Kursplan för Radarsystem och tillämpningar

Kursplan fastställd 2024-02-06 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnRadar systems and applications
  • KurskodRRY081
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPWPS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeElektroteknik, Teknisk fysik
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 29141
  • Max antal deltagare48 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0124 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		 1,5 hp
0224 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		 6 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kunskaper i elektromagnetiska fält, Fourieranalys och matematisk statistik. 

Syfte

Kursen beskriver de viktigaste egenskaperna för radarsystem, och hur dessa väljs vid utformning och optimering av radarsystem. Systemprestanda analyseras baserat på elektromagnetisk vågutbredning, delsystemegenskaper, digital signalbehandling, och statistisk detektionssteori, där olika radarsystem används för att illustrera de praktiska tillämpningarna av teorin.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

* beskriva hur radar kan användas för att mäta avstånd med tidsfördröjning och radiell hastighet med dopplerskift
* definiera och beräkna upplösning i tid, dopplerfrekvens, och vinkel
* förstå Nyquistkriteriet och beskriva effekten av undersampling
* definiera och jämföra koherenta och icke-koherenta radarsystem
* rita ett enkelt blockschema av ett radarsystem och beskriva de ingående komponenteras respektive roller
* härleda radarekvationerna (enstaka puls, multipla pulser, volymsökning)
* använda radarekvationerna för att beräkna signal-brus-förhållande och mottagen effekt för olika radarsystem
* använda enkla formler för att beräkna radartvärsnittet från olika objekt
* härleda effektiv area för enkla metalliska radarreflektorer med högfrekvensapproximationen
* beskriva kvalitativt bakåtspridningen från en metallisk sfär som funktion av frekvens, polarisation och storlek
* använda bakåtspridningskoefficienten (per ytenhet eller volymsenhet) i beräkningar av mottagen effekt, signal-klotter-förhållande och klotter-brus-förhållande
* beskriva hur atmosfären påverkar utbredning av radarvågor
* beräkna avståndet till jordens radiohorisont
* beskriva flervägsutbredning och beräkna mottagen effekt för enkla geometrier i förhållande till frirymdsutbredning
* förstå användningen av stokastiska variabler för att beskriva brus i radarsystem
* härleda signalanpassat filter
* härleda frekvensfunktionen för Rayleighfädning
* beräkna krav på signal-brus-förhållande givet sannolikhet för detektion och falsklarm, och för olika signalmodeller (Swerlingfall)
* beskriva vad som menas med pulskompression
* beräkna utsignalen efter pulskompression för enkla vågformer
* förstå hur vågformsdesign kan förbättra detektionsprestanda
* välja lämpliga vågformer för olika tillämpningar och beräkna prestanda
* beskriva principerna för SAR, ISAR och puls-Dopplerradar och beräkna upplösning för olika system
* definiera olika parametrar för att beskriva systemets tvetydighetsfunktion och beräkna dem numeriskt
* känna till olika tillämpningar för radarsystem
* beskriva varför radar är speciellt användbart för vissa tillämpningar i förhållande till andra tekniker
* förstå avvägningar i samband med design av radarsystem för olika tillämpningar
* använda principer för design och analys av radarsystem för olika tillämpningar, beräkna prestanda och föreslå designförbättringar

Innehåll

1. Introduktion
- Mätning av tidsfördröjning och Dopplerskift
- Koherenta respektive inkoherenta radarsystem
- Antennförstärkning och lobbredd
- Pulsrepetitionsfrekvens
- Radartvärsnitt
- Radarekvation
2. Radarsystem
- Fouriertransform
- Nyquistkriteriet
- Delsystem och komponenter
- Antenner
3. Radarspridning
- Enkla och komplexa objekt
- Betydelsen av frekvens och polarisation
- Yt- och volymsspridning
4. Vågutbredning
- Reflektion, brytning och dämpning
- Utbredning i atmosfären
- Flervägsutbredning
5. Detektion av radarsignaler
- Demodulation med kvadratur-blandare
- Detektorer och integration
- Modeller för signal och brus
6. Vågformer
- Generaliserade radarsignaler
- Signalanpassat filter
- Pulskompression
7. Radarprestanda
- Tvetydighetsfunktionen för radar
- Signal-brus-förhållande
- Radarekvationen för en sökvolym
8. Syntetisk aperturradar (SAR), del 1
9. Syntetisk aperturradar (SAR), del 2
10. Syntetisk aperturradar (SAR), del 3
11. Klotterundertryckning med Dopplerfiltrering
- Puls-Dopplerradar
- MTI-radar
12. Exempel på radarsystem
- Väderradar, satellitradar etc

Organisation

Kursen är baserad på föreläsningar, räkneövningar, laboration och hemuppgifter. Ett eller två industribesök ingår.

Litteratur

"Radar Foundations for Imaging and Advanced Concepts" av Roger J. Sullivan (2004). Kompletterande delar från "Principles of Modern Radar, Basic Principles" av Richards, Sheer and Holm (2010). Böckerna finns som e-bok på Chalmers bibliotek. Extramaterial delas ut vid behov.

Examination inklusive obligatoriska moment

Tentamen, laboration, inlämningar.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.