PCB 블로그 - PCB 기상 레이더의 장점

기상 레이더는 일종의 기상 레이더로, 강한 대류 날씨를 감시하고 경보하는 주요 도구이다.PCB 기상레이더는 일련의 펄스 전자파를 발사해 구름, 비, 눈 등 강수 입자의 전자파 산란과 흡수를 이용해 강수의 공간 분포와 수직 구조를 탐지하고 이를 조기경보와 추적강수 시스템으로 활용하는 원리다.

기상레이더는 대부분 펄스식으로서 일정한 중복주파수로 지속시간이 아주 짧은 펄스를 발사한후 강수립자에 의해 산란되여 돌아오는 반파신호를 접수한다.이러한 강수 반향을 분석하고 판단함으로써 우리는 강수의 각종 거시적이고 미시적인 물리적 성질을 확정할 수 있다.이미 각종 이론과 경험 공식을 개발하여 강수 회파 전력과 강수 강도 사이의 관계를 묘사하였는데, 이러한 관계를 이용하여 우리는 회파 전력에 근거하여 레이더 커버 구역 내의 강수 강도의 분포와 총 강수량을 측정할 수 있다.구름, 강우, 얼음 결정의 신호 반사가 상대적으로 약하다는 점을 감안할 때 레이더 수신 성능에 더 높은 기준을 설정했다.

레이더의 분류

안테나 스캔 방법에 따라 분류

안테나의 스캐닝 방식에 따라 레이더는 기계 스캐닝 레이더와 위상배열 레이더 두 종류로 나눌 수 있다.21세기 초, 중국 레이더 업계는 기계 스캐닝 레이더를 위주로 하는데, 그것은 집중적으로 신호파를 발사하고, 기계 회전대의 회전을 이용하여 신호파를 다른 방향으로 유도하여 다른 목표를 탐지한다.그러나 기계 회전 효율이 낮고 탐지 범위와 목표가 제한되어 있어 갈수록 복잡해지는 전자장 발전 추세에 적응하기 어렵다.최근 몇 년 동안 위상 배열 기술은 레이더 분야에서 점점 더 많이 응용되고 있다.회전 안테나를 통해 레이더의 빔 조향을 실현하는 기계 스캐닝 레이더와 달리 위상배열 레이더는'전자 이동기'로 스캐닝을 완료한다.따라서 위상배열 레이더는 응답 속도, 업데이트 주파수, 다목적 추적 능력과 해상도 등 방면에서 모두 현저하게 향상되어 현재 레이더 업계의 주요 발전 방향이 되었다.위상배열 레이더는 우수한 성능에도 불구하고 복잡하고 비용이 많이 드는 기술을 구현하여 오랫동안 주로 군사 분야에 사용되었습니다.높은 가격은 이미 민용 분야의 대규모 응용을 방해하는 관건적인 요소가 되었다.

레이더는 주파수 대역에 따라 주로 S대역, C대역, X대역 등으로 나눌 수 있다.(또는 초시거 레이더, 마이크로파 레이더, 밀리미터파 레이더, 레이저 레이더로 세분화).일반적으로 주파수가 낮은 레이더는 비교적 넓은 수색범위를 갖고있지만 그 정밀도는 상응하게 낮아진다.국가는 민용 레이더가 군용 레이더와 통신 시스템을 방해하는 것을 방지하기 위해 주파수 대역의 사용에 대해 엄격한 규정을 가지고 있다.

레이더는 송신기/수신기 유닛에 따라 능동위상배열 레이더 (AESE) 와 능동위상배열 레이더 (PESE) 의 두 가지 유형으로 나눌 수 있다.그것들 사이의 핵심 차이점은 T/R 모듈, 즉 송신기/수신기 모듈이다.능동위상배열 레이더의 안테나 어레이는 많은 송신기/수신기 모듈로 구성되어 있기 때문에 표면에 돌출된 T/R 부품이 덮여 있으며, 각 T/R 모듈은 송신기와 수신기 기능을 갖추고 있기 때문에 능동위상배열 레이더라고도 부른다.대조적으로, 패시브 위상배열 레이더는 중앙 송신기와 수신기만 갖추고 있다. 모든 방사선 유닛은 이 중앙 T/R 모듈을 공유한다. 그 안테나의 외관은 평탄하다. 송신기에서 발생하는 고주파 에너지는 배전망을 통해 안테나 배열의 각 유닛에 분배된다. 목표물에서 반사되는 신호도 각 안테나 유닛에 의해 수집된 후 수신기로 보내져 통일되고 증폭되기 때문에 패시브 위상배열 레이더라고도 한다.

