Leiterplatte Blog - Vorteile des PCB Wetterradars

Ein Wetterradar ist eine Art Wetterradar, das das Hauptinstrument zur Überwachung und Warnung vor Unwetter ist. Das Arbeitsprinzip des PWB-Wetterradars besteht darin, eine Reihe elektromagnetischer Impulswellen auszustrahlen, wobei die Streuung und Absorption elektromagnetischer Wellen durch Niederschlagspartikel wie Wolken, Regen und Schnee genutzt wird, um die räumliche Verteilung und vertikale Struktur des Niederschlags zu erkennen und es als Warnungs- und Tracking-Niederschlagssystem zu verwenden.

Wetterradare werden meist gepulst, übertragen Impulse von sehr kurzer Dauer bei einer bestimmten Wiederholungsfrequenz und empfangen anschließend Echosignale, die von Niederschlagspartikeln zurückgestreut werden. Durch die Analyse und Beurteilung dieser Niederschlags-Echos können wir eine Vielzahl makroskopischer und mikrophysikalischer Eigenschaften von Niederschlag bestimmen. Verschiedene theoretische und empirische Formeln wurden entwickelt, um den Zusammenhang zwischen Niederschlags-Echoleistung und Niederschlagsintensität zu beschreiben und anhand dieser Zusammenhänge können wir die Verteilung der Niederschlagsintensität sowie die Gesamtniederschläge im Radar-Abdeckungsgebiet anhand der Echoleistung messen. Angesichts der relativ schwachen Signalreflexionen von Wolken, Regenfällen und Eiskristallen setzt dies einen höheren Standard für die Radaranfangleistung.

Klassifizierung des Radars

Klassifizierung nach Antennen-Scanverfahren

Entsprechend der Abtastmethode der Antenne kann Radar in zwei Kategorien unterteilt werden: mechanisch gescanntes Radar und Phased Array Radar. Zu Beginn des 21sten Jahrhunderts wird Chinas Radarindustrie vom mechanischen Scanradar dominiert, das Signalwellen zentral überträgt und die Rotation des mechanischen Drehtisches verwendet, um die Signalwellen in verschiedene Richtungen zu führen, um verschiedene Ziele zu erkennen. Aufgrund der Ineffizienz seiner mechanischen Rotation sind der Erfassungsbereich und die Ziele jedoch begrenzt, und es war schwierig, sich an den zunehmend komplexen Trend zur Entwicklung elektromagnetischer Felder anzupassen. In den letzten Jahren wird Phased Array Technologie zunehmend im Radarbereich eingesetzt. Im Gegensatz zum mechanisch gescannten Radar, das Radarstrahlsteuerung durch Drehen der Antenne realisiert, verwendet Phased Array Radar 128;˜elektronische Phasenschieber 128;˜um das Scannen abzuschließen. Daher wurde das Phased-Array-Radar in der Antwortgeschwindigkeit, Aktualisierungsfrequenz, Multi-Target-Tracking-Fähigkeit und Auflösung usw. erheblich verbessert und wird zur Hauptentwicklungsrichtung der aktuellen Radarindustrie. Trotz der hervorragenden Leistung des Phased Array Radars ist seine technische Umsetzung komplex und kostspielig und wird seit langem hauptsächlich im militärischen Bereich eingesetzt. Der hohe Preis ist zu einem Schlüsselfaktor geworden, der seine großflächige Anwendung im zivilen Bereich behindert.

Entsprechend dem Unterschied des Wellenbandes kann Radar hauptsächlich in S-Band, C-Band, X-Band usw. unterteilt werden. (oder unterteilt in Over-the-Horizont-Radar, Mikrowellenradar, Millimeterwellenradar und Laserradar). Normalerweise haben Radar mit niedrigeren Frequenzen einen größeren Suchbereich, aber ihre Genauigkeit nimmt entsprechend ab. Strenge nationale Vorschriften für die Verwendung von Bändern sollen verhindern, dass zivile Radar in militärische Radar- und Kommunikationssysteme eingreifen.

