О методах определения угла азимута цели

Радары с частотной манипуляцией FSK

При частотной манипуляции (ЧМн) значениям «0» и «1» информационной последовательности соответствуют определенные частоты синусоидального сигнала при их неизменной амплитуде. ЧМн, как и ЧМ, помехоустойчива, так как помехи искажают в основном амплитуду, а не частоту сигнала.

В обычной радарной системе время полета (time of flight) может быть вычислено подсчетом числа циклов переданного сигнала между передачей и получением эха.

Радарная система FSK является альтернативной схемой для импульсных и FMCW-радаров. Вместо непрерывной модуляции несущей частоты сигнал поочередно переключается на короткий период от одной к другой частоте (из двух, по крайней мере, различных частот с разницей в несколько МГц — несколько десятков МГц), передается, генерируя сигнал эха, который также включает два состояния на этих двух частотах. Определяется относительный фазовый сдвиг переданного и полученного сигналов на каждой частоте, что позволяет определить расстояние до объекта. Абсолютное число циклов переключения между передачей и получением эха не является важным. Эти различные частоты передаются многократно (каждая группа частот называется фреймом), измерения расстояния выполняются на основе каждого фрейма по фазовому смещению. Основываясь на доплеровском смещении каждого эха, FSK-радар определяет также относительную скорость.

Для определения угла азимута цели могут применяться различные методы последовательного управления лучом антенны (переключение или качание). Это делается для того, чтобы выполнить последовательное перемещение радарного луча от антенной опорной оси во всех четырех направлениях: выше, ниже, из стороны в сторону. Сравнение относительных амплитуд эха позволяет определять азимут и угол повышения цели. Для исключения ошибок вследствие флуктуаций амплитуд эха в течение сканирования применяется моноимпульсный метод [105, 134], который заключается в одновременном использовании четырех лучей.

Требование современных автомобильных радарных систем — область обзора порядка 12–16° с угловым разрешением менее 3°. В современных радарах могут быть использованы механические сканирующие антенны с малой шириной луча или электрически переключаемые устройства с PIN диодами, а также стационарные антенны с несколькими (3–8) узкими лучами. Например, M/A-Com поставляет импульсные доплеровские 77-гигагерцовые радары с эффективным диапазоном 150 м, использующие трехлучевую переключаемую антенну, которая передает 36-наносекундные импульсы с шириной луча 3°.

Для автомобильных измерений азимута радары ACC TriQuint Semiconductor используют ширину антенного луча порядка 1,5° [105]. Согласно законам физики антенн размер излучающей апертуры должен превышать значение, кратное длине волны на рабочей частоте. Более высокие частоты снижают размер антенн (типичные модули — порядка 10 см3). Узкий луч позволяет обеспечить оптимальный компромисс между требуемым диапазоном и выходной мощностью порядка 10 мВт, так как повышение дальности действия обычно сопряжено с повышением мощности радара.

Другой метод дизайна антенн основан на применении одной широколучевой передающей антенны с двумя или более ресиверными антеннами с узким лучом.

Дата добавления: 2014-01-14