기능적으로 볼 때, 능동위상배열 레이더의 각 방사선은 전자파를 자주적으로 생성하고 수신할 수 있는 발사기/수신기 부품을 갖추고 있기 때문에, 응답 속도, 스캔 범위, 다목적 추적 능력, 신뢰성 및 교란 방지 능력이 이전의 레이더 시스템보다 훨씬 우수하다.이밖에 능동위상배렬레이다는 동시에 여러개의 독립적인 빔을 형성하여 수색, 식별, 추적, 유도와 피동탐지 등 여러가지 기능을 실현할수 있다.패시브 위상배열 레이더는 중앙 송신기와 수신기가 하나밖에 없으며, 그 고주파 에너지는 컴퓨터가 자동으로 안테나 배열의 모든 방사선에 분배되며, 목표물이 반사하는 신호는 수신기에 의해 균일하게 증폭되어야 하기 때문에 출력, 효율, 빔 제어 및 신뢰성 면에서 패시브 위상배열 레이더보다 못하다.그러나 패시브 위상배열 레이더의 비용과 기술적 난이도는 상대적으로 낮다.

PCB 기상 레이더

PCB 기상 레이더가 자주 사용하는 파장은 대부분 1-10cm 범위이다.10cm 파장의 감쇠가 적기 때문에 태풍, 폭우, 우박 탐지에 더 적합하다.국내에서 흔히 쓰이는 것은 국산 지뢰 713발(5.6㎝), 레이더 714대(10㎝), 레이더 711대(3.2㎝)로 레이더 스테이션 주변 수백㎞ 범위의 날씨 시스템을 탐지할 수 있다.

PCB 기상 레이더의 장점

1. PCB 기상 레이더 신호는 구름과 고무 등의 재료를 관통할 수 있다.

2. PCB 기상 레이더 회로는 이동 과정에서 물체의 속도, 거리와 위치를 확정할 수 있다.

3.PCB 기상 레이더의 신호/펄스는 우주, 물 및 공기에서 전파 될 수 있기 때문에 미디어 (전선) 가 전송 될 필요가 없습니다.

4. PCB 기상 레이더는 고주파에서 작동하여 대량의 데이터를 절약한다.

5.PCB 기상 레이더의 신호는 추가 비용 없이 넓은 면적을 커버 할 수 있습니다.

PCB 기상 레이더의 기본 구성 요소는 다음과 같습니다.

1.발사기: 파형 발생기에서 오는 신호는 레이더에 강하지 않다.따라서 송신기의 목적은 전력 증폭기를 사용하여 신호를 증폭시키는 것이다.

2. 수신기: 수신기는 수신기 프로세서(예: 초외차)를 사용하여 반사 신호를 감지하고 처리합니다.

안테나: 포물면 반사기, 평면 배열 또는 전기 제어 위상 배열을 포함합니다.펄스를 보내고 받는 역할을 합니다.

3. 듀플렉서: 듀플렉서는 안테나가 송신기와 수신기의 임무를 완수할 수 있도록 하는 설비이다.듀플렉서의 작동 원리.

PCB 기상 레이더의 작동 원리

PCB 기상 레이더는 대기 중 강수, 구름, 폭풍 등의 기상 현상을 탐지하는 데 사용되는 기기다.레이더 빔을 이용해 대기 중으로 전자파를 발사하는 것이 기본 작동 원리다.이러한 전자파는 대기 중의 물방울과 얼음결정 등의 물질을 만나면 산란과 반사를 일으킨다.이러한 반사파는 수신기에 의해 수신되고 전기 신호로 변환됩니다.신호 처리와 분석을 통해 대기 중의 강수, 구름, 폭풍 등의 정보를 얻을 수 있다.

