En sak jag lagt märke till under de senaste två åren är att om nån frågar vad man jobbar med och man svarar "radarutveckling", så finns det en följdfråga som är vanligare än alla andra. Nämligen: Har den en sån där snurrande grej?
Oftast syftar "snurrande grej" här på den typiska radardisplayen man ser i fartyg i filmer och tv-serier, där en grönaktig stråle sveper runt, runt på en rund display som visar ljusa punkter eller prickar där radarn ser något. Ibland kan "snurrande grej" också syfta på själva antennen, som ju ofta sitter nånstans högt upp på fartyget och snurrar. Inte så konstigt eftersom det är den här typen av radar som vi ser mest i populärkultur etc.
Emellertid har radarn jag jobbar med ingen av dessa snurrande grejer, så nästa fråga brukar vara nåt i stil med, men hur funkar den i så fall? Vilket är en fråga som tar tid att svara på, och så går konversationen vidare till något annat. Men det är en väldigt bra fråga, så nu tänkte jag ta mig tid att svara på den lite mer utförligt.
Om man funderar lite mer på den där klassiska radardisplayen så inser man raskt att den på ett väldigt bra sätt visar två saker: Avståndet till det radarn ser, och riktningen relativt den egna radarantennen. Avståndet är en av de saker som är mest rättframt att mäta med en radar: Man skickar iväg en puls av radiovågor och ser om den reflekteras av något och därför kommer tillbaka. Sen räknar man ut avståndet från tiden det tog innan pulsen kom tillbaka. Riktningen är ofta mer besvärlig, men för en snurrande fartygsradar finns en enkel lösning - det man ser måste ju finnas i samma riktning som antennen var riktad i när den tog emot signalen. Den snurrande grejen har alltså att göra med hur man avgör riktningen till det radarn känner av.
Om man inte vill ha en snurrande grej behöver man hitta ett annat sätt att avgöra vilken riktning en sekvens radiovågor kommer ifrån. Ett sätt att förstå hur det kan gå till är att börja med en typ av vågor som är lättare att föreställa sig, exempelvis vattenvågor. Om du sitter och metar med ett metspö i en sjö där det går lite vågor kommer flötet (ja, den röda grejen i bilden nedan föreställer ett flöte) att följa med vågorna, så ibland är det på en vågtopp och ibland i en vågdal.
Tänk dig nu istället att du av nån anledning har fyra flöten i en rad på vattenytan. Om vågorna kommer rakt framifrån, så att vågkammarna är parallella med raden av flöten, så kommer de att vara på en topp eller i en dal samtidigt. Skulle vågorna däremot komma från någon annan riktning så kan vissa hamna på vågtoppar samtidigt som andra är i vågdalar. Även om alla fyra påverkas av samma vågrörelse, med samma amplitud och frekvens, så är fasen alltså olika för varje flöte. Om du vet våglängden på vågorna och avståndet mellan dina flöten skulle du då kunna räkna ut, åtminstone på ett ungefär, vilken riktning vågorna kommer ifrån.
Om du nu istället har en radar som inte snurrar utan alltid ser åt samma håll (som en framåtriktad radar på en bil, till exempel) så kan du använda det här på två sätt. Om antennen du skickar ut radiovågor med har flera så kallade antennelement kan du bestämma att de ska skicka ut radiovågorna med olika fas. Det kommer då att styra radiovågorna i en viss riktning, precis som i exemplet med vattenvågorna ovan (antennelementen motsvarar flötena). Genom att ändra den relativa fasen för de olika antennelementen kan du skicka radiovågor i olika riktningar och därmed "scanna av" omgivningen (snyggare figurer / animationer som förklarar detta finns här).
Det andra alternativet är att ha en mottagarantenn med flera antennelement. I det här fallet har man oftast en lite enklare sändantenn som belyser ett bredare område med radiovågor. När vågorna reflekteras av föremål i området fångas de upp av mottagarantennen, och den relativa fasen som uppmäts av olika antennelement ger riktningen.
Sen finns det naturligtvis saker som gör det här mer komplicerat i verkligheten - till exempel kan man behöva rätt många antennelement om man vill se ett stort område med hög upplösning. Det kan också vara besvärligt när det finns flera föremål som reflekterar. En sak som gör det sistnämnda lättare att hantera är att reflexer från föremål på olika avstånd kommer att nå mottagarantennen vid olika tidpunkter, så det går att separera dem med avseende på avståndet innan man försöker avgöra riktningen. I den typ av radar som oftast används i bilar mäter man också hastigheten relativt det egna fordonet och särskiljer olika föremål baserat på det - så reflexer från en mötande bil och en lyktstolpe som råkar befinna sig på samma avstånd går att skilja åt beroende på hastigheten, och sen kan man förhoppningvis räkna ut riktningarna till båda. Även utan snurrande grejer.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar