Với sự phát triển không ngừng trong công nghệ truyền thông không dây, nhu cầu toàn cầu về phổ tần số không dây trong ngành công nghiệp viễn thông đang tăng nhanh.

Công nghệ radar, một khía cạnh quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dân sự và nghiên cứu khoa học, luôn thu hút sự quan tâm đáng kể.

Trong xã hội hiện đại ngày nay, radar đã trở thành một công cụ không thể thiếu, được ứng dụng trong các lĩnh vực như dự báo thời tiết, dẫn đường hàng không và quản lý giao thông. Để thực sự hiểu được tầm quan trọng của radar, chúng ta cần nắm bắt được những nguyên lý cơ bản, nằm tại giao điểm của khoa học và kỹ thuật.

Nguồn gốc của công nghệ radar có thể được truy tìm từ đầu thế kỷ 20, với công trình tiên phong của nhà vật lý Nikola Tesla và các nhà khoa học khác nghiên cứu về đặc tính của sóng vô tuyến. Qua các năm, radar đã phát triển qua nhiều giai đoạn khác nhau, bắt đầu từ hệ thống radar “Chain Home” ban đầu, sau đó là những cải tiến trong công nghệ radar xung và radar sóng liên tục.

Gần đây, khái niệm Radar và Truyền thông Chức năng Kép (DFRC) đã xuất hiện từ lĩnh vực Chia sẻ Phổ Radar và Truyền thông (RCSS). Trong RCSS, hai hướng nghiên cứu chính đã phát triển: DFRC và Đồng Tồn tại Radar - Truyền thông (RCC). Hướng RCC liên quan chặt chẽ đến công nghệ Radio Nhận Thức (CR), tập trung vào việc quản lý sự can nhiễu giữa các hệ thống radar và truyền thông ở lớp vật lý của giao tiếp. Điều này bao gồm việc tối ưu hóa hiệu suất phát hiện radar đồng thời đảm bảo tuân thủ tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cộng can nhiễu (SINR) của truyền thông, hoặc ngược lại.

Ngược lại, khái niệm Radar và Truyền thông Chức năng Kép (DFRC) tham vọng hơn và đầy thách thức hơn trong việc triển khai. Nó tìm cách tích hợp các chức năng radar và truyền thông thông qua các phương pháp thiết kế sáng tạo, chẳng hạn như phát triển nền tảng phần cứng, phân bổ nguồn lực và áp dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến.

Nguyên lý cơ bản của radar dựa trên việc phát, lan truyền, phản xạ và thu nhận sóng vô tuyến. Các thành phần và nguyên tắc chính của hệ thống radar bao gồm:

Máy phát vô tuyến:

Tâm điểm của mọi hệ thống radar là máy phát vô tuyến, tạo ra và phát sóng vô tuyến vào không gian xung quanh. Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống radar, các sóng vô tuyến này có thể được phát dưới dạng sóng xung hoặc sóng liên tục.

Anten:

Anten đóng vai trò kép trong các hệ thống radar: chúng vừa truyền sóng vô tuyến vừa nhận tín hiệu phản xạ từ các vật thể mục tiêu. Hiệu suất và độ phân giải của hệ thống radar gắn liền với thiết kế của anten. Các loại anten khác nhau, bao gồm anten mở, anten sừng và anten mảng pha, được sử dụng để phù hợp với các ứng dụng radar khác nhau.

Lan truyền sóng vô tuyến:

Khi phát ra từ anten, sóng vô tuyến lan truyền trong không gian với tốc độ cụ thể. Chúng chịu ảnh hưởng của các hiện tượng như phản xạ, khúc xạ và tán xạ khi di chuyển qua không gian tự do hoặc bầu khí quyển.

Phản xạ mục tiêu:

Khi sóng vô tuyến gặp mục tiêu, một phần năng lượng của chúng bị hấp thụ bởi vật thể, trong khi phần năng lượng còn lại phản xạ trở lại hệ thống radar. Cường độ và đặc tính của tín hiệu phản xạ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và các đặc tính điện từ của mục tiêu.

Máy thu:

Máy thu trong hệ thống radar thu thập các tín hiệu phản xạ từ các vật thể mục tiêu. Nó chịu trách nhiệm khuếch đại, lọc và xử lý các tín hiệu này để trích xuất thông tin có giá trị, chẳng hạn như khoảng cách, tốc độ và hướng của mục tiêu.

Xử lý tín hiệu:

Xử lý tín hiệu là một yếu tố quan trọng trong công nghệ radar, bao gồm các kỹ thuật phân tích và diễn giải tín hiệu nhận được. Quá trình này bao gồm loại bỏ nhiễu, phát hiện mục tiêu, đo các đặc tính của chúng (chẳng hạn như khoảng cách, vận tốc và góc), và theo dõi chuyển động của chúng theo thời gian.

Hiển thị và diễn giải:

Giai đoạn cuối cùng trong hoạt động radar là trình bày dữ liệu đã được xử lý cho người dùng một cách rõ ràng và dễ hiểu. Điều này có thể bao gồm hiển thị các mục tiêu trên màn hình, tạo ra các cảnh báo, hoặc cung cấp các báo cáo phân tích chi tiết để hỗ trợ việc ra quyết định.