Introduzione
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Introduzione
Il radar è un sistema complesso che ha la funzione di rivelare e distinguere con un’opportuna risoluzione la presenza di bersagli attraverso l’uso di interazioni elettromagnetiche.
Nei sistemi radar la risoluzione in distanza r∆ dipende dalla durata dell’impulso trasmesso 2 2 impulso c durata c r B ⋅
∆ = = , dove c è la velocità della luce e B è la banda
dell’impulso trasmesso, dunque per avere un’elevata risoluzione in distanza è necessario avere una durata dell’impulso abbastanza piccola o equivalentemente una banda larga.
Un metodo per comprimere l’impulso ricevuto prima di effettuare la rivelazione fa uso del filtro adattato all’impulso trasmesso che permette di massimizzare il rapporto segnale – rumore (SNR) all’uscita, ottenendo un impulso più stretto con una maggiore potenza di picco.
Dato che è importante riuscire a distinguere bersagli molto vicini è necessario avere il segnale all’uscita del filtro adattato molto stretto. Ciò comporta avere una durata dell’impulso breve, ma nello stesso tempo, è necessario che l’energia del segnale sia elevata.
Segnali trasmessi che permettono di avere una banda larga istantanea sono i segnali modulati in fase e frequenza.
Un segnale modulato linearmente in frequenza, caratterizzato da una banda larga e che all’uscita del filtro adattato presenta una funzione molto stretta, utile per distinguere due bersagli vicini tra loro con una risoluzione
2 chirp c r
B
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Un segnale codificato in fase permette di avere un’elevata durata dell’impulso trasmesso e una risoluzione dipendente dal tempo di chip, dove per tempo di chip si intende il rapporto tra la durata dell’impulso trasmesso e la lunghezza del codice K, dunque 2 impulso c durata r K ⋅ ∆ = .
Un altro modo per aumentare la banda in modo sintetico, è quello di trasmettere un treno di impulsi, a portanti crescenti, per ricoprire una banda tale da riuscire ad avere un’elevata risoluzione in distanza.
La tecnica “stepped frequency” utilizza tale metodo, facendo uso di un treno di N
impulsi trasmessi con N portanti differenti.
L’informazione del segnale ricevuto alle N frequenze trasmesse, si traduce nella ricostruzione del profilo in distanza attraverso un’operazione di IFFT sulla sequenza di campioni collezionati per le N frequenze.
Scopo di questo lavoro di tesi è quello di valutare i limiti imposti dal generatore di segnale radar e il tipo di influenza sulla ricostruzione dei profili in distanza.
I problemi del generatore di segnale radar saranno affrontati singolarmente riuscendo a verificare i singoli effetti degli errori sulla ricostruzione dei profili in distanza, sia considerando bersagli puntiformi che complessi.
Nel primo capitolo è stato affrontata la compressione d’impulso utile per avere un’elevata risoluzione in distanza sia prendendo in considerazione i sistemi radar a compressione analogica che digitale e le relative forme d’onda utilizzate.
Nel secondo capitolo è stato affrontato il problema dell’ambiguità riguardante la finestra di rappresentazione del profilo tramite la valutazione della risposta impulsiva del sistema.
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Nel terzo capitolo è stato modellato il segnale trasmesso e tutti gli errori del generatore di segnale del sistema radar, l’impulso trasmesso sia ideale che “reale”, gli errori del sistema riguardanti la durata dell’impulso trasmesso da sweep a sweep, la modulazione dovuta all’AM noise, l’errore nella generazione della frequenza trasmessa, e nel caso più specifico di segnali modulati in fase gli errori sull’ ampiezza e sulla fase del codice; sono state considerate anche le limitazioni dell’Improvement Factor.
È stato modellato il segnale ricevuto e si è calcolato il profilo ricostruito in distanza per le tre forme d’onda considerate: impulso non codificato, codificato di tipo chirp e Barker.
Nel quarto capitolo sono stati analizzati gli effetti dei singoli errori sui profili in distanza ricostruiti, facendo i confronti con il caso ideale ed effettuando la ricostruzione dei profili sia con l’uso del segnale ricevuto e riportato in banda base, che con l’uso del segnale ricevuto, riportato in banda base e filtrato con il filtro adattato.
Nel quinto capitolo sono stati utilizzati modelli di simulazione in modo da analizzare i profili ricostruiti per diversi valori di rapporto segnale – rumore (SNR) in ingresso alla catena ricevente per bersagli costituiti da vari scatteratori.
Vengono infine mostrati i profili in distanza ricostruiti per un bersaglio complesso che segue una traiettoria realistica.