Je nach Sender/Empfänger-Einheit können Radar in zwei Typen unterteilt werden: aktives Phased Array Radar (AESE) und passives Phased Array Radar (PESE). Der Kernunterschied zwischen ihnen ist das T/R-Modul (d.h. Sender/Empfänger-Modul). Die Antennenanordnung eines aktiven Phased Array Radars besteht aus zahlreichen Sender/Empfängermodulen, so dass seine Oberfläche mit hervorstehenden T/R Komponenten bedeckt ist, und jedes T/R Modul ist sowohl mit Sender- als auch Empfängerfunktionen ausgestattet, so dass es auch als aktives Phased Array Radar bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu ist passives Phased Array-Radar nur mit einem zentralen Sender und Empfänger ausgestattet, alle Strahlungseinheiten teilen sich dieses zentrale T/R-Modul, sein Antennenausbild ist flach, die vom Sender erzeugte Hochfrequenzenergie wird durch das Stromverteilungsnetz auf die verschiedenen Einheiten des Antennenarranges verteilt, und die vom Ziel reflektierten Signale werden auch von den verschiedenen Antenneneinheiten gesammelt und dann an den Empfänger gesendet, um vereinheitlicht und verstärkt zu werden, und somit ist es auch als passives Phased Array-Radar bekannt.

Da jeder Radiator eines aktiven Phased-Array-Radars mit einer Sender-/Empfängerkomponente ausgestattet ist, die elektromagnetische Wellen autonom erzeugen und empfangen kann, sind seine Reaktionsgeschwindigkeit, Scanreichweite, Multi-Target-Tracking-Fähigkeit, Zuverlässigkeit und Anti-Jamming-Fähigkeit wesentlich besser als die früherer Radarsysteme. Darüber hinaus kann ein aktives Phased Array Radar mehrere unabhängige Strahlen gleichzeitig bilden, um mehrere Funktionen wie Suche, Identifizierung, Verfolgung, Führung und passive Erkennung zu erreichen. Das passive Phased Array Radar hat nur einen zentralen Sender und Empfänger, und seine Hochfrequenzenergie wird automatisch an jeden Radiator der Antennenanordnung vom Computer verteilt, und die Signale, die vom Ziel reflektiert werden, müssen vom Empfänger gleichmäßig verstärkt werden, so dass es in Bezug auf Leistung, Effizienz, Strahlsteuerung und Zuverlässigkeit nicht so gut ist wie aktives Phased Array Radar. Allerdings ist das passive Phased Array Radar relativ kostengünstig und technisch schwierig.

PCB-Wetterradar

Die häufig verwendeten Wellenlängen für PCB-Wetterradar liegen meist im Bereich von 1-10cm. Da die Dämpfung der 10cm Wellenlänge klein ist, ist es besser, Taifune, Regenstürme und Hagel zu erkennen. Die im Inland häufig verwendeten Minen 713 (5.6cm), 714 Radar (10cm) und 711 Radar (3.2cm), die Wettersysteme innerhalb eines Bereichs von mehreren hundert Kilometern um Radarstationen erfassen können.

Vorteile des PCB Wetterradars

1. PCB-Wetterradarsignale können Materialien wie Wolken und Gummi durchdringen.

2. Der PWB-Wetterradarkreis kann die Geschwindigkeit, den Abstand und die Position von Objekten während der Bewegung bestimmen.

3. Die Signale/Impulse vom PCB-Wetterradar benötigen keine Medien (Drähte) für die Übertragung, da sie durch Raum, Wasser und Luft reisen können.

4. PCB-Wetterradar arbeitet bei hohen Frequenzen, um eine große Menge an Daten zu speichern.

5. Das Signal vom PCB-Wetterradar kann einen großen Bereich ohne zusätzliche Kosten abdecken.

Zu den grundlegenden Komponenten des PCB-Wetterradars gehören:

1. Sender: Das Signal vom Wellenformgenerator ist nicht stark genug für das Radar. Daher ist der Zweck des Senders, das Signal mit einem Leistungsverstärker zu verstärken.

2. Empfänger: Der Empfänger verwendet einen Empfängerprozessor (wie Superheterodyn), um reflektierte Signale zu erkennen und zu verarbeiten.

Antenne: einschließlich Parabolreflektor, Planar Array oder elektronisch gesteuertes Phased Array. Es ist für das Senden und Empfangen von Impulsen verantwortlich.

3. Duplexer: Ein Duplexer ist ein Gerät, mit dem eine Antenne Sender- und Empfängeraufgaben ausführen kann. Das Funktionsprinzip eines Duplexers.

Das Arbeitsprinzip des PCB Wetterradars

PCB-Wetterradar ist ein Instrument, das verwendet wird, um Wetterphänomene wie Niederschlag, Wolken und Stürme in der Atmosphäre zu erkennen. Sein grundlegendes Arbeitsprinzip besteht darin, mithilfe von Radarstrahlen elektromagnetische Wellen in die Atmosphäre abzugeben. Wenn diese elektromagnetischen Wellen Substanzen wie Wassertropfen und Eiskristalle in der Atmosphäre begegnen, werden sie gestreut und reflektiert. Diese reflektierten Wellen werden vom Empfänger empfangen und in elektrische Signale umgewandelt. Durch Signalverarbeitung und -analyse können Informationen wie Niederschlag, Wolken, Stürme etc. in der Atmosphäre gewonnen werden.

