מערכות רדאר מבססות פעולות קריטיות על פני מזג אוויר, בטיחות תעופה, מעקב והגנה אוטונומית.איכות האות המתקבלת על ידי מכ"ם קובעת ישירות את יכולתה לזהות, לאתר ולזהות מטרות במדויק.בין הרכיבים היעילים ביותר לשימור נאמנות אותות הוא הלהקה להעביר פרמטרים ספציפיים של אותות.על ידי העברת אותות באופן סלקטיבי רק את התדרים של עניין תוך הגדלת כל השאר, קבוצה מעבירה באופן דרמטי את ההפרעות, מדכאות, וכיסויים של תכונות בסיסיות של תכונות בסיסיות של תכונות אלה (R) של תכונות בסיסיות של תכונות מתמטיות, שיפור של תכונות ספציפיות של תכונות עיצוביות (R).

מימון של Band Pass Filters

רשת של פס פס פסים היא רשת דו-פורט המיועדת להעביר אותות בטווח תדר מוגדר - פס המעבר - עם הפחתה מינימלית, תוך דחיית אותות מחוץ לטווח זה. במקלטי מכ"ם, מסננים עוברים הלהקה ממוקמים בדרך כלל לאחר האנטנה ו- נמוך- noise amplifier (LNA) כדי לנסח את הספקטרום המתקבל לפני עיבוד נוסף.מאפיינים מרכזיים המגדירים ביצועי הלהקה כוללים את התדירות (F, אובדן רוחב פס (B), ו-BQ), אובדן רוחב פס (B), ו-windownce), ו-B), ו-BQ), אובדן רוחב פס (B), אובדן רוחב פס (B), ירידה), ירידה), חסימה (B), ירידה), ירידה (B).

פילטרים Key Parameters

  • (FLT:0Center Frequency (f0): ההרחבה הגיאומטרית של תדרי הקיצוץ העליון והנמוך (ההגדרה לעיתים קרובות ב- -3 נקודות DB) במכ"ם, f0 מיישר עם תדירות המוביל של הדופק המועבר, כגון 9.4 GHz עבור מכ"מים של X-band או 77 GHz עבור מכ"מים של רכב.
  • (FLT:0)Bandwidth (BW): ההרחבה של התדרים חלפו.Radar רוחב הפס משפיע ישירות על טווח פתרון: רוחב פס רחב יותר מניב פתרון טווח דק יותר.לקבוצה עוברת מסנן חייב להיות מספיק רוחב פס כדי להתאים את טווח הדופק המושת מבלי לעוות את האות.
  • (FLT:0)Quality Factor (Q): FLT:1 Defined as f0 / BW. High-Q מסננים לספק פסים צרים וסלקטיביות גבוהה, אשר מועיל לדחיית התערבות של ערוצים סמוכים אך עשוי להציג עכבות קבוצתיות גבוהות יותר.
  • [ה] אובדן:0 [החזקה]: [הכוח] 1 [הכוח] שאבד כאשר האות חוצה את המסנן.במקבלי מכ"ם, אובדן החדירה הנמוכה הוא קריטי להימנע מהעלאת דמותו של הרעש.
  • (FLT:0) הפסקת פס: 1FLT:1, ההסתה שניתנה מחוץ לפס המעבר.דחיה עמוקה (60 dB או יותר) נדרשת לעתים קרובות לדכא חזק מחוץ לפס או תדרי תמונה.
  • (FLT:0Group Delay:FLT:1 נגזרת התגובה בשלב ביחס לתדירות. . Linear עיכוב קבוצה (constant over the passband) משמר את צורת הדופק - עיכוב קבוצתי לא ליניארי יכול לעוות את גלפורות בשלב זה בשימוש מכ"מים מודרניים.

פילטרים נפוצים ל-Rarar

חברת Radar מעבירה מסננים מבוצעת באמצעות מגוון טכנולוגיות, כל אחת עם עצירות סחר בין גודל, טיפול בכוח, Q factor ועלויות.