PCB 기상 레이더의 송신기는 일반적으로 흡수되거나 산란되지 않고 구름과 강수를 관통할 수 있는 파장이 1~10cm 사이의 고주파 전자파를 사용한다.레이더 발사기는 대기 중으로 전자파를 발사하고, 전자파는 특정 방향을 따라 전파되어 레이더 빔을 형성한다.레이더 빔이 대기 중의 물방울과 얼음결정 등의 물질을 만나면 산란과 반사가 발생하여 수신기에 의해 수신되어 전기신호로 전환된다.

PCB 기상 레이더의 수신기는 일반적으로 약한 전기 신호를 수신 할 수있는 고감도 수신기를 사용합니다.수신기는 반사파를 수신한 뒤 이를 전기신호로 변환하고 신호처리와 분석을 통해 대기 중 강수, 구름, 폭풍 등의 정보를 얻는다.신호 처리 및 분석 프로세스에는 필터링, 노이즈 제거, 디버깅 및 디버깅 등의 단계가 포함됩니다.얻은 최종 정보는 날씨를 예측하고 대응책을 세우는 데 사용할 수 있다.

레이더 PCB는 무선 주파수 신호의 생성, 송신 및 수신을 담당하는 전자 회로로 묘사 될 수 있습니다.이밖에 또 고주파층압재료에 설치된 안테나구조가 있어 무선주파수회로에서 산생된 레이다파판을 발사할수 있다.

또한 동일한 안테나가 목표물에 명중하고 무선 주파수 회로 분석을 거치면 반사되는 레이더 펄스를 수신합니다.일반적으로 이 현대 레이더 회로 기판은 후면에 디지털 회로를 장착하여 안테나와 무선 주파수 부분이 전면에 있는 모든 회파를 분석하는 데 도움이 됩니다.

PCB 기상 레이더의 핵심 요소

범위

레이더에는 목표물을 향해 광속 신호를 발사할 수 있는 안테나가 있다.목표물에 명중하면 신호가 안테나에 반사됩니다.물체와 레이더 사이의 거리는 거리를 정의한다.일반적으로 사용자가 먼 목표를 달성할 수 있도록 하기 때문에 더 넓은 범위를 사용하는 것이 좋습니다.

펄스 반복 주파수

레이더 신호의 전송은 모든 시계 주기 내에 발생해야 하며, 이러한 시계 주기 사이에는 적당한 지연 간격이 있어야 한다.이상적으로, 장치는 신호를 다음 펄스로 전송하기 전에 신호의 에코를 받아야 한다.마찬가지로 레이더 PCB의 기능도 마찬가지로 주기적인 신호를 보내 직사각형의 좁은 펄스파를 형성한다.

이 두 시계의 펄스 사이의 지연은 펄스의 중복 시간을 형성할 것이다.이런 점을 고려하면 펄스 반복 빈도는 펄스 반복 시간의 꼴찌다.이는 레이더 PCB가 신호를 보내는 시간을 결정하는 데 도움이 된다.

최대 거리 지정

각 클럭 펄스는 신호를 전송해야 합니다.또한 현재 클럭 펄스와 다음 클럭 펄스 사이에 짧은 간격이 있는 경우에만 현재 클럭 펄스에 대한 에코를 받을 수 있습니다.그러나 목표물의 사정거리가 정상보다 짧다는 것을 알게 될 것이다.이것이 바로 당신이 이 간격 사이의 지연을 현명하게 선택해야 하는 이유입니다.

일반적으로 다음 클럭 펄스를 발사하기 전에 현재 클럭 펄스에 대한 에코를 받아야 합니다.이런 방식으로 신호는 당신에게 매우 뚜렷한 이미지와 물체의 실제 범위의 보기를 제공할 것입니다. 이것은 가장 뚜렷한 범위입니다.

최소 범위

이 범위와 반대로 최소 범위는 펄스 폭이 처음 전송된 후 에코가 안테나에 도달하는 데 걸리는 시간을 의미합니다.

PCB 기상 레이더는 재해 날씨 모니터링과 경보에서 대체할 수 없는 역할을 한다.