Kurset er orientert mot pulsradar systemer Navigasjonsradar Overvåkingsradar

WW II Flyradar

Noen anvendelser Overvåking luftrom SAR jordovervåking Stormvarning fra sat Styring missiler Navigasjon

Teknisk inndeling militær bruk

Søkeradar skal overvåke og finne objekter Surveillance antennas Mobile surveillance Rom overvåking

Flere søkeradar systemer Battle field surveillance Noskon radar Over the horizon (OTH) radar OTH transmission

Følgeradar skal låse og holde på et objekt Er dårlig på at finne objekt, må få hjelp av søkeradar Militær luftrom overvåking Følge radar Russisk missil tracking

Følge radar for missilestyring

Prinsipp pulset radar

Puls = Bærebølge x Tidsvindu

Puls med lengde = Γ

Pulsbredde/lengde Pulseffekt Puls Repetisjons Frekvens = PRF

Avstand til reflekterende objekt = reisetid for puls / 2

Timing Radar

Enkel modell Radar

Blokkskjema Radar 1 Hoveddeler

Blokkskjema Radar 2

Pedagogisk doppler illustrasjon

Doppler fra kjøretøy

Størrelse doppler skift

Doppler radar blokkskjema

Prinsipp SAR = Syntetisk Aperture Radar (stereo målinger)

SAR, doppler er sentralt

Multiple echo (Range ambiguity)

Multipath ghosts

Direktivitet / Antenneforsterkning

3 dB åpningsvinkel

En antennes utstrålingskarakteristikk = Laplace (eller Fourier) transformen til strømfordelingen over antenneflaten (aperturen) Transformen til en firkantsignal => sinc ”Bredde” sinc = 2/τ => kortere puls gir bredere spekter Eks. rund plateantenne med uniform strømfordeling Karakteristikk (=rotert sinc): Antenne med begrenset utstrekning har hovedlobe og sidelober

Lobe parabolantenne

Geometri reflektorantenne Og linsantenne (har dielektrikum med annen signalhastighet)

=> Høyere direktivitet Antenner Jo større antenne, jo Smalere lobe (beam) => Høyere direktivitet EISCAT Svalbard

vanlig for navigasjonsradar = slotted waveguide Bølgeleder antenner vanlig for navigasjonsradar = slotted waveguide Bølgeleder er et firkatig rør med spalter Gir lite tap og kan håndtere meget høy effekt Karakteristikk simulert på CST ved HIN av Navigasjonsantenne 36x4 elementer, 30° dev. Smal i azimut, bred i elevasjon

Flere bølgeleder antenner 2D bølgeleder antenner i flynos Gripen nos

Bølgeleder kan avsluttes i et horn Stacked beams Flere horn på en matebro gir Flere lober, en for hvert horn Stacked beam patterns

Flere antenner med mange horn Multiple beam array

Måtter å scanne på Helical scan

Spiral scan

Aircraft scanning

Coverage diagram

Resolution = Oppløsning

Range resolution Avhenger av pulslengden

Cross range resolution Bestemmes av lobebredden Avhengig av avstand (range)

Illustrasjon Cross range resolution

Betydning av avstand til objekt

Påvirkning radartverrsnitt

RCS plot ”Vanlig” fly Airbus

F117

Stealth (=”usynlig”)

F117 profiler/ RCS reduksjon Spreding

Absorberende materiell

Menneskeskapt støy

Signalbehandling Sortere orden ut Av uorden

Frekvensspekter til en puls Sinc->

1. Spekter til bærebølge = spiker 2. Spekter til tidsvindu = sinc 3. Spekter til radarpuls = spiker x sinc omkring bærebølgefrekvensen

Tilpasset radar skal ha B = 1/τ => Best signal/støy forhold

Kortere pulser gir Bredere spekter => Radar tilpasning må tilpasses pulslengden

Korrelasjon Korrelerer signalet som tas emot med det tignal som radaren selv har sendt. Jo mer lik disse 2 er, jo høyere respons gir korrelatoren. =PULSKOMPESJON

Når korrelasjon er høy vil det vokse en peak opp av støyen som blir vesentlig høyere enn signalet selv

Illustrasjon correlation (dette vistnok chirp)

Radar inndata Ut av korrelator

Pulskompresjon betyr komprimering av puls i tiden: Energien fra en lang puls blir komprimert til en kort høy peak Avstandsoppløsning bestemmes nu av lengde til komprimert puls

Korrelasjon i tidsdomene er nesten det samme som foldning, noe som er en relativt krevende prosess. Det kan lønne seg å transformere data til frekvensdomene og der utføre multiplikasjon. I EPROM ligger referansesignalet

Integrasjon Adderer/akkumulerer data fra mange pulser Coherent signal vil vokse opp av støygulvet Støy med forventningsverdi=0 vil kansellere seg selv

Koherent integrasjon Må integrere pulser i fase Inkoherent integrasjon Autokorrelasjonsfunksjoner eller FFT integreres

Integrasjon, resultat vokser opp av støyen

Chirp pulskompresjon (=overkurs)

MTI = Moving Target Indicator Faseforandring fra en puls til en annen indikerer bevegelse

MTI skjerm

Fler frekvens radar

SLB = Side Lobe Blanking Ekstra antenne har høyere følsomhet i hovedantennens sidelober men lavere I hovedantennens hovedlobe

Prinsipp SLB system

Følgeradar, geometri monopuls eller conical scan

Monopuls Et horn for hver lobe

Relative signalnivåer i lobene er avhengig av retning til objektet

Monopuls, 4 lober

Conical scan En lobe roterer rundt antennaaksen

Gruppe antenne = Array antenna Antenne med mange antenneelementer Retningen til loben styres av relative faser mellom elementene

Tidligere 2 figurer samlet til en (1D antenne)

2D antenne = plate med elementer Elementer i samme fase Faseforskjell mellom elementene

Gammel faseskiftere 1960 : coaxkabler realiserer faseforskjell mellom elementene, ulike kabellengder kan svitsjes inn/ut b. 1965 C-band ferrit faseskifter c. 1963 Diode faseskifter på striplinekrets

Slot antenne med ferrit faseskiftere (detaljer ikke pensum) Signal inn nede til venstre avsluttes refleksjonsfritt til høyre

Japansk gruppeantenne (forskning) -> Store gruppe antenner

Skipsbårne gruppeantenner Talwar 19 Skipsbårne gruppeantenner Satellitt gruppe antenne Flybåren gruppeantenne

Ferrit faseskifter av større dimensjon

Patch antenner X-band antenne (spaltmatet) Matenettverk inkludert

Stacked beams gir flere lober i en antenne En gruppeantenne gir mange flere lober

HIN sin fasestyrte radar antenne

Andre komponenter fremstilte ved HIN’s mikrobølgelab for HIN radaren Mixer SP6T svitsj Oscillator – Bal. Forsterk - Effektforsterker

Styring av missiler

Beam rider Missile har system for å holde seg på følgeradars beam

Command guidance 2 følgeradarer: en på mål og en på missile Disse 2 gir data for kurskorrigering som sendes missilen

3 typer Homing

Active Homing Missile har eget system som selv følger mål og korrigerer kurs

Semiactive Homing Missile sender ikke noe men analyserer selv refleks fra mål

Passive Homing Noe flyet gir fra seg analyseres av missil som korrigerer kurs

Proporsjonal navigasjon Line Of Sight (LOS) måles Missile og mål vil kollidere hvis LOS holdes konstant Krever romstabilisert antenne