Der Sender des PCB-Wetterradars verwendet normalerweise hochfrequente elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen von 1 bis 10 Zentimeter, die Wolken und Niederschlag durchdringen können, ohne absorbiert oder gestreut zu werden. Ein Radarsender sendet elektromagnetische Wellen in die Atmosphäre aus, die sich in einer bestimmten Richtung ausbreiten, um einen Radarstrahl zu bilden. Trifft dieser Radarstrahl auf Substanzen wie Wassertropfen und Eiskristalle in der Atmosphäre, wird er gestreut und reflektiert, die vom Empfänger empfangen und in elektrische Signale umgewandelt werden.

Der Empfänger des PCB-Wetterradars verwendet normalerweise einen hochempfindlichen Empfänger, der schwache elektrische Signale empfangen kann. Nach Empfang der reflektierten Welle wandelt der Empfänger sie in ein elektrisches Signal um und erhält durch Signalverarbeitung und -analyse Informationen wie Niederschlag, Wolken, Stürme usw. in der Atmosphäre. Der Prozess der Signalverarbeitung und -analyse umfasst Schritte wie Filtern, Denoisieren, Demodulieren und Demodulieren. Die gewonnenen Informationen können verwendet werden, um das Wetter vorherzusagen und Reaktionsmaßnahmen zu formulieren.

Die Radarplatine kann als elektronische Schaltung beschrieben werden, die für die Erzeugung, Übertragung und Empfang von Hochfrequenzsignalen verantwortlich ist. Darüber hinaus verfügt es auch über eine Antennenstruktur, die in hochfrequentem laminiertem Material installiert ist, das Radarlappen sendet, die von HF-Schaltungen erzeugt werden.

Darüber hinaus empfängt dieselbe Antenne reflektierte Radarpulse, sobald sie ein Ziel trifft und von der HF-Schaltung analysiert wurde. Normalerweise wird diese moderne Radar-Leiterplatte mit digitalen Schaltungen auf der Rückseite ausgestattet, die helfen, Echos zu analysieren, während sich die Antenne und der HF-Teil an der Vorderseite befinden.

Schlüsselelemente des PCB Wetterradars

Bereich

Das Radar verfügt über eine Antenne, die Lichtsignale an das Ziel senden kann. Sobald das Ziel getroffen wird, wird das Signal in die Antenne reflektiert. Der Abstand zwischen Objekt und Radar definiert die Entfernung. Normalerweise ist es besser, eine größere Reichweite zu verwenden, da es Benutzern ermöglicht, entfernte Ziele zu erreichen.

Pulswiederholfrequenz

Die Übertragung von Radarsignalen muss innerhalb aller Taktzyklen mit entsprechenden Verzögerungsintervallen zwischen diesen Taktzyklen erfolgen. Idealerweise sollte das Gerät das Echo des Signals empfangen, bevor es zum nächsten Impuls sendet. Ähnlich ist die Funktion der Radarplatine die gleiche, indem sie periodische Signale sendet, um rechteckige schmale Pulswellen zu bilden.

Die Verzögerung zwischen diesen beiden Taktimpulsen bildet die Wiederholungszeit der Impulse. In Anbetracht dessen ist die Frequenz der Pulswiederholung die Umkehrung der Pulswiederholzeit. Dies hilft, den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem die Radarplatine das Signal sendet.

Maximale Entfernung klären

Jeder Taktimpuls muss ein Signal senden. Darüber hinaus kann das Echo des aktuellen Taktimpulses nur empfangen werden, wenn es ein kurzes Intervall zwischen dem aktuellen Taktimpuls und dem nächsten Taktimpuls gibt. Sie werden jedoch feststellen, dass die Reichweite des Ziels kürzer als normal ist. Deshalb müssen Sie die Verzögerung zwischen diesen Intervallen mit Bedacht wählen.

Normalerweise müssen Sie das Echo des aktuellen Taktimpulses empfangen, bevor der nächste Taktimpuls gesendet wird. Auf diese Weise liefert Ihnen das Signal ein sehr klares Bild und eine Ansicht des tatsächlichen Bereichs des Objekts, der die klare maximale Reichweite ist.

Mindestbereich

Im Gegensatz zu diesem Bereich ist dieser minimale Abdeckungsbereich die Zeit, die das Echo benötigt, um die Antenne nach der ersten Übertragung der Impulsbreite zu erreichen.

PCB-Wetterradar spielt eine unersetzliche Rolle bei der Überwachung und Warnung des Katastrophenwetters.