Chapter 16 : PULSA RADAR DOPPLER

1. Karakteristik dan aplikasi Tujuan : Memanfaatkan pengiriman dan penerimaaan koheren; yang mana setiap pulsa yang dipancarkan dan osilator penerima lokal disamakan dengan osilator yang sangat stabil dan berjalan bebas. Menggunakan sebuah frekuensi pengulangan pulsa (PRF) yang cukup tinggi dalam jangkauan yang ambigu. Menerapkan proses yang koheren untuk menolak propagasi berkas utama, meningkatkan deteksi target, dan membantu dalam pengelompokkan atau pemisahan target.

Pengertian Pulsa radar doppler merupakan sistem radar yang memerlukan pendeteksian target yang bergerak dalam sebuah lingkungan propagasi yang besar. Radar Pulsa Doppler secara umum dibagi ke dalam dua kategori PRF besar: PRF tinggi dan PRF sedang. 11 dalam sebuah radar PRF sedang 12-14, target dan jangkauan propagasi serta kecepatan yang diinginkan biasanya bersifat ambigu, sedangkan dalam sebuah radar PRF yang tinggi 15, jangkauannya ambigu tetapi kecepatannya tidak (atau memiliki keambiguan kecepatan tunggal terbanyak)

Aplikasi dari PDR

Perbandingan antara MTI dan PDR

Spektrum PDR spektrum ditransmisikan dari radar doppler terdiri dari garis diskrit pada frekuensi pembawa f 0 dan pada frekuensi sideband Dimana f R adalah PRF dan i adalah bilangan bulat. Spektrum yang diterima dari target stasioner memiliki garis yang pergeseran doppler secara proporsional ke garis pandang (Line Of Sight-LOS), atau kecepatan radial, antara platform radar dan target. Dua arah pergeseran doppler diberikan oleh f d = (2V R / λ ) cos φ o, Di mana λ adalah panjang gelombang radar, V R adalah kecepatan platform yang radar, dan φ o merupakan sudut antara vektor kecepatan dan LOS ke target.

Cont’.... Gambar Propagasi dan spektrum frekuensi sasaran dari platform yang bergerak secara horizontal

Ambiguitas dan seleksi PRF radar pulsa doppler umumnya ambigu baik jangkauan atau doppler, atau keduanya. The ambigu kisaran R u diberikan oleh c / 2f R. di mana c adalah kecepatan cahaya dan f R adalah PRF. Jika kecepatan target maksimal untuk diamati adalah ± V Tmax, maka nilai minimum PRF, f Rmin. yang ambigu dalam kecepatan (baik besar maupun sensor doppler, yaitu, positif dan negatif), adalah :

Cont’... Gambar Rasio propagasi ditambah noise-to-noise dalam ruang kisaran doppler

Konfigurasi Sistem Radar

2. KEKACAUAN PULSA DOPPLER Kekacauan tanah dalam Radar Diam. Ketika radar dalam keadaan stasioner/tetap sehubungan dengan tanah, baik pancaran utama dan sidelobe kekacauan kembali ke nilai offset nol, frekuensi transmisi. Sidelobe kekacauan biasanya lebih kecil dibandingkan dengan kekacauan pancaran utama selama beberapa bagian dari pancaram utama mengarah ke tanah. kekacauan dapat dihitung sebagai pulsa radar, kemudian dilipat dalam kisaran sebagai fungsi dari PRF. Kekacauan tanah dalam Radar Bergerak. Ketika radar bergerak dengan kecepatan V R kekacauan yang tersebar di domain frekuensi seperti yang diilustrasikan pada Gambar untuk kasus khusus dari gerak horisontal. untuk radar PRF medium di mana kekacauan adalah ambigu di kedua jangkauan dan doppler. Platform radar bergerak ke kanan pada 1000 kn dengan sudut selam sebesar 10°. Annuli sempit menentukan luas tanah yang memberikan kontribusi untuk kekacauan di pintu gerbang kisaran yang dipilih. Lima band hiperbolik sempit mendefinisikan area yang memberikan kontribusi untuk kekacauan dalam filter doppler yang dipilih. persimpangan yang diarsir merupakan daerah yang memberikan kontribusi ke sel jangkauan-gerbang-filter-doppler. Setiap daerah memberikan kontribusi kekuatan kekacauan tergantung pada gain antena ke arah daerah dan reflektifitas daerah.

