www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

De term „Coherentie“


Stabiele continue oscillatie als referentie
1e periode
2e periode
3e periode
willekeurige fase

Figuur 1: Oorsprong van coherentie, coherente en niet-coherente transmissie-impulsen


Stabiele continue oscillatie als referentie
1e periode
2e periode
3e periode
willekeurige fase

Figuur 1: Oorsprong van coherentie, coherente en niet-coherente transmissie-impulsen

Wat is een coherente radar?

De term „Coherentie“

In een pulsradar beschrijft coherentie de faseverhoudingen tussen de uitgezonden pulsen. Oscillaties en elektromagnetische golven worden als coherent beschreven als hun faserelaties ten opzichte van elkaar constant zijn. In het geval van incoherentie zijn deze faserelaties statistisch verdeeld. Of een radartoestel al dan niet coherent is, wordt bepaald door het type zender. In de radar kunnen verschillende systemen als zender werken, die volledig coherent, gedeeltelijk coherent of incoherent zijn.

Niet-coherente radar

Eén zendersysteem is de zelfoscillerende Power Oscillator Transmitter (POT). Wanneer een dergelijke zender wordt in- en uitgeschakeld door de rechthoekige modulatiepuls, begint deze zender te oscilleren met een verschillende fasepositie in elke zendpuls. Deze fasepositie van de oscillatie-input is een zuiver willekeurig proces.

Opmerking: Zelfoscillerende zenders hebben een willekeurige fase van puls tot puls en zijn daarom niet coherent!

Coherente radar

Een ander zendersysteem is de zender als een versterker met hoog vermogen PAT (Power-Amplifier-Transmitter). In dit systeem bestaat de zender uit een versterker met hoog vermogen en wordt hij gevoed door een zeer stabiele continue oscillatie van een mastergenerator, die de golfvormgenerator en de zenderfrequentie synchroniseert. Voorwaarde is dat deze master-generator (coherentie-oscillator) een fase-stabiele continue oscillatie levert. De afzonderlijke zendimpulsen bestaan dan uit gedeelten van deze continue oscillatie. Radareenheden waarin de faserelatie zo stabiel is, worden volledig coherent genoemd. De modulatie van de vermogensversterker van de zender heeft geen invloed op de faseverhouding van de zenderpuls.

Als de pulsherhalingsfrequentie (PRF) ook wordt afgeleid van de frequentie van deze master-generator, dan begint zelfs elke zendpuls met dezelfde faserelatie. Als deze oscillator zo stabiel is dat er gedurende uren of zelfs dagen geen afwijking is in de fasepositie van zijn oscillatie, dan is de radar niet alleen coherent van puls tot puls, maar ook van scan tot scan - d.w.z. zelfs na de volgende omwenteling (of in het geval van satellieten: zelfs na de volgende omwenteling van de aarde). Er zouden afwijkingen optreden als er tijdens het opwekken van de oscillatie zogenaamde faseruis zou optreden.

Opmerking: Moedergeneratoren met laag vermogen en daaropvolgende versterking met hoog vermogen
produceren een constante fase tussen de zendpulsen, d.w.z. echte coherentie!

Pseudo-coherente radar

Met behulp van een schakeltruc kunnen niet-coherente radars ook een fasepositie van het echosignaal bepalen. Zelfs indien de zender begint met een willekeurige fasepositie, kan deze fasepositie voor referentiedoeleinden worden gehandhaafd door een gecontroleerde gedempte oscillatie gedurende een hele ontvangstperiode. Een stabiele coherente oscillator wordt door de fase van de huidige zendpuls gedwongen te blijven oscilleren met deze fasepositie. De volgende zendimpuls beëindigt echter deze coherentie, vandaar dat deze methode pseudo-coherent of „coherent bij ontvangst“ („coherent on receive“) wordt genoemd.

Voordelen

Doppler-frequenties zijn frequenties in het lagere geluidsbereik. Met de korte verblijftijd van verkenningsradars op het doel kunnen slechts enkele treffers worden verkregen. Dit zijn zeer weinig (vaak slechts één!) perioden van oscillatie van de Doppler-frequentie die gemeten kunnen worden, veel te weinig om direct als oscillatie te worden gemeten. Daarom moet de radar de faseverandering van impuls tot impuls meten om daaruit een dopplerfrequentie af te leiden.

Het belangrijkste voordeel van deze coherente systemen is dat zelfs zeer kleine faseveranderingen in het echosignaal worden gedetecteerd, waardoor de invloed van vaste doelen door het dopplereffect wordt verminderd. Coherente radars hebben ook een betere signaal-ruisverhouding dan niet-coherente systemen.