KOHO

COHO , skrót od Coherent Oscillator , to technika stosowana w systemach radarowych opartych na magnetronie wnękowym , aby umożliwić im wdrożenie wskaźnika ruchomego celu . Ponieważ sygnały są spójne tylko wtedy, gdy są odbierane, a nie przesyłane, koncepcja ta jest czasami nazywana koherentną przy odbiorze . Ze względu na sposób przetwarzania sygnału radary wykorzystujące tę technikę nazywane są radarami pseudokoherentnymi .

COHO można tanio zaimplementować w elektronice analogowej i był szeroko stosowany w latach pięćdziesiątych i siedemdziesiątych XX wieku. Ponieważ nowsze systemy półprzewodnikowe i w pełni cyfrowe przetwarzanie stały się niedrogie, COHO stało się mniej powszechnie stosowane i obecnie można je znaleźć tylko w niektórych tanich systemach.

Opis

W podstawowym sensie systemy wskazywania ruchomych celów (MTI) działają na zasadzie porównywania dwóch impulsów odebranych sygnałów radaru pulsacyjnego. Poruszające się cele nieznacznie przesuną „punkty”, chociaż może to być zbyt małe, aby operator mógł je zobaczyć, szczególnie w przypadku radarów dalekiego zasięgu, w których ruch nawet szybkich celów może być zbyt mały, aby można go było wykryć. MTI działa poprzez przechowywanie jednego odebranego sygnału i porównywanie go z następnym impulsem. Oba są następnie porównywane przez odwrócenie jednego sygnału i dodanie ich do siebie. Nawet niewielkie ruchy powodują przesunięcia fazowe, które mogą być łatwo wykryte przez analogowe detektory fazy .

MTI wymaga, aby impulsy były przechowywane przez długość częstotliwości powtarzania impulsów . Urządzenia analogowe zdolne do czystego przechowywania sygnałów o wysokiej częstotliwości w obszarze mikrofal nie są powszechne, więc rozwiązaniem jest użycie sygnału o częstotliwości pośredniej ( IF) o znacznie niższej częstotliwości jako podstawy dla impulsu, podawanie go do mnożnika częstotliwości przed wzmocnieniem dla nadawane przez urządzenie takie jak klistron . Przy odbiorze ścieżka sygnału jest odwrócona, dając wyjście podobne do oryginalnego IF. Ta niższa częstotliwość może być przechowywana w wielu urządzeniach analogowych, takich jak analogowa linia opóźniająca .

Ta koncepcja dobrze sprawdza się w przypadku radarów wykorzystujących wzmacniacze, takie jak klistron, który wzmacnia sygnał wejściowy z innego urządzenia, zwykle bardzo stabilnego źródła, takiego jak oscylator kwarcowy . Jednak magnetron wnękowy nie działa w ten sposób; w wyniku swojej fizycznej budowy, gdy jest zasilany energią elektryczną, wytwarza w jednym kroku moc wyjściową o częstotliwości mikrofalowej. Nie ma oscylatora tworzącego oryginalny sygnał, co oznacza, że ​​nie ma sygnału odniesienia do porównania. Dalszą komplikacją jest to, że moc wyjściowa magnetronu zmienia się z impulsu na impuls, nieznacznie w częstotliwości i często silnie w fazie. Ponieważ do wykrywania celów wykorzystywane są różnice fazowe, jeszcze trudniej jest dostosować urządzenie do MTI.

COHO rozwiązuje te problemy, wykorzystując wyjście magnetronu do wytwarzania stabilnego sygnału odniesienia. Robi to, odbierając niewielką ilość sygnału wyjściowego za pomocą sprzęgacza kierunkowego , a następnie doprowadzając go do pierwszych stopni odbiornika. Daje to sygnał IF, który zawiera dokładną fazę transmisji, zwykle z wyjściami w zakresie od 1 do 60 MHz, odpowiednimi do przechowywania w linii opóźniającej.