Kekacauan Kembali. Persamaan Umum. Rasio kekacauan-to-noise dari kekacauan petak satu dengan daerah tambahan dA pada kisaran R adalah : Keterangan : P av = Daya pancar rata-rata λ = Panjang gelombang operasi σ °= koefisien Kekacauan L c = Kerugian yang menjadi kekacauan G T = Gain Pengirim arah Patch G R = Gain penerima arah Patch = Konstanta Boltzmann = 1,38054 x W / (Hz / K) T 8 = Suhu gangguan ke sistem, K B n = Bandwidth filter doppler

Main beam Clutter Pancaran utama kekacauan-to-noise listrik dapat didekati dari Persamaan. (17.2) dengan menggantikan daerah berpotongan untuk dA dan menjumlahkan semua persimpangan dalam sorotan utama. 30

3. Waktu Saluran Masuk Transmisi Pulse Suppression. Salah satu keuntungan utama dari doppler pulsa melalui sistem CW adalah waktu pengosongan kebocoran pemancar sehingga sensitivitas penerima tidak terdegradasi karena efek saturasi atau kebisingan sideband pada pemancar. Rentang saluran masuk. Saluran masuk menghilangkan kelebihan penerima suara dari bersaing dengan sinyal dan memungkinkan pelacakan sasaran dan pengukuran jangkauan. Rentang saluran masuk sangat mirip dengan penekanan pulsa transmisi.

4. RESOLUSI JANGKAUAN AMBIGUITAS PRF jangkauan tinggi. Resolusi jangkauan ambiguitas dalam PRF tinggi dilakukan oleh modulasi sinyal yang ditransmisikan dan mengamati pergeseran fase modulasi pada gema kembali. metode modulasi termasuk memvariasikan PRF, baik terus menerus atau dalam langkah diskrit; memvariasikan pembawa RF, dengan baik linear atau FM sinusoidal; atau beberapa bentuk modulasi pulsa seperti modulasi lebar pulsa (PWM), modulasi pulsa posisi (PPM), atau modulasi pulsa amplitude (PAM). PRF jangkauan menengah. Beberapa PRF diskrit mulai, seperti yang dibahas untuk PRF tinggi, juga digunakan untuk media PRF kecuali bahwa kriteria seleksi PRF berbeda. 13 Teknik menggunakan PRFs berjarak dekat dapat diperpanjang untuk media PRF dengan menggunakan tiga kelompok tiga PRFs berjarak dekat, kelompok yang banyak spasi untuk meningkatkan visibilitas doppler.

5.PENCARIAN TARGET Pencarian Target Tunggal. Pencarian sudut bisa serupa dengan sebuah radar pulsa konvensional yang menggunakan monopulse, lobing berurutan, atau pindaian kerucut. Pelacakan target ganda. Pelacakan target ganda bisa dicapai dengan beberapa cara. Satu, melacak sambil memindai, adalah untuk menggunakan mode pencarian normal dengan FM atau jangkauan PRF ganda dan penyimpanan jarak, sudut, and Doppler dari deteksi yang dilaporkan di computer. Pendeteksian ini lalu digunakan untuk membentuk file pencarian. Antena memindai dalam pola pencarian yang normal, dan korelasi antar pemindaian dibuat atas deteksi-deteksi yang memperbaharui file pelacakan.

6.JANGKAUAN DINAMIS DAN SYARAT KESTABILAN Jangkauan Dinamis. Jangkauan dinamis seperti yang dibahas di sini adalah daerah linier di atas kebisingan termal yang mana penerima dan prosesor sinyal beroperasi sebelum adanya kejenuhan (potongan) atau sebelum batasan perolehan terjadi. Jika kejenuhan terjadi, sinyal-sinyal palsu yang menurunkan kinerja dapat keluar. Contohnya, jika kekacauan balok utama jenuh, frekuensi palsu bisa muncul pada Doppler pita jalan yang secara normal bersih dari kekacauan balok utama dan mengeluarkan laporan target keliru. Persyaratan jangkauan dinamis yang paling menyulitkan adalah karena kekacauan balok utama ketika mencari target terbang rendah kecil. Di sini, kepekaan penuh harus dipelihara dalam kekacauan tersebut untuk memaksimalkan kemungkinan target yang terdeteksi. Persyaratan jangkauan dinamis dari sebuah radar pulsa Doppler, seperti yang ditetapkan oleh kekacauan balok utama, adalah sebuah manfaat tidak hanya dari parameter radar dasar seperti daya, perolehan antenna, dsb., tetapi ketinggian radar di atas medan dan radar penampang melintang (RCS) dari target terbang rendah.

