雷达工作带宽选择的考虑

信息处理 带宽 雷达
2022-01-27 10:46:27


我正在写一篇关于成像雷达的文章。我想知道雷达工作的带宽可能对测量结果产生影响,从而对图像产生影响。
带宽选择的一个影响是,例如较长的波长可以更好地穿透材料,具有较低的能量(因为频率低),因此不显示与外部材料层的相互作用,而是与内部材料层的相互作用(医疗应用)。
另一方面,高频意味着高分辨率,因此图像更准确。我想到的另一点是,根据频率,大气会表现出不同的衰减特性。

对于可能相关的雷达带宽选择,您是否还有其他影响/后果?如果您有一些有用的外部资源可以咨询,那也将受到欢迎。

提前致谢!

2个回答

带宽的选择是例如更长的波长

我要打住你:带宽与波长没有直接关系。您可能将中心频率与带宽混淆了。您需要非常直接地了解差异!

更长的波长可以更好地穿透材料,具有更低的能量(因为频率低),因此不显示与外部材料层的相互作用,而是与内部材料层(医疗应用)。

呃。虽然这种趋势是正确的,但对于您可能正在使用的无线电频率来说,到目前为止还不是这样。(2.45 GHz 可被含水材料极好地吸收,3 GHz 则更少,请参阅:微波炉)。此外,在其他医疗应用中也不完全正确:硬(即短波长、高光子能量)X 射线比软 X 射线穿透得更远。

所以,没那么容易。这是流行医学文献告诉孩子的常见谎言,但你的工作是写一篇好的文章,而不是一篇流行的文章;)

另一方面,高频意味着高分辨率,因此图像更准确。

在雷达环境中,这通常是带宽而非频率的结果。

考虑到连贯的后处理,您实际上也可以使用雷达解析亚波长特征。

我想到的另一点是,根据频率,大气会表现出不同的衰减特性。

对,就是这样。参见关于 2.4 GHz 和水中吸收的内容。您可以找到显示总体趋势的吸收光谱(更高的频率吸收更强),但在特定频率范围内有明显的下降。

对于可能相关的雷达带宽选择,您是否还有其他影响/后果?

Radartutorial.eu 将教您带宽和雷达处理之间的关系,但您首先应该非常清楚带宽和载波或中心频率是不同的东西。你把那里的东西混为一谈。

Marcus 已经确定您混淆了bandwidthfrequency,它们当然是相关的,但意味着不同的东西。简而言之,人们将信号称为具有以载波频率为中心的一些带宽。载波频率很可能为零,使其成为基带信号。

假设您对此感到满意,让我们回答您问题的最后一部分:

对于可能相关的雷达带宽选择,您是否还有其他影响/后果?如果您有一些有用的外部资源可以咨询,那也将受到欢迎。

监管和频谱管理

各国及其各自的理事机构通常都有规定雷达和通信系统可以在哪些频率和带宽上运行的法规。这些规定旨在减轻系统之间干扰的影响。很多时候,军事应用优先并专门占用某些频段。

尺寸限制

在微波和天线工程中,有一些特殊的关系涉及使用中的波长例如,长度为的偶极天线将具有大约 2.15 dBi 的天线增益。因此,根据选择的频率,该天线的物理尺寸可能很大。λλ/2

频率为 100 MHz 时,波长为 3 米。如果您想获得 2.15 dBi 的增益,则天线需要 1.5 米长。相比之下,在 10 GHz 下实现这一点,天线只需要 15 厘米长。

这些类型的关系适用于整个射频链,影响波导、环行器、隔离器、四波变压器等的尺寸。很多时候,这就是为什么较低工作频率的系统在物理上非常大的原因。

根据应用,您可能需要考虑某些频率,例如大气吸收特性。在其他应用中,实现某些性能指标(如天线增益)所需的尺寸会立即消除使用一整套频率。一个例子是机载雷达,它必须适应狭窄的空间限制。

带宽限制

在许多雷达和通信系统中,需要能够观测大带宽。凭借大带宽,可以实现更高的数据传输速率,同时容纳多个信号,并在雷达系统中实现良好的距离分辨率。

然而,实现越来越大的带宽变得更加困难。首先,RF 硬件必须能够适应它,这样做很昂贵,并且必须进行一些性能交易。此外,模数 (ADC) 转换器需要高采样率,这可能非常昂贵。观察大带宽也会增加遇到干扰的可能性。

带宽太大违反了微波工程中的一些假设。一个例子是天线是如何设计的,通常围绕一个频率。现在传输高带宽信号会在信号发出时显着改变天线方向图,这通常是不可取的。有高带宽天线可以处理这个问题,但通常更奇特且更昂贵。

决定一个人选择带宽/频率的原因还有很多。有许多免费的在线信息来源,例如微波101.com、RFCafe.com、Radartutorial.eu 和大学网站。