Radar sistemleri hava tahminleri, havacılık güvenliği, savunma gözetimi ve özerk sürüş. Bir radar tarafından alınan sinyalin kalitesi doğrudan gürültüyü, hedeflerini tespit etme ve doğru bir şekilde tanımlama yeteneğini belirler.Influence (SNR) Bu makale, radar sistemlerindeki tüm faiz frekanslarını seçici olarak iletmeli ve otomatik olarak azaltmalıdır.
Band Pass Filtrelerinin Temelleri
Bir grup geçiş filtresi, alınan spektrumu daha önce işlemeden önce değiştirmek için tasarlanmış iki kanal ağıdır - en az değerleme ile, radar alıcıları dışında sinyalleri reddetmektedir (Q), eklenti kaybı, genellikle anten ve düşük gecikmeli yükselteç (LNA) daha fazla işlemeden önce alınan spektrumu şekillendirmek için tasarlanmıştır.
Anahtar Filtre Parametreleri
- [FONT=0)Center Frekansı (f0): ), Üst ve alt kesim frekanslarının geometrik anlamı (örneğin, -3 dB puan). radarda, f0, X-band hava radarları veya 77 GHz için X-band hava radarları için taşıyıcı frekansı ile uyumludur.
- [BW:0)Band genişlik (BW): ), Frekansların aralığı doğrudan aralık çözünürlüğünü etkiler: daha geniş bant genişliği verileri ince ayarlı bir dizi çözünürlüğü.Bir grup geçiş filtresi, sinyali bozmadan modlanmış pul spektrumunu barındırmak için yeterli bant genişliğine sahip olmalıdır.
- [FONT:0)Kalite Faktörü (Q): [DÜDÜT:1) F0 / BW. Yüksek Q filtreleri, dar geçiş bantları ve yüksek seçicilik sağlar, bu da bitişik kanal müdahalesini reddetmek için faydalı olabilir, ancak daha yüksek grup gecikme varyasyonunu sağlayabilir.
- [FONT=0]Insertion Lost:[Dönetici:[Dönetici:0) Güç, radar alıcılarında, düşük ekleme kaybı gürültü rakamını yükseltmekten kaçınmak için kritiktir.
- [FONT:0) Durband Rejeksiyon:[Dönetici:[Dönetici:0) Geçin dışında verilen baskılar. Deep Red Redt (60 dB veya daha fazlası) genellikle güçlü yan bant müdahalelerini veya görüntü frekanslarını bastırmak için gereklidir.
- [FONT:0) Grup Gecikme:[Dönder: 0 3) Modern radarlarda kullanılan faz yanıtlarının türetilmesi. Linear grubu gecikme (geçmiş bant üzerinde durgun) pulsul şekli koruma -nonlinear grubu gecikmesi modern radarlarda kullanılan fazsız dalgaformları azaltılabilir.
Radar Topolojileri Radar için
Radar grubu geçiş filtreleri çeşitli teknolojileri kullanarak uygulanır, her biri boyut, güç kullanımı, Q faktör ve maliyetle ticaret yapan.
- [FONT=0)Butterworth Filtreler:[Dönetici:[Dönetici:0) Maximally düz bir geçiş yanıtını ancak bir kademeli roll-off. Uygunluk ne zaman en basit olduğu zaman.
- [FONT:0)Chebyshev Filtreler:[Dönetici:[Dönetici:0) ] Steeper roll-off, kapalı müdahalelerin agresif reddedilmesi için kullanışlı.
- [FONT:0)Elliptic (Cauer) Filtreler:[Dönder: 1 ) Her iki geçişte ve iki filtrede Eşripple ve belirli bir filtre sipariş için en keskin geçiş elde edin.Son derece yüksek seçim gerektiren uygulamalarda kullanılır.
- [FONT=0)Cavity filter:[Döneticileri ( dalga kılavuzları veya kobiyal) ve düşük ekleme kaybı. yüksek güç radar vericileri ve hava trafik kontrolü ve savunma için hassas alıcılar.
- [FONT:0)Mikrostrip ve Stripline Filtreler: Sabit devre yönetim kurulu teknolojisini kullanarak planlı tasarımlar. Küçük ve daha ucuz, ancak orta Q, otomotiv sensörleri gibi kompakt radar modülleri için uygun.
- [FONT=0) <0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|x|XVamp: [[Dönetici:
Band Pass Filtreleri Radar Sinyal Kalitesini Nasıl Geliştiriyor
Radar sinyalleri geniş bir dizi rahatsızlıklara karşı savunmasızdır: alıcı ön uçtan termal gürültü, araziden veya havadan geri döner, kasıtlı veya sınırsız ko-kanı müdahale ve harmonik karıştırmadan belirgin sinyaller. Grup geçiş filtresi birkaç şekilde ilk savunma hattı olarak hareket eder.
Gürültü Azaltımı ve SNR İyileştirme
Termal gürültü genişliyor, tüm radyo spektrumunu genişletiyor. Bir grup geçiş filtresi olmadan, alıcı tüm frekanslarda gürültüyü genişletecek, SNR. Gürültüyü istenen sinyal tarafından yalnızca bu meşgul eden bir filtreye kaplayarak, filtrenin SNR'deki gürültü gücünü azaltır ve doğrudan algılama oranını azaltır. Örneğin, filtrenin eşdeğer bant genişliğine göre ölçümleyici gürültüyü azaltır.