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0Chebyshev Filters: FIRLT:1 , Steeper roll-off מאשר Butterworth על חשבון פס פס ript. שימושי עבור דחיית אגרסיבית של מפגעים קרובים.
  • (FLT:0) פילטרים (Cauer): אנדרל 1 (Equiripple) בפס המעבר ופס עצירה, השגת המעבר החד ביותר עבור הזמנה מסנן נתונה.
  • (FLT:0) פילטרים: ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Microstrip ו- Stripline Filters:cioFLT:1) עיצובים באמצעות טכנולוגיית לוח מעגלים מודפסת. Smaller וזולה יותר, אבל עם Q מתון, מתאים מודולים מכ"ם קומפקטיים כמו חיישני רכב.
  • (FLT:0SAW/BAW מסננים: FIRLT:1 או רוב מכשירי הגל אקוסטי מספקים Q גבוה מאוד בחבילה קטנה עבור שלבים IF (למשל, לאחר הדבקה למטה).

כיצד Band Pass Filter Enhance Radar Quality Signal

אותות ראדאר פגיעים למגוון רחב של ליקויים: רעש תרמי מחזית המקלט, קלוטר חוזר משטח או מזג אוויר, התערבות קו קו קו קו-ערוצי מכוונת או לא מכוונת, ואותות מעוררים של ערבוב הרמוני.ההלהקה מעבירה פילטרים כשורה הראשונה של הגנה בכמה דרכים.

שיפור רעש ו-SNR

רעש עצום הוא פס רחב, המשתרע על פני כל ספקטרום הרדיו.ללא להקה לעבור מסנן, המקלט יגביר רעש בכל התדרים, דה SNR. על ידי הגבלת רוחב הפס הרעש רק כי כבוש על ידי האות הרצוי, המסנן מפחית את כוח זיהוי הרעש נכנס לגלאי.שיפור ב SNR הוא פרופורציה ביחס של המקלט הכולל רוחב הפס המקביל של מסנן רוחב הפס, למשל אחד של מ"מ, מ"ם, מ"מ, מ"ר, מ 1 מ"ר, דוחף, הוא פרופ' 1 מ"מ, לעומת זאת, הוא פרופ' 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1F, שיפור הרגישות, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, שיפור הרגישות, לעומת זאת, שיפור

Clutter Rejection ו- Target Discrimination

קלוטר - הדים לא רצויים מקרקע, ים, גשם או בניינים - לעתים קרובות יש תדר דופלר משתנה שונה מזה של מטרות נעות. בעוד העברת סימן יעד (MTI) ועיבוד דופלר מסתמכים על שינויים בשלב הדופק-לפולס, הלהקה מעבירה מסנן עובר מסננים של אותות קלומטרים כי נופלים מחוץ לטווח הצפוי של מטרות נעות ממזג אוויר, מקלט מזג אוויר, מפוספס, לא ניתן לפילטרים יותר, לא לעבור מחסומים ממרחקים, אשר לא ניתן לתדירות גבוהה יותר, אשר מאפשר אותות קלומטרים של מחסומים מכווץ יותר מאשר מחסומים מכווץ יותר, אשר לא מאפשר מחסומים מכווץ יותר מאשר מחסומים.

המונחים:

ראדרים פועלים לעתים קרובות בסביבות ספקטרום צפופות לצד קישורים תקשורת, תחנות שידור או מכ"מים אחרים. להקה עוברת מסונן עם דחיית פס גבוהה דחייה דחייה נשטפת אותות ממקורות אלה לפני שהם מגיעים לשלבים רגישים המגבר.זה חשוב במיוחד עבור מכ"מים צבאיים שיש לפעול בסביבות אלקטרומגנטיות תחרות.הפילטר גם מדכא תדרי תמונה המיוצרים במהלך תהליך הפחתת המיזוג, מניעת מטרות כוזבות.

אישור של Pulse Shape ו- Range resolution

בדחיסות הדופק, גלפור מועבר הוא שלב או תדירות-מודול (למשל, תדירות ליניארית מודולציה) האות המתקבל מעובד עם מסנן מותאם לשחזר דופק קצר, גבוה ברזולוציה גבוהה.כל עיוות ב amplitude או תגובה שלב של מסנן הלהקה יעבור פיזור מתאים, הרחבת ה- lobe הראשי וצמצום רזולוציה טווח.

המונחים: Radar Band Passs

תכנון להקה אופטימלית לעבור מסנן עבור יישום מכ"ם דורש איזון דרישות סותרות.

Bandwidth ו- Range resolution Trade-off

רוחב פס רחב יותר משפר את רזולוציה טווח ( ⁇ R = c / (2 BW)), אבל זה גם מודה יותר רעש והתערבות. רוחב הפס המסנן חייב להיות מותאם בקפידה לפס רוחב פס המועבר.עבור דופק פשוט unmodulated, רוחב הפס המסנן בדרך כלל מוגדר בערך 1 / ⁇ ( ⁇ = דופק) כדי למקסם את SNR תוך הימנעות מאורך הדופק.

