Radar CW com receptor IF - UMa
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Radar CW com receptor IF
Receptor superheterodino de banda lateral
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Largura de banda do receptor
(b) Espectro dum eco sinusoidal de duração finita:sin[π(f-f0)δ]/π(f-f0) (f0: frequência, d: duração da onda)
Espectro de frequência duma oscilação de onda contínua(a) de duração infinita (b) de duração finita
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Banco de filtros Doppler IF
(a) Banco de filtros Doppler IF
(b) Resposta em frequência do banco de filtros Doppler
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Banco de filtros vídeo
• Caso o banco de filtros seja usado após o detector vídeo:– A melhoria na relação S/N não vai ser tão boa– Mede-se fd mas perde-se o seu sinal.– Necessita de apenas metade dos filtros.– Existe um método para recuperar o sinal da
velocidade quando queremos saber se o alvo se está a aproximar ou a afastar.
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Recuperar sinal de fd
– Em algumas aplicações de radar de onda contínua é importante saber se o alvo está a aproximar-se ou a afastar-se.
– Isso consegue-se usando filtros separados em cada lado da frequência intermédia. Se a frequência de eco estiver abaixo da portadora o alvo está a afastar-se. Caso contrário, está a aproximar-se (casos (c) e (b) ).
Espectro dos sinais recebidos
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Recuperar sinal de fd (2)– Se o sinal transmitido for:
• Et=E0cos(w0t) (3.3)– o eco do sinal para um alvo é:
• ER=k1E0cos[(w0±wd)t + φ] (3.4) onde:– E0 é a amplitude do sinal transmitido– k1 é uma constante determinada pela equação do radar– w0 é a frequência angular do emissor (rad/s)– wd é o desvio doppler angular (rad/s)– φ é uma constante (desvio de fase) que depende do alcance da
detecção inicial
– Separando o sinal recebido em 2 canais• Canal A EA=k2E0cos(±wdt + φ) (3.5)• Canal B EB=k2E0cos(±wdt + φ + π /2) (3.6)
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Recuperar sinal de fd (3)
• Se o alvo estiver a aproximar-se as saídas dos dois canais são:
EA(+)=k2E0cos(wdt + φ) e
EB(+)=k2E0cos(wdt + φ + π /2)
• Se o alvo estiver a afastar-se:EA(-)=k2E0cos(wdt - φ)
e EB(-)=k2E0cos(wdt - φ - π /2)
Medição do movimento do alvo através de um motor síncrono bifásico
(3.7a)
(3.7b)
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Aplicações do radar de onda contínua não modulado
– Medida da velocidade do alvo (p.ex. polícia)– Contador de veículos– sensor ABS– Evitar colisões– monitorizar velocidade de comboios – monitorizar velocidade de atracamento de navios– Sensor de aproximação de comboios– Grande lacuna:
• não consegue medir distância do alvo
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Radar de onda contínua FM– Se usarmos uma espécie de marca temporal na
portadora conseguimos medir distância, uma vez que essa marca permite reconhecer o tempo de transmissão e o tempo de regresso.
– Quanto mais distinta for a marca, maior precisão terá a medida do tempo decorrido.
– No entanto, quanto mais distinta for a marca, mais largo será o espectro transmitido.
– Uma técnica bastante utilizada é usar modulação FM da portadora. A marca é a mudança de frequência. O tempo decorrido será proporcional à diferença de frequência entre o sinal de eco e o sinal transmitido.
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Diagrama de blocos Radar FM-CW (alvo fixo)
Diagrama de blocos dum radar de onda contínua FM
sinal emitidosinal eco
(a) modulação linear(b) modulação triangular(c) frequência de batimento de (b)
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Radar FM-CW (alvo em movimento)
• Alvo a aproximar-se:fb(up)=fr-fd (3.9a)fb(down)=fr+fd (3.9b)
• Assumindo que fr>fd:– Para determinar a distância:
• fr=(1/2)[fb(up)+fb(down)] (3.10a)
– Para determinar o desvio Doppler:
• fd=(1/2)[fb(down)-fb(up)] (3.10b)
– Se fr<fd trocam-se as equações
Relação entre a frequência e o tempo num radar FM-CW quando o sinal recebido é desviado em frequência
devido ao efeito Doppler
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Mais do que um alvo
– Quando existe mais do que um alvo, a saída do mixervai conter mais do que uma frequência de desvio.
– Se o sistema for linear, conseguimos medir a distância de cada alvo medindo os componentes de frequência de cada um (fr1, fr2, etc.) e aplicando a equação fr=(2R/c) (2fm)
– Para medirmos as frequências individuais, temos que separá-las umas das outras usando:
• um banco de filtros estreitos ou• um filtro sintonizável de banda estreita
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Diagrama de blocos FM-CW (altímetro)
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Sinais indesejados no altímetro