Clutter Rejeksiyon ve Hedef Ayrılma
Clutter – zeminden yankılar, deniz, yağmur veya binalardan – hareket hedeflerinin bu hareket hedeflerinden farklı bir frekans değişimi vardır.Hareketli hedef göstergesi (MTI) ve Doppler işleme, dövme değişikliklerine neden olan zemini geri döndürürken, grubun geçiş sinyalleri daha iyi bir şekilde kesintiye uğratmaz.
Interference Mitigation
Radarlar genellikle iletişim bağlantıları, yayın istasyonları veya diğer radarlar ile kalabalık spektrum ortamlarda çalışır. Bir grup, hassas yükselteç aşamalarına ulaşmadan önce bu kaynaklardan gelen sinyalleri alır. Bu özellikle de rakipli elektromanyetik ortamlarda çalışmalı radarlar için önemlidir. Filtre aynı zamanda aşağılayıcı karıştırma işlemi sırasında üretilen görüntü frekanslarını baskılar yapar, yanlış hedefler önlemeyi önler.
Pulse Şekil ve Range Çözümünin Koruması
Rezmli radarlar, bulanık dalgaformu faz- veya frekanslanmış (örneğin, lineer frekans modulation). Alınan sinyal, kısa, yüksek çözünürlüklü pulu yeniden inşa etmek için bir maç filtre ile işlenir.
Radar Band Pass Filtreleri için Tasarım
Radar uygulaması için optimal bir grup geçiş filtre tasarlamak, çatışma koşullarını dengelemek gerektirir.
Band Wide and Range Decision Trade-off
Daha geniş bir bant genişliği (345R = c / (2 BW)) hızlanıyor, ancak filtre genişliği daha fazla gürültü ve müdahaleyi kabul ediyor. Filtre bant genişliği ile tam bir narplı narp ile karşılaştırıldığında filtre genişliği genellikle 1 / ⁇ = pul genişliğine ayarlanmalıdır.For chirp dalgaforms, filtre genişliği tam chirp dalga genişliğini kapsamalıdır.
Faz Linearity ve Grup Gecikme Düzliği
Lineer olmayan faz cevabı, chirped naifleri çürütebilir ve sıkıştırma yanlobe asymmetrisine neden olabilir. Radar filtre tasarımcıları grup gecikme dalgası (X-band sistemleri için 10 ns'tan daha az) ve eşitleştirme tekniklerini kullanabilir veya Bessel veya lineer olmayan filtre topolojileri en aza indirmek için seçebilirler.
Sıcaklık ve Titreşim Stability
Radar sistemleri sert ortamlarda çalışır: hava ile radarlar aşırı sıcaklık hızlarını ve titreşimi deneyimliyor; zemin bazlı radarlar yağmurda, buzda ve geniş termal aralıklarda çalışmalıdır. Filtrenin merkezi frekansı ve bant genişliği sabit kalmalıdır.
Alıcı Front-Bitki ile entegrasyon
Grup geçiş filtresi genellikle LNA'nın gürültü rakamlarını en aza indirmek için yerleştirilir. ancak, filtrenin ekleme kaybı doğrudan alıcı gürültü rakamını (NF) korumak için yerleştirilir (bu nedenle, filtre çok düşük kaybına sahip olmalıdır (tipik olarak <1 dB dalga kılavuzluk filtreleri için, <2 dB mikrotrips için). Bazı tasarımları, LNA'nın yüksek güçten korumasını sağlamak için önceden ayarlanmış bir önbellektör filtredir.
Farklı Radar Sistemleri Uygulamaları Uygulamaları
Hava Trafik Kontrolü (ATC) Radarlar
ATC radarları (örneğin, ASR-11) S-band (2.7- GHz)'de çalışır ve yakın iletişim ve navigasyon yardımlarından yüksek reddedilme gerektirir. Band geçiş filtreleri dik eteklerle (>80 dB reddedilmesi 10 MHz dengeleme) yapılır, ancak frekans bandı içinde alınan uçağın işlenmesini sağlamak için kullanılır.
Hava Radarları
Hava radar sistemleri, 2,0-3.0 GHz'de çalışan WSR-88D (NEXRAD) gibi, zemini bastırmak ve yakındaki radarlardan müdahale etmek için bant geçiş filtrelerini kullanın. Filtre bant genişliği farklı tarama stratejileri için kullanılan nabız uzunluğuna eşleştirilir (örneğin, 1 μs nabız genişliği 1 μs nabız genişliği 1 μssif bir filtreye ulaşır).
Askeri ve Savunma Radarları
Elektronik savaş ve karşıtlıklar, olağanüstü seçicilik ile radarlar gerektirir. Ordu radarlarında Band geçiş filtreleri (örneğin, AN/SPY-1, PESA/AESA) genellikle rektör sinyalleri reddetmesi için yüksek Q ile dalga kılavuzları uygulanır. Farklı frekans kanallarını seçmek için geçiş yapabilirler, düşman tespiti ve rektörlüğüne izin verir.
