Werkingsprincipe
Geometrie van de werking van de SLAR en ontbonden oppervlakte. De SLAR-antenne
(in rode kleur) met lengte is gemonteerd aan de onderkant van het vliegtuig op
vlieghoogte H. Een doorsnede van de uitgezonden straal bij nadir-hoek θ wordt
bekeken. Het rood gekleurde element geeft een bestraald volume aan op de afstand R.
Andere parameters worden in de tekst uitgelegd.
Een andere parameter van radarinstrumenten is de polarisatie van uitgezonden radarimpulsen en ontvangen signalen. Door de lineaire vorm en uitlijning parallel aan de baan van de SLAR-antenne, worden elektromagnetische golven uitgezonden met de elektrische veldvector in een verticale oriëntatie ten opzichte van het invalsvlak met de grond. Op dezelfde wijze worden weerkaatste golven geregistreerd met dezelfde oriëntatie als de elektrische veldvector. Deze karakteristieken worden omschreven als VV-polarisatie, d.w.z. verticaal voor zowel de uitgezonden als ontvangen golven. Bij andere instrumenten, b.v. radar in de ruimte, kunnen een HH-polarisatie (horizontaal-horizontaal) en een HV- of VH-polarisatie (d.w.z. kruispolarisatie van de uitgezonden en ontvangen golven) voor specifieke toepassingen gebruikt worden.
De pixel-afmetingen zijn functies van de straalbreedte in de richting
parallel aan de baan en de impulslengte in de richting van het schuine bereik.
Voor de straalbreedtehoek θa volgt uit de brekingsprincipes voor elektromagnetische
golven:
waarbij λ de radargolflengte is en de antennelengte.
Synthetische antennes ↓ ↑
Blijkaar is de antennelengte een cruciale parameter voor de straalbreedtehoek θa die
- zoals we hieronder zullen zien - de grondresolutie bepaalt: een grotere antenne verkleint
de straalbreedtehoek. Dit is vooral belangrijk bij gebruik van radarinstrumenten op
satellieten vanwege de veel grotere afstand tot de grond, wat anders zou leiden tot een zeer
slechte grondresolutie.
Dit nadeel kan beperkt worden door de antennelengte kunstmatig tot de vereiste lengte te vergroten, wat mogelijk is dankzij de coherentie-eigenschappen van de radarsignalen. Stel je een voorwerp voor dat geraakt wordt door meerdere impulsen die na elkaar uitgezonden en ontvangen worden door het vliegtuig of de satelliet tijdens het overvliegen. Als de ontvangen signalen opgeslagen worden, dan kunnen de signalen behandeld worden alsof ze gelijktijdig uitgezonden en ontvangen werden door een antenne met een lengte van de vluchtbaan tussen de eerste en laatste impuls. Dit maakt het mogelijk om voorwerpen op de grond te ontbinden met een grootte parallel aan de baan, die minstens even groot is als de kunstmatig vergrote antennelengte.
Deze radarinstrumenten worden Synthetic Aperture Radar of SAR genoemd. Er wordt een
gedetailleerde beschrijving gegeven in een apart hoofdstuk over satelliet-SAR.
Radarinstrumenten die de antenne als zodanig gebruiken, worden Real Aperture Radar of
RAR genoemd. De Side-looking Airborne Radar (SLAR) (zijwaarts kijkende luchtradar)
die bij maritiem toezicht gebruikt worden is een RAR.
De resolutie evenwijdig aan de baan is dan:
De resolutie evenwijdig aan de baan is daarom een functie van het schuine bereik R en is niet dezelfde in verschillende gedeelten van het beeld.
De resolutie van het schuine bereik is:
waarbij τ de radarimpulslengte is, c de lichtsnelheid en θ de nadir-hoek van
de beschouwde sectie van de radarimpuls. De factor twee in de noemer is vanwege het
feit dat de straling zich over de afstandsinterval rR heen en weer voortplant om
deze resolutie te behalen. De horizontale resolutie op de grond is dan:
De pixelafmetingen ra en rρ hangen af van de invalshoek θ en dus van de afstand tot
het doel zijwaarts van de vluchtbaan.
Oefening: Radarpixelgrootte
↓ ↑
We voeren een bewakingsvlucht uit boven kustwateren. De SLAR heeft de volgende karakteristieken:
- antennelengte: 3 m
- microgolffrequentie: 10 GHz
- impulslengte: 50 ns
- horizontale straalbreedtehoek: 0.5°
Het vliegtuig vliegt op 1000 m vlieghoogte. Op een horizontale afstand van 5 km zijwaarts van de vluchtbaan zien we een doel op ons radarbeeld. Zou dit doel zo klein kunnen zijn als een drijvende ton die 1 m groot is of zou het eerder een verloren 30 ft.-container of zelfs een 50 m lang schip zijn?
