Radar-systems-overview
レーダーシステム-概要
RADARは、電磁波を放射し、エコーまたは反射された逆波を調べることにより機能する、電磁ベースの検出システムです。
*RADAR* の完全な形式は* *RA* *dio* *D* *etection* *A* *nd* *R* * angingです。 検出とは、ターゲットが存在するかどうかを指します。 ターゲットは、静止または移動可能、つまり非静止である可能性があります。 測距とは、レーダーとターゲットの間の距離を指します。レーダーは、地上、海上、宇宙でのさまざまな用途に使用できます。 レーダーの*アプリケーション*を以下にリストします。
- 航空交通の制御
- 船の安全
- 遠隔地の検知 *軍事用途
レーダーのどのアプリケーションでも、基本的な原則は変わりません。 レーダーの原理について説明しましょう。
レーダーの基本原理
レーダーは、オブジェクトを検出し、その場所を見つけるために使用されます。 次の図からレーダーの「基本原理」を理解できます。
図に示すように、レーダーは主に送信機と受信機で構成されています。 信号の送信と受信の両方に同じアンテナを使用します。* トランスミッタ*の機能は、存在するターゲットの方向にレーダー信号を送信することです。
ターゲットは、この受信信号をさまざまな方向に反映します。 アンテナに向かって反射される信号は、*受信機*で受信されます。
レーダーシステムの用語
以下は、このチュートリアルで役立つ基本的な用語です。
- 範囲
- パルス繰り返し周波数
- 最大の明確な範囲
- 最小範囲
次に、これらの基本的な用語について1つずつ説明します。
範囲
レーダーとターゲット間の距離は、ターゲットの「範囲」または単に範囲Rと呼ばれます。 レーダーが信号をターゲットに送信し、それに応じてターゲットがエコー信号を光の速度Cでレーダーに送信することがわかっています。
信号がレーダーからターゲットに到達してレーダーに戻るまでの時間を「T」とします。 レーダーとターゲット間の距離はRであるため、レーダーとターゲット間の双方向距離は2Rになります。
さて、次は*速度*の式です。
Speed = \ frac \ {距離} \ {時間}
\右矢印距離=速度\倍時間
\ Rightarrow 2R = C \ times T
R = \ frac \ {CT} \ {2} \：\：\：\：\：\：Equation \：1
式1のCとTの値を代入することで、*ターゲットの範囲*を見つけることができます。
パルス繰り返し周波数
レーダー信号は、クロックパルスごとに送信する必要があります。 2つのクロックパルス間の持続時間は、現在のクロックパルスに対応するエコー信号が次のクロックパルスの前に受信されるように適切に選択する必要があります。 典型的な*レーダー波形*を次の図に示します。
図に示すように、レーダーは周期的な信号を送信します。 それは一連の狭い長方形のパルスを持っています。 連続するクロックパルス間の時間間隔は、パルス繰り返し時間、$ T_P $と呼ばれます。
パルス繰り返し時間の逆数は、パルス繰り返し周波数、$ f_P $と呼ばれます。 数学的には、次のように表すことができます
したがって、パルス繰り返し周波数は、レーダーが信号を送信する周波数に他なりません。
最大の明確な範囲
レーダー信号はクロックパルスごとに送信する必要があることを知っています。 2つのクロックパルスの間隔を短くすると、現在のクロックパルスに対応するエコー信号が次のクロックパルスの後に受信されます。 このため、ターゲットの範囲は実際の範囲よりも小さいようです。
そのため、現在のクロックパルスに対応するエコー信号が次のクロックパルスが始まる前に受信されるように、2つのクロックパルス間の持続時間を選択する必要があります。 次に、ターゲットの真の範囲を取得します。これは、ターゲットの最大の明確な範囲、または単に*最大の明確な範囲*と呼ばれます。
代替、式1の$ R = R _ \ {un} $および$ T = T_P $
R _ \ {un} = \ frac \ {CT_P} \ {2} \：\：\：\：\：\：Equation \：3
式2から、パルス繰り返し時間$ T_P $をパルス繰り返し周波数$ f_P $の逆数として取得します。 数学、次のように表すことができます
T_P = \ frac \ {1} \ {f_P} \：\：\：\：\：Equation \：4
代替、式3の式4。
R _ \ {un} = \ frac \ {C \ left（\ frac \ {1} \ {f_P} \ right）} \ {2}
R _ \ {un} = \ frac \ {C} \ {2f_P} \：\：\：\：\：\：Equation \：5
ターゲットの明確な最大範囲を計算するには、式3または式5を使用できます。
- 式3の$ C $と$ T_P $の値を代入することにより、ターゲットの最大の明確な範囲の値$ R _ \ {un} $を取得します。
- 同様に、式5の$ C $と$ f_P $の値を代入することにより、ターゲットの最大の明確な範囲の値$ R _ \ {un} $を取得します。
最小範囲
レーダーから信号がレーダーから送信された後、エコー信号がレーダーで受信するのに必要な時間をパルス幅として考慮すると、ターゲットの*最小範囲*を取得します。 ターゲットの最短範囲とも呼ばれます。
置換、式1の$ R = R _ \ {min} $および$ T = \ tau $
R _ \ {min} = \ frac \ {C \ tau} \ {2} \：\：\：\：\：\：Equation \：6
式6の$ C $と$ \ tau $の値を代入して、ターゲットの最小範囲の値$ R _ \ {min} $を取得します。