שלב קוארטי וקבוצת עיכוב שטוחות

תגובה לא ליניארית שלב מציג פיזור, אשר יכול לעוות את הדופק chirped ולגרום לסימטריה של צדוליבה דחיסה. Radar מסנן מעצבים לציין עיכוב קבוצתי (לעיתים קרובות פחות מ 10 ns מעל פס המעבר עבור מערכות X-band) ועשוי להשתמש בטכניקות השוואתיות או לבחור Bessel או מסנן ליניארי-phase כדי למזער עיוות.

טמפרטורה ועוצמה

מערכות רדאר פועלות בסביבות קשות: מכ"מים באוויר חווים תנודות טמפרטורה קיצוניות ורטט; מכ"מים מבוססי קרקע חייבים לתפקד בגשם, קרח וטווחים תרמיים רחבים.תדירות מרכז הפילטר ורוחב הפס חייב להישאר יציבים. Cavity מסננים המעסיקים חומרים נטולי לחץ נמוך אחרים, או חומרים רזמדומים מתואמים טמפרטורה, נדרשים לעתים קרובות.

אינטגרציה עם ה-Pre-End

הפילטר עובר הלהקה ממוקם בדרך כלל לאחר ה- LNA כדי למזער את התרומות של מספרי רעש.עם זאת, אובדן ההחדרה של המסנן מוסיף ישירות לפסל הרעש של המקלט (NF) לכן, המסנן חייב להיות מאוד נמוך אובדן (בדרך כלל <1 dB עבור מסננים גלימות גל, <2 dB עבור microstrip). בעיצובים מסוימים, מסנן preselector ממוקם לפני LNA כדי להגן על זה גבוה של אותות בעוצמה גבוהה, למרות גם כן, למרות פילטר נמוך מאוד.

יישומים במערכות ראדאר שונות

בקרת תעבורה (ATC) Radars

מכ"מים ATC (למשל, ASR-11) פועלים ב- S-band (2.7-2.9 GHz) ודורשים דחייה גבוהה של התערבות מתקשורת קרובה וסיועי ניווט. Band מעבירה מסננים עם חצאית תלולה (>80 dB דחייה ב 10 MHz offset) משמשים כדי להבטיח שרק מטוסים חוזרים בתוך הלהקה הממוזמנת מעובדים.

מזג אוויר רדאר

מערכות מכ"ם מזג אוויר, כגון WSR-88D (NEXRAD) שפועלות ב-2.7–3.0 GHz, השתמש ב-Switch להעביר מסננים כדי לדכא את ה- ⁇ הקרקע ולעצור הפרעה מכ"מים הסמוכים.הפסת הפס תואמת את אורך הדופק המשמש לאסטרטגיות סריקות שונות (למשל, 1 מיקרומטרים מניב רוחב פס 1Hz).

צבא והגנה על רדאר

לוחמה אלקטרונית ואמצעי נגדם דורשים מכ"מים עםסלקטיביות יוצאת דופן.בנד מעבירה מסננים במכ"מים צבאיים (למשל, AN/SPY-1, PESA/AESA) מושמים לעתים קרובות כפילטרים של גליון עם Q גבוה מאוד לדחות אותות ג'ט.הם עשויים לכלול בנקים ניתנים להחלפה של מסננים לבחירה של ערוצי תדר שונים, המאפשרים כדי להתחמק מגילוי האויב ומחסום.

מכוניות רדאר

מודולים מכ"ם לרכב (24 GHz צר פס ו 77 GHz רחב פס) חייב להיות קטן, קל משקל וזול.הם בדרך כלל משתמשים מיקרו סטריפ או substrate משולב גל מודרך (SIW) פסים לעבור מסננים. רוחב הפס של מסנן חייב להתאים את רוחב הפס של צ'יפ (למשל, 4 GHz ב- 77 GHz) כדי להשיג את ההחלטה הנדרשת של 5-10 ס"מ.

השוואה עם סוגים אחרים של מערכות Radar

בעוד שהלהקה מעבירה מסננים הם הנפוצים ביותר, סוגים אחרים של מסנן משרתים תפקידים משלימים.

