Radar Grondbeginselen

MIMO-radarsystemen

MIMO radar is een nieuw type radarsysteem, waarbij MIMO staat voor Multiple Input Multiple Output. Het is een systeem van vele antennes. Elke zendantenne zendt een willekeurig zendsignaal uit, onafhankelijk van de andere zendantennes. Dit signaal kan door elke ontvangstantenne worden ontvangen, gedigitaliseerd en vervolgens onderworpen aan de gebruikelijke radarsignaalverwerking. Een array van N zendantennes en een array van K ontvangstantennes resulteert rekenkundig in een virtuele array van K·N elementen met een sterk vergrote virtuele apertuur.

MIMO-radarsystemen kunnen worden gebruikt om de ruimtelijke resolutie te verbeteren en een aanzienlijk verbeterde immuniteit voor interferentie te bereiken. Door de signaal-ruisverhouding te verbeteren, wordt ook de detectiewaarschijnlijkheid van de doelen verhoogd.

Er zijn twee verschillende opstellingsmogelijkheden:

• De antennes zijn allemaal op één plaats geconcentreerd (zogenaamde monostatische MIMO).
  Het doelwit is een puntdoelwit zoals in traditionele radarsystemen.
• De antennes zijn wijd verspreid in de ruimte (zogenaamde gedistribueerde of bi-statische MIMO).
  Het doel wordt door elke antenne vanuit een andere gezichtshoek bekeken.

Monostatisch MIMO

Wanneer het MIMO-radarsysteem op één locatie is opgesteld, lijkt het op een phased array-antenne met een uitgedunde antenne-array, waarbij elke individuele straler zijn eigen zend-ontvangmodule en A/D-omzetter heeft. Maar in een phased array antenne zendt elke straler slechts één (mogelijk vertraagde) kopie uit van een zendsignaal dat wordt gegenereerd in een centrale golfvormgenerator. In een MIMO-radarsysteem heeft elke straler ook zijn eigen golfvormgenerator, wat resulteert in een individuele signaalvorm. Deze individuele golfvorm is ook de basis voor het toewijzen van de echosignalen aan hun bron. Bij het vergelijken van een MIMO radarsysteem met zo'n phased array antenne, wordt deze laatste vaak voorgesteld als SIMO (Single Input Multiple Output).

Voor een effectievere radarsignaalverwerking kan elk afzonderlijk uitgezonden signaal dan selectief worden aangepast („adaptieve golfvorm“) met als doel de signaalruisverhouding (SNR) en de verhouding tussen signaal tot ruis en interferentie (”signal-to-interference-plus-noise ratio“, SINR) voor elk afzonderlijk doelwit in de volgende scan te verbeteren. Als de opwekking van de respectieve golfvormen in de zenders synchroon is met elkaar, d.w.z. gebaseerd op een synchronisatieklok van een gemeenschappelijke hoofdgenerator, wordt dit coherente MIMO genoemd.

Gedistribueerde of bi-statische MIMO

Met de wijdverspreide opstelling van de antennes is de radargegevensverwerking veel complexer. In tegenstelling tot monostatische MIMO ziet elke individuele radarantenne het doel vanuit een andere aspect. Het doel heeft daarom een verschillend effectief radardoorsnede voor elke radarantenne. Dit vereist veel complexere doelmodellen voor de verwerking van radargegevens.