Ten sygnał IF jest najpierw wysyłany do pętli synchronizacji fazowej lub podobnego systemu, zapewniając dokładny i stabilny sygnał odniesienia. Ta część obwodu COHO jest znana jako stabilny oscylator lub STALO.

Obiekty widoczne dla radaru będą odbijać sygnał, a faza sygnału będzie zależała od jego dokładnej odległości od anteny. Ten zwracany sygnał jest również wzmacniany w sekcji IF. Sygnał wyjściowy z tego odbiornika jest następnie porównywany z sygnałem STALO w detektorze fazy. Detektor wysyła sygnał tylko wtedy, gdy sygnały różnią się fazą, co ma miejsce wszędzie tam, gdzie znajduje się obiekt. Rezultatem jest seria krótkich impulsów wyjściowych. Sygnał ten może być wykorzystany jako wideo i może być przesłany bezpośrednio do wyświetlacza radaru .

Ta technika sama w sobie nie ujawnia ruchomych celów, co nadal wymaga porównania impulsów. Można to osiągnąć, dzieląc wyjście detektora fazy i wysyłając połowę do akustycznej linii opóźniającej z tym samym czasem opóźnienia, co częstotliwość powtarzania impulsu . Oznacza to, że sygnał z ostatniego impulsu opuści opóźnienie w tym samym czasie, gdy odbierany jest następny impuls. Jeden z sygnałów jest następnie odwracany, zwykle z linii opóźniającej, i dodawany do nowego sygnału. Powoduje to sygnał wyjściowy tylko wtedy, gdy zmieniły się dwa sygnały.

Jeśli cel się porusza, a zatem jego dokładna odległość zmienia się względem radaru, faza odbieranego sygnału będzie się zmieniać z impulsu na impuls i wytworzy sygnał w końcowym filmie. Nieporuszające się cele będą miały (z grubsza) tę samą fazę między impulsami, a ich sygnał zostanie wyeliminowany. Prędkość celu wzdłuż linii wzroku określa zmianę fazy między impulsami, więc w serii impulsów różnica faz będzie się zmieniać. Szybkość zmiany fazy jest taka sama jak częstotliwość Dopplera, którą można by zaobserwować w całkowicie koherentnym radarze dopplerowskim i może być wykorzystana do określenia prędkości radialnej celu.

Istotną wadą konstrukcji COHO jest to, że nie można jej stosować w radarach o zmiennej częstotliwości . Zmieniają one częstotliwość z impulsu na impuls, więc techniki porównywania pulsów, takie jak COHO, nie działają. Do tych ról potrzebne jest spójne źródło sygnału, takie jak klistron. Trudno jest również zmienić parametry radaru, takie jak szerokość impulsu lub częstotliwość powtarzania impulsów , ponieważ urządzenia pamięci były zwykle realizowane z opóźnieniami mechanicznymi, które musiały być zmieniane, chociaż można było użyć niewielkiego wyboru wstępnie ustawionych wyborów.

COHO był szeroko stosowany od wczesnych lat pięćdziesiątych do sześćdziesiątych XX wieku, ale wprowadzenie coraz potężniejszych klistronów i nowszych systemów rur z falą bieżącą wyparło magnetron z większości radarów wojskowych do lat siedemdziesiątych. Nowsze systemy oparte na różnych elementach półprzewodnikowych są również spójne. Cyfrowa elektronika o wydajności potrzebnej do przetwarzania i przechowywania sygnałów jest obecnie powszechna, co pozwala na zastosowanie technik podobnych do COHO do dowolnego sygnału. Niezależne systemy COHO nie są już używane, z wyjątkiem niektórych klas tanich radarów.

• „KOHO” . Samouczek radaru .
• „Pseudo-spójny radar” . Samouczek radaru .
• Długi, Maurice (2004). Koncepcje pokładowego systemu wczesnego ostrzegania radarowego . Wydawnictwo SciTech.