Radary ze zmodulowaną...

Zgodnie z teorią radiolokacji, każdy radar impulsowy jest wykrywany przez systemy rozpoznania radiolokacyjnego przeciwnika z odległości większej o ponad 25% niż zasięg tego radaru. A to oznacza, że mając odbiornik sygnałów radiolokacyjnych można ławo niszczyć posterunki radarowe lub je skutecznie omijać starając się znajdować jedynie w bezpiecznej strefie poza zasięgiem radaru. Korzystają z tego statki powietrzne i okręty w czasie działań bojowych (systemy walki elektronicznej), ale coraz częściej również wszyscy ci, którzy w czasie pokoju chcą uniknąć kontaktu z przedstawicielami władzy (np. przemytnicy i piraci). Chcąc temu zaradzić, od lat 90. XX wieku w radiolokacji zaczęto intensywnie pracować nad techniką FMCW (ang. Frequency Modulated Continuous Wave – częstotliwościowa modulacja fali ciągłej), która pomimo drastycznie zmniejszonej mocy promieniowania nadajnika (poniżej 1 W), pozwala zachować zalety radaru impulsowego z możliwością uzyskania bardzo wysokich rozdzielczości (ograniczeniem jest jedynie maksymalna dewiacja nadajnika nadajnika i parametry obróbki sygnałowej). Ze względu na swoje właściwości, radary pracujące w technice FMCW zaczęto klasyfikować do grupy trudnowykrywalnych (LPI – Low Probability of Intercept), co jest zaletą taktyczną uwidaczniającą się szczególnie w warunkach ciszy radiolokacyjnej. Z tego powodu stały się one idealnym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie dba się o ukrycie samego faktu pracy stacji radiolokacyjnej, a więc na okrętach podwodnych, okrętach wykonanych w technice stealth oraz na mobilnych brzegowych posterunkach obserwacji technicznej. Technologie radarów FMCW mogą być również wykorzystane w radarach rozpoznania pola walki, obserwacji płyty lotniska oraz ochrony szczególnych stref i obiektów. Wychodząc naprzeciw stale rosnącemu zapotrzebowanie na radary średniego i małego zasięgu, zdolne do detekcji małych obiektów (ludzie, łodzie) przy zachowaniu skrytości działania, Przemysłowy Instytut Telekomunikacji S.A. opracował rodzinę radarów FMCW, korzystając z systematycznie prowadzonych ? Przykład zobrazowania radaru mobilnego RM-100 dla zakresu instrumentalnego 12 Mm i mocy nadajnika 2 W. prac badawczych, obejmujących między innymi nowe sposoby generacji wysokostabilnych sygnałów FMCW i wykorzystanie różnych platform sprzętowych do ich obróbki. W swoich pracach PIT korzystał i korzysta ze współpracy z polskimi ośrodkami naukowymi i przemysłem, w tym z: Politechniką Warszawską, Akademią Morską, Centrum Techniki Morskiej i WZŁ-1.

Zasada pracy radarów FMCW
„Konwencjonalne” radary pracują na zasadzie wysyłania w przestrzeń impulsów elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości i odbiorze tych samych impulsów odbitych od napotkanych obiektów. Mierząc czas pomiędzy wysłaniem i odbiorem sygnału określa się odległość do celu, natomiast korzystając z odpowiednio ukształtowanej wiązki antenowej określa się namiar lub/i kąt elewacji (a więc wysokość). Dla zachowania odpowiedniej rozdzielczości odległościowej stosuje się bardzo krótkie impulsy, co jednak dla uzyskania wymaganego zasięgu zmusza do zastosowania wysokiego poziomu mocy (zdolność wykrywania celów zależy od energii sygnału – im więcej energii odbije się od obiektu, tym większe jest prawdopodobieństwo jego wykrycia na tle szumów). Dlatego sygnały emitowane przez nadajniki radarów impulsowych są stosunkowo łatwo wykrywane przez urządzenia rozpoznania elektronicznego. O ile w radarach FMCW również wykorzystuje się odpowiednio ukształtowaną wiązkę antenową do określania namiaru na wykryty obiekt, o tyle odległość oblicza się już nie przez pomiar czasu jak w radarach impulsowych, ale przez pomiar częstotliwości odebranego sygnału. W tym celu nadajnik radaru FMCW emituje falę elektromagnetyczną zmodulowaną w częstotliwości przebiegiem piłokształtnym (w czasie jednego okresu modulacji częstotliwość nadawanego sygnału sinusoidalnego narasta liniowo, by następnie w bardzo krótkim czasie powrócić do wartości początkowej). Cykl narastania i „opadnięcia” częstotliwości jest tym, co w „konwencjonalnych” radarach określa się jako okres sondowania. Przyjęcie takiego sposobu pracy spowodowało, że moc średnia nadajnika pracującego na fali ciągłej jest równa jego mocy szczytowej. Zapewnia to pracę z bardzo niskimi poziomami mocy bez pogorszenia zdolności detekcji celów. Dodatkowe możliwości obniżania mocy nadajnika wynikają ze specyficznych dla FMCW technik obróbki sygnałowej, które ograniczają efektywne pasmo szumowe toru odbiornika do około 1 kHz oraz umożliwiają implementację zaawansowanych algorytmów automatycznej identyfikacji celów. Pomiar odległości do celu odbywa się poprzez porównanie częstotliwości odebranego sygnału z częstotliwością początkową. Im dalej znajduje się obiekt, tym ta różnica jest większa. Okres powtarzania sondowań jest stały i nie zależy od zakresu odległości wprowadzonego w radarze. Od ustawionego zakresu zależy jedynie dewiacja sygnału (czyli różnica pomiędzy minimalną a maksymalną częstotliwością). Jak więc widać, praktycznie cała informacja o wykrytych obiektach jest zawarta w dziedzinie częstotliwości. Amplituda składowej widma odwzorowuje powierzchnię skuteczną odbicia celu. Jej częstotliwość odpowiada odległości, przy czym zgodnie z opisaną powyżej zasadą im ona jest wyższa, tym większa jest odległość do celu. Odebrany sygnał pośredniej częstotliwości (sygnał wizyjny) jest sumą odbitego sygnału sondującego i szumu.