'impulsos en el domini del temps.
La taxa constant de falses alarmes, una forma de control automàtic de guany (AGC), és un mètode que es basa en els retorns de desordre que superen en nombre els ecos dels objectius d'interès. El guany del receptor s'ajusta automàticament per mantenir un nivell constant de desordre visible general. Tot i que això no ajuda a detectar objectius emmascarats per un desordre circumdant més fort, sí que ajuda a distingir fonts d'objectius fortes. En el passat, l'AGC del radar es controlava electrònicament i afectava el guany de tot el receptor de radar. A mesura que els radars van evolucionar, l'AGC va passar a ser controlat per programari informàtic i va afectar el guany amb una major granularitat en cel·les de detecció específiques. miniatura|Els ecos de radar de trajectòria múltiple d'un objectiu provoquen l'aparició de fantasmes.