Cont’... Pada radar PD yang menggunakan proses sinyal digital, jangkauan dinamis seringkali tidat dibatasi oleh konventor A/D. Level sinyal maksimum relatif dengan kebisingan yang bisa diproses secara linier berkaitan dengan jumlah luas ayunan pada A/D oleh : Keterangan : S max / N = maksimum tingkat input relatif terhadap kebisingan, dB NAD = jumlah bit amplitudo dalam rms A / D noise = tingkat thermal kebisingan di A / D, kuanta

Cont’... Untuk mencapai penolakan kekacauan teoretis dan pelacakan pelaksanaan dari sistem pulsa Doppler, frekuensi referensi, sinyal waktu, dan sirkuit pemrosesan sinyal harus cukup stabil Pada banyak kasus, kekhawatiran utama adalah dengan stabilitas jangka pendek daripada arus jangka panjang. Kestabilan jangka panjang terutama berdampak pada kecepatan atau keakuratan jangkauan atau sinyal palsu (karena keselarasan PRF) tapi relatif mudah untuk mencukupi. Stabilitas jangka pendek mengacu pada keragaman dalam waktu gema radar ulang-alik atau selama waktu penggabungan sinyal. Persyaratan stabilitas paling berat berkaitan dengan generasi sidebands modulasi pada kekacauan balok utama, yang bisa muncul sebagai target ke untaian deteksi target.

Cont’... untuk independen modulasi lebar pulsa, untuk frekuensi modulasi lebih besar dari f min, Deviasi maksimum yang diijinkan adalah :

Tabel fungsi modulasi frekuensi

Cont’... Keterangan :

Cont’... Selubung relatif terhadap frekuensi pembawa RF dan mengurangi kekuatan sinyal berguna ketika melewati filter disesuaikan dengan lebar pulsa. Untuk droop kecil kerugian ini diberikan oleh :

7. JANGKAUAN PERFORMA Rentang Persamaan. Di wilayah doppler mana signal tidak jatuh kekacauan, kinerja hanya dibatasi oleh kebisingan sistem. Rasio signal-to-noise dalam filter deteksi sebelum integrasi postdetection untuk target pada kisaran R diberikan oleh : di mana : R 0 = Rentang di mana S / N = 1 σ T =Target radar cross section L = Kerugian yang menjadi target

Probabilitas alarm palsu Radar PD sering menggunakan kriteria deteksi multilook untuk menyelesaikan berbagai ambiguitas seperti yang selama ini target (waktu tinggal) beberapa PRFs ditransmisikan dalam penampilan berturut-turut dan deteksi ambang batas di lebih dari satu tampilan diperlukan untuk radar untuk output laporan sasaran. di mana : N F = Jumlah doppler independen filter terlihat di passband doppler (jumlah filter unblanked / FFT faktor bobot) n = Jumlah penampilan dalam waktu tinggal m = jumlah deteksi diperlukan untuk laporan sasaran (Misalnya, 3 pendeteksian dari 8 PRFs adalah m - 3 dan n = 8.) T d = Total waktu tinggal dari beberapa PRFs termasuk postdetection inte-Gration (jika ada) dan setiap waktu mati = Binomial koefisien n![m! (n - m)!] N g, = jumlah gerbang kisaran di interval keluaran ambigu-range (rentang display / ukuran range-gate) T FR = Laporan waktu palsu [per definisi Marcum’s di mana probabilitas adalah 0,5 bahwa setidaknya satu laporan palsu akan terjadi dalam waktu yang palsu-laporan]