http___radartutorial.de_11.coherent_co05.tr.html_1.xml
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7.1 8.1 8.2 8.3 9.1 10.1 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 12.1 13.1 14.1 14.2 14.3 14.4 15.1 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 17.1 17.2
Concept of Coherence Figure 1: Origin of coherence, coherent and non-coherent pulses. Figure 1: Origin of coherence, coherent and non-coherent pulses. What is Coherent Radar? Concept of Coherence In a pulse radar system, coherence describes the phase relationships between the transmitted and the received pulses. Oscillations and electromagnetic waves are described as coherent if their phase relationships are constant. In case of incoherence, these phase shifts are statistically distributed. Whether radar is coherent or not is determined by the type of transmitter. As transmitters different systems can work in the radar, which are either coherent, partially coherent or incoherent. Non-coherent Radar Processing A given transmitter system is the self-oscillating POT (Power Oscillator Transmitter). If such a transmitter is switched on and off by the almost right-angled high-voltage modulation pulse, this transmitter begins to oscillate with a different phase shift with each transmission pulse. This phase shift, which occurs during the start of the oscillation, is a purely random process. Notice: Self-oscillating transmitters have a random phase from pulse to pulse and are therefore not coherent! Coherent Radar Processing Another transmitter system is the PAT (Power-Amplifier-Transmitter). In this system, the transmitter consists of a high power amplifier and is fed by a highly stable continuous oscillation of the master generator, which synchronizes a waveform generator. The condition is that this master generator (also-called coherence oscillator) delivers a phase-stable continuous oscillation. The single transmission pulses then consist of partial sections of this continuous oscillation. Radar sets in which the phase relationship is so stable are called fully coherent. The modulation of the power output stage of the transmitter does not affect the phase relation of the transmitted pulse. Notice: Low-power master generators with subsequent high-power amplification produce a constant phase relationship between the transmission pulses, i.e. coherence! Pseudo-Coherent Radar By means of a circuit gimmick even non-coherent radar sets are able to determine a phase position of the echo signal. Even if the transmitter starts with a random phase, this phase can be conserved for reference purposes by a controlled damped oscillation over an entire reception period. A stable coherent oscillator is forced by the phase of the current transmit pulse to continue oscillating with this phase shift. However, the next transmitted pulse terminates this coherence, which is why this procedure is also-called “coherent on receive”. Advantages Doppler frequencies are frequencies in the lower audio range. With the short dwell time on the target, only a few hits can be achieved by surveillance radars. These are only very few (often only one!) oscillation periods of the Doppler frequency to be measured. This is far too little to be measured directly as an oscillation. Therefore, the radar must measure the phase changes from pulse to pulse in order to detect a Doppler frequency. The most important advantage of coherent radar systems is that even very small phase shifts of the echo signal are detectable and the Doppler effect may used to reduce the influence of fixed clutter. Coherent radars also have a better signal-to-noise ratio than non-coherent systems.
