CW 도플러 레이더의 주된 용도와 장단점

CW 도플러 레이더의 주된 용도와 장단점

CW 도플러 레이더의 정의

연속파 레이더(Continuous wave radar)란 안정적인 주파수의 연속파 무선 에너지가 전송된 다음 반사 물체로부터 다시 수신되는 레이더 시스템의 유형 중에 하나입니다. 일정한 주파수로 작동하는 연속파 레이더 시스템은 속도는 측정할 수 있지만 범위는 측정할 수 없습니다. 특정 주파수를 가진 안테나에서 전송된 신호는 주파수의 약간의 변화로 대상에 의해 반사됩니다. 도플러 주파수 이동, 전송된 주파수와 수신된 주파수를 비교하면 대상 속도를 결정합니다. CW 레이더는 클러터의 정지 표적, 즉 반향이 주파수 스펙트럼에서 f0에 집중되는 cos 2' f0t 형태의 사인파를 사용합니다. 움직이는 대상의 에코에서 추출된 중심 주파수는 도플러 주파수, fd로 알려진 주파수에 의해 이동됩니다. 따라서 f0~fd의 주파수 이동을 측정하여 목표 속도를 정확하게 파악하는 것이 가능합니다. 송신기 또는 수신기가 움직이고 있어 주파수의 명백한 변화가 발생하는 경우, 이는 도플러 효과이며 연속파(CW) 레이더의 기초가 됩니다. 도플러 효과(Doppler effect)는 도플러 현상이라고도 부르는데 크리스티안 도플러(Christian Doppler)가 제안한 물리법칙으로, 파원에서 나온 파동의 진동수와 실제 진동수 관측 시에 차이를 보이는 현상을 얘기합니다.

CW 도플러 레이더의 주된 용도

도플러 필터의 주된 용도는 정지된 표적의 반향을 필터링하고 제거하는 것이며, 약한 도플러 반향 신호를 증폭하여 디스플레이 장치에서 식별할 수 있도록 하는 것입니다. 이러한 약한 신호는 필터의 주파수 영역에서 필터링됩니다. 믹서는 주파수 ft±fd의 에코 신호를 연속 사인파 진동의 주파수인 해당 송신 신호 또는 기준 신호와 혼합합니다. 송신 중에 안테나는 주파수인 ft에서 연속 사인파 진동을 방출합니다. 대상이 가로챈 이 복사 에너지와 재방사된 에너지의 일부는 수신기 안테나에 의해 수집됩니다. 표적이 레이더를 기준으로 속도 vr로 이동하는 것을 고려하면 수신된 신호는 전송된 주파수에서 ft±fd만큼 주파수가 이동합니다. 표적이 레이더 쪽으로 이동하는 경우 주파수 이동은 ft+fd에 의해 제공됩니다. 따라서, 가까이 있는 표적으로부터의 반향 신호는 전송된 것보다 더 높은 주파수를 가집니다. 표적이 레이더에서 멀어지는 경우 주파수 시프트는 ft-fd에 의해 제공됩니다. 도플러 주파수 시프트를 사용하려면 레이더가 수신된 에코 신호와 전송된 신호 간의 차이를 구별할 수 있어야 합니다. CW 레이더에서 각 목표 속도는 CW 반송파의 고유한 단일 도플러 주파수를 생성합니다. 따라서 CW 레이더의 주요 장점인 도플러 측정이 선명해집니다. 반면 CW 레이더를 사용하여 범위를 측정할 때는 반환된 모든 파형이 연속적이므로 레이더가 수신된 다른 에코를 구별할 수 없기 때문에 불확실성이 있습니다. 대부분의 현대 레이더는 송신 및 수신 기능에 단일 안테나가 사용되는 펄스 파형 기술을 사용합니다.

CW 도플러 레이더의 장단점

CW 도플러 레이더의 장점은 간단하고, 저렴하며, 유지 관리가 쉽고 완전히 자동화되어 있다는 점입니다. 그리고 고전력이 필요하지 않으며 크기가 작고 정지된 물체가 레이더 성능에 영향을 미치지 않는다는 부분 또한 장점입니다. 그리고 CW 도플러 레이더의 단점은 바로 CW 레이더의 최대 범위에는 출력에 의한 제한이 있다는 점입니다. 거기다 최대 전력은 수신기의 감도에 영향을 미치는 절연의 양과 송신기 소음에 따라 달라지며, 목표 범위는 CW 도플러 레이더로 얻을 수 없습니다. 이런 CW 도플러 레이더는 크리켓 등의 구기종목에서 공의 속도를 측정하는 데 이용할 수 있으며 트래픽을 모니터링, 경찰 레이더, 항공기 내비게이션, 경사율 표시기 등의 다양한 곳에 이용 가능합니다.