נמוך-Pass ו-High-Passs

מסננים נמוכים משמשים לאחר ערבוב כדי לדחות את הצמיד העליון או את תדירות התמונה, בעוד מסננים בגובה נמוך יכול לדכא רעש נמוך- ⁇ (למשל, רעש flicker). עם זאת, לא מספק את הדחייה החוצה-of-band הדרוש כדי להסיר להפריע חזק הממוקם בשני הצדדים של המוביל. להקה להעביר את הפונקציות של מתקפת נמוך-pass גבוה במסנן במכשיר אחד, מה שהופך אותו יעיל יותר עבור מקלטים.

מסננים

מסננים של Notch (band-stop) משמשים כדי לחסל את להפריע לפס ידוע, כגון ערוץ תקשורת מסוים או הרמוני מן השידור.הם לפעמים מתקפלים עם מסנן הלהקה להעביר כדי לספק דחייה עמוקה בתדירות אחת תוך שמירה על פס המעבר.

בפועל, מקלטי מכ"ם עשויים לכלול שרשרת של מסננים: להקה preselector להעביר מסנן באנטנה, מסנן תמונה-rejection לאחר המיקסר הראשון, להקה אלקטרונית ערוץ להעביר מסנן ב IF, מסנן נמוך-pass לפני ADC. כל מסנן הלהקה לעבור מסנן של שלב ממלא תפקיד בניקוי הדרגתי של האות.

מגמות עתידיות ב- Radar Band Pass Technology

ככל שמערכות מכ"ם מתפתחות לעבר תדרים גבוהים יותר, רוחב פס גדול יותר, וסביבות דינמיות יותר, הטכנולוגיה המסנן חייבת להתקדם.

תוכנה-Defined ו-Tunable Filters

להקה ניתנת להחלפה מסננים באמצעות varactors, MEMS capacitors, או חומרים פררואלקטריים מאפשרים מכ"ם אחד לפעול על פני להקות מרובות תדרים.בקרת תוכנה מאפשרת תדירות מהירה הפחתת עבור מכ"ם קוגניטיבי ושיתוף ספקטרום, מה שהופך את מסנן מרכיב הסתגלות של שרשרת האות.

Integrated Active Filters

על שבב פעיל הלהקה להעביר מסננים באמצעות תהליכי SiGe או CMOS מפותחים עבור מערכי גלי מ"מ.הם מציעים טונהיות בגודל קטן, אבל להתמודד עם אתגרים עם רעש לינאריות.

MMIC Band Pass Filters

מעגלים משולבים מיקרוגל מונוליטי יכול לשלב מסננים עם LNAs, מערבלים, ומשמרות שלב על אחד למות, צמצום אובדן החיבור בין-ידיים.עבור 5G ו מכ"ם רכב ב 28 GHz, 39 GHz, ו 77 GHz, מסננים אלה להסתמך על מחזרי-החלים חד-פעמיים (spiral inducors ו- MIM capaci) או מבני קו מבוזרים.

פילטרים של גלי חום לתדירות גבוהה יותר

למרות שפילטרים SAW ו BAW מוגבלים באופן מסורתי מתחת ל-6 GHz, חומרים חדשים כמו אלומיניום nitride ו-Scardium-doped אלומיניום nitride הם דוחפים את BAW resonators לתוך טווח הגל של מ"מ.מסננים אלה מציעים גבוה מאוד Q וטביעה קטנה, מה שהופך אותם אטרקטיבי עבור שלבים עתידיים IF.

מסקנה

מסנני פס Band הם אבן הפינה של שלמות אותות מכ"ם.על ידי בחירת הלהקה של עניין, הם להפחית רעש תרמי, לדכא קלוטר, לדחות התערבות, ולשמור על נאמנות של גלפורים מודולים.העיצוב של מסננים אלה דורש שיקול זהיר של רוחב פס, Q factor, אובדן החדרה, עיכוב קבוצתי ויציבות סביבתית - כל מותאם ליישום הספציפי.

(ב) ראו את הביקורת המקיפה של מסנני מקלט מכ"ם ב-FLT:0 (Deadעסקאות על תיאוריית מיקרוגל וטכניקה של ההרחבה 1), את ערכת הבקשה על תכנון סינון עבור מערכות מכ"ם מ-FLT:2 Analog DevicesFLT 3:2, ואת ההנחיות על גבי פילטרים ל-FLT4 , 7.