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1
„Evreuyum” Kavramı Resim 1: Evreuyum kavramının, evreuyumlu ve evreuyumlu-olmayan gönderim darbelerinin kökeni Resim 1: Evreuyum kavramının, evreuyumlu ve evreuyumlu-olmayan gönderim darbelerinin kökeni „Evreuyum” nedir? „Evreuyum” Kavramı Evreuyum bir darbe radar sisteminde gönderilen ve alınan darbeler arasındaki faz ilişkilerini tanımlar. Birbirlerine göre faz açı ilişkisi sabit olan salınımlar ve elektromanyetik dalgalar evreuyumlu olarak tanımlanırlar. Bir evreuyum bulunmaması durumunda bu faz ilişkileri istatistiki olarak dağılırlar. Bir radar aygıtının evreuyumlu olup olmadığı göndericisinin cinsine bağlıdır. Radar aygıtlarında gönderici olarak değişik sistemler çalışırlar. Bunlar evreuyumlu, kısmen evreuyumlu ya da evreuyumsuz olabilirler. Evreuyumlu-olmayan radar Güç Osilatör Gönderici (Power Oscillator Transmitter, „POT”) kendiliğinden salınan bir gönderici sistemidir. Böyle bir gönderici dikdörtgen modülasyon darbeleri ile anahtarlandığında (kapatma ve açma olarak) bu gönderici art arda gelen her bir gönderim darbesi için farklı bir faz açısında salınmaya başlar. Bu salınım işleminin faz ilişkisi tümüyle rasgeledir, yani bir kurala bağlı değildir. Not: Kendiliğinden salınan göndericinin gönderim darbelerinin faz ilişkisi rasgeledir ve bu yüzden evreuyumlu değildir! Evreuyumlu Radar Diğer bir gönderici sistemi Güç Yükselteç Gönderici (Power-Amplifier-Transmitter, „PAT”) sistemidir. Bu sistemde göndericinin ana unsuru bir yüksek güçlü yükselteçtir. Bu yükselteç Ana Üretecin (Master Generator) ürettiği yüksek kararlılığa sahip salınımlarla sürekli beslenir. Ana Üreteç aynı zamanda Dalga Biçimleme Üretecinin (Waveform Generator) eşzamanlı çalışmasını sağlar. Bu Ana üretecin (evreuyum osilatörü olarakta adlandırılmaktadır) faz açısı kararlı ve sürekli salınım sağlaması şarttır. Bireysel gönderim darbeleri bu sürekli salınımın alt bölümlerinden meydana gelir. Faz ilişkileri böyle kararlı olan radar aygıtlarına tam evreuyumlu denilir. Göndericinin çıkış katının modülasyonu gönderim darbelerinin fazını etkilemez. Darbe Tekrarlama Frekansının („PRF”, Pulse Repetition Frequency) keza ana üreteç frekansından türetildiğini varsayarsak (ki çoğu aygıtta böyledir), o zaman gerçekten her gönderim darbesi aynı fazda başlar. Faz ilişkisinin son derece kararlı olduğu bu radarlar tam evreuyumlu radarlardır. Bazı uygulamalarda faz ilişkisinin katı olması aslında çokta gerekli değildir, gerekli olan sadece evreuyumlu osilatörün kararlı salınım sağlamasıdır. Not: Düşük güçlü ana üretecin ürettiği gönderim darbeleri daha sonra güçlü bir şekilde yükseltilir. Bu gönderim darbeleri arasındaki faz ilişkisi sabittir, yani evreuyumludur! Sözde-evreuyumlu radar Bir devre hilesi yaparak evreuyumlu-olmayan radar aygıtlarının da bir yankı işaretinin faz açısını belirlemesi sağlanır. Keza gönderici rasgele bir faz açısı ile başlarsa, bu faz açısı bir kontrollü sönümlenen salınımlarla (damped oscillations) bir tüm alım periyodu boyunca referans amaçlı olarak tutulabilir. Bir kararlı evreuyumlu osilatör, güncel gönderim darbesinin faz açısı vasıtasıyla, tutulan bu faz açısı değeriyle salınmaya devam etmeye zorlanır. Bununla beraber gönderilen bir sonraki darbe evreuyumu sonlandırır. Bu nedenle bu yönteme “alımda evreuyum (coherent on receive), keza alım hattında evreuyum da denilmektedir. Üstünlükleri Doppler frekansları alt ses frekans bölgesinde yer alırlar. Arama radarlarının hedef üzerindeki kısa aydınlatma zamanı (dwell time) nedeniyle isabet sayısı azdır. Bunlar, doğrudan salınım olarak ölçülebilecek ölçülecek Doppler frekanslarının salınım periyotlarından sadece çok az bir kısmıdır (sıkça yalnızca bir!). Bu nedenle radarın bir Doppler frekansını sağlıklı algılaması için faz değişikliklerini darbeden darbeye ölçmesi gerekir. Evreuyumlu sistemlerin en önde gelen üstünlüğü, yankı işaretlerindeki en küçük faz değişikliklerini (yani hedefin hızındaki değişikliği) algılayabilmesidir. Doppler etkisi sabit hedeflerden kaynaklanan parazitlerin etkisini azaltmak için de kullanılabilir. Bir diğer üstünlük ise evreuyumlu radar sistemlerinin işaret/gürültü katsayısının evreuyumlu olmayanlara göre daha iyi olmasıdır.