REMI Lab강의 노트

Radar Signal Processing R17

17장 SAR

방위 분해능 D/2

합성 개구로 모은 점의 폭은 얼마인가? 길이 LsaL_{\mathrm{sa}}의 개구는 10장의 빔폭 식대로 λ/(2Lsa)\lambda/(2L_{\mathrm{sa}})의 각을 가른다. 신호가 왕복하므로 이 각은 실개구보다 두 배 좁다. 거리 R0R_0에서 이 각이 덮는 폭이 방위 분해능이다.

ρa=R0λ2Lsa=R0λ2λR0/D=D2\rho_a=R_0\frac{\lambda}{2L_{\mathrm{sa}}}=R_0\frac{\lambda}{2\lambda R_0/D}=\frac{D}{2}

R0R_0와 λ\lambda가 약분되어 분해능은 안테나 길이의 절반이 된다. 안테나가 작을수록 빔이 넓어 표적을 오래 보고, 합성 개구가 길어지기 때문이다. 멀리 있는 표적도 그만큼 오래 보므로 분해능은 거리와 무관하다. 거리에 비례해 나빠지는 실개구의 방위 분해능(빔이 덮는 폭)과 정반대이다.

그림은 2 km와 8 km의 두 표적을 같은 안테나로 본다. ▶를 누를 때마다 표적이 빔 안에 머무는 비행 구간, 그동안 에코의 위상 변화율, 그 변화율이 덮는 Doppler 대역, 압축한 응답이 차례로 그려진다.

10 GHz, V = 200 m/s이고, 청록은 2 km, 보라는 먼 표적이다. ③은 위상 이력을 λR0/D만큼 모아 방위 정합 필터로 압축한 응답이다.

먼 표적은 빔 안에 네 배 오래 머물러 dwell이 200 m에서 799 m로 길어지지만, 위상 변화율의 기울기 KaK_a는 1334 Hz/s에서 334 Hz/s로 네 배 완만해진다. 두 효과가 맞물려 두 직선이 같은 ±V/D=±667\pm V/D=\pm667 Hz에서 끝난다. 압축한 응답의 폭은 Doppler 대역의 역수로 정해지므로, 두 표적 모두 0.151 m로 압축된다.

해 보기

  1. 압축한 두 응답의 폭을 비교하라.
    관찰

    두 응답이 겹치고, −3 dB 폭이 둘 다 0.151 m이다. 실개구의 빔폭은 2 km에서 199.9 m, 8 km에서 799.4 m로 네 배 차이이다.

  2. 안테나가 1 m이면 Doppler 대역과 응답 폭이 어떻게 바뀌는지 확인하라.
    관찰

    빔이 좁아 표적을 짧게 보므로 Doppler 대역이 ±200 Hz로 좁아지고, 응답 폭이 0.504 m로 넓어진다.