Otomotiv Radarları
Otomotiv radar modülleri (24 GHz dar bant ve 77 GHz geniş bant), gerekli 5-10 cm kararlarını elde etmek için küçük, hafif ve ucuz olmalıdır. Filtreler aynı monolithic mikrodalga entegre devre (MMIC) aynı monolithic mikrodalga entegre devrede (MMIC) en aza indirmek için tasarlanmıştır.
Radar Sistemlerinde Diğer Filtre Tipleriyle Karşılaştırma
Grup geçiş filtreleri en yaygın olmasına rağmen, diğer filtre türleri tamamlayıcı rollere hizmet eder.
Low-Pass ve High-Pass Filtreleri
Lowpass filtreleri, üst yan bandı veya görüntü frekansını reddetmeden sonra kullanılır, yüksek frekanslı filtreler düşük frekanslı gürültüyü bastırabilir (örneğin, flicker gürültüyü). Ancak, taşıyıcıların her iki tarafında bulunan güçlü müdahalelerin reddedilmesine gerek yoktur.
Notch Filtreleri
Notch filtreleri (grup-stop), belirli bir iletişim kanalı veya vericiden harmonik olarak bilinen darban müdahalelerini ortadan kaldırmak için kullanılır. Bazen bir grup geçiş filtresi ile, geçiş bandı korumak için derin bir reddedilme sağlamak için bir grup geçiş filtre ile yapılır.
Uygulamada, radar alıcıları filtre zincirini içerebilir: ADC'den önce bir ön segment bandı filtreyi antende, ilk mixerden sonra bir görüntü otomatik filtreyi, bir kanal-select bandı IF'da filtreyi geçebilir ve ADC'den önce düşük bir geçiş filtresini kullanabilir.
Radar Band'daki Future Trendss
Radar sistemleri daha yüksek frekanslara, daha büyük bantlara ve daha dinamik ortamlara göre geliştikçe, filtre teknolojisi önceden gelmelidir.
Yazılım destekli ve Tunable
Tunable grubu, değişkenleri kullanarak filtreler geçer, MEMS kapasitörler veya ferroelektrik malzemeleri birden fazla frekans bandında çalışabilmek için tek bir radara izin verir. Software control, bilişsel radar ve spektrum paylaşımı için hızlı frekans umutlu bir bileşen yapar, sinyal zincirinin bir şekilde bir kopyasını sağlar.
Tümleşik Active Filtreler
SiGe veya CMOS süreçleri kullanılarak aktif grup filtreleri mm-yoğuk diziler için geliştirilmektedir.Onlar tonability and smallscale, ancak gürültü ve lineerity ile zorluklarla karşı karşıyadır. Feed- ileri veya olumsuz beslenme teknikleri radar uygulamaları için performanslarını artırabilir.
MMIC Band Pass Filtreleri
Monolithic mikrodalga entegre devreler, grup filtreleri LNAs, karıştırıcılar ve faz geçişleri tek bir ölüye, bağlantı kayıpları azaltmayı azaltabilir. 5G ve otomotiv radarı için 28 GHz, 39 GHz ve 77 GHz, bu filtreler topakt-element resonatörlere (spiral indüktörler ve MIM kapasitörler) güvenir veya dağıtılmış transkript hatlarına dağıtılabilir.
Yüksek Frequencies için akustik Wave Filtreler
SAW ve BAW filtreleri geleneksel olarak 6 GHz'in altında sınırlı olsa da, alüminyum nitrit ve taramalı alüminyum nitrit gibi yeni malzemeler BAW resonatörleri mm-yoğuk aralığına itiyor.Bu filtreler çok yüksek Q ve küçük ayak izi sunuyor, gelecekteki radar IF aşamalarını cazip kılıyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Band geçiş filtreleri radar sinyali bütünlüğünün bir temel taşıdır. Tam olarak faiz grubu seçerek, termal gürültüyü azaltır, dağınıklığı reddederler ve dalgaformları gibi modlu yüksek frekansları korurlar.Bu filtreler tasarımı, bant genişliği, Q faktör, eklerme, grup gecikmesi ve çevresel stabiliteyi gerektirir - tüm radar uygulamaları için uyarılır. Radar teknolojisi daha geniş bant genişliğine ve daha yüksek frekanslara ve daha yüksek frekanslara dönüştürürken, entegre edilmiş ve akustik dalga cihazlarının tasarımı, tümleşik, entegre edilmiş ve akustik dalga cihazlarının tasarımı, mümkün olan en yüksek kaliteli sinyal kalitesini garanti altına almaya devam edecektir.
Daha fazla okuma için, radar alıcı filtrelerinin kapsamlı bir incelemesini görmek için:0)IEEE Transactions on Mikrodalga Teorisi ve Teknikleri), bir perspektif endüstrisi için filtre tasarımı için başvuru notu, [[Analog Cihazları, ve RF ve mikrodalga alıcıları için filtre temelleri seçmenin üzerine ders notu.[FLT: 5 )