Physical basic of radar

Radio wave ေတြရဲ႕ scattering ဟာ Physical basic of radar မွာ အေျခခံၾကတဲ့ concept ျဖစ္ပါတယ္။ ကၽြန္ေတာ္တို႕ ပစ္မွတ္တစ္ခုကိုဖမ္းယူတဲ့အခါ အဲဒီပစ္မွတ္နဲ႕ ပတ္၀န္းက်င္အလႊာတစ္ခုခု (ဥပမာ - ေလထု၊ ေရထု အစရွိသျဖင့္) တို႕ရဲ႕ electric permeability, magnetic permeability နဲ႕ electroconductivity မတူညီမႈေၾကာင့္ ပစ္မွတ္ကိုထိရိုက္တဲ့အခါ Radio wave ေတြရဲ႕ scattering ဟာလည္း အမ်ိဳးမ်ိဳးကြဲျပားျခားနားေနပါတယ္။ scatter intensity (သို႔မဟုတ္) reflected intensity ဟာ ေအာက္ပါအခ်က္အလက္မ်ားေပၚမူတည္ေနပါတယ္။

-         ပစ္မွတ္ႏွင့္ ပတ္၀န္းက်င္အလႊာတုိ႕၏ electrical characteristic ကြဲျပားမႈပမာဏ

-         ပစ္မွတ္၏ ပံုသ႑ာန္

-         ပစ္မွတ္၏အရြယ္အစားႏွင့္ လႈိင္းအလ်ားတို႕၏ အခ်ိဳး

-         Radio wave ၏ polarization ။

Receiving antenna ၊ receiving device တို႕၏ အကူအညီႏွင့္ scattering ရဲ႕ အစိတ္အပို္င္း တစ္ခ်ိဳ႕ကို ဖမ္းယူၿပီး ပစ္မွတ္ရွိမရွိကို ဆံုးျဖတ္ႏုိင္ပါတယ္။ ဤနည္းအားျဖင့္ အရိုးရွင္းဆံုးေရဒါေတြဟာ transmitter ၊ transmitting antenna ၊ receiving antenna ၊ receiver ႏွင့္ output device တုိ႕ျဖင့္တည္းေဆာက္ထားပါတယ္္။ transmitter မွ radio signal ကို ထုတ္လုပ္ေပးၿပီး ၄င္းကို transmitting antenna မွ လႊင့္ထုတ္ပါတယ္္။ ပစ္မွတ္ႏွင့္ထိမွန္ၿပီး ျပန္လာေသာ scattering ရဲ႕ အစိတ္အပိုင္းတစ္ခ်ိဳ႕ကို receiving antenna မွဖမ္းယူၿပီး receiver တြင္ signal ရဲ႕ပါ၀ါကို ျမွင့္တင္ၿပီး transform ျပန္လုပ္ပါတယ္။ ထုိ႕ေနာက္ output device မွ ပစ္မွတ္ရွိမရွိကုိ ဆံုးျဖတ္ပါတယ္ ပံု(၁)။

 ပံု (၁) operating principle of simple radar

ေယဘူယ်အားျဖင့္ ဖမ္းမိတဲ့ signal ရဲ႕ amplitude (သို႔မဟုတ္ power) ဟာ နည္းေနၿပီး signal ကိုယ္တုိင္မွာလည္း random character ရွိေနတတ္ပါတယ္။ signal ရဲ႕ ပါ၀ါနည္းေနရျခင္းကေတာ့ မိမိဖမ္းလိုသည့္ပစ္မွတ္ဟာ ေ၀းကြာလြန္းျခင္း၊ propagation ျဖစ္ေနေသာအခ်ိန္တြင္ signal ရဲ႕ energy ကို က်ဆင္းျခင္းတုိ႕ေၾကာင့္ပဲျဖစ္ပါတယ္။ အဲဒါတင္မကပဲ ပစ္မွတ္ရဲ႕ အရြယ္အစားကလည္း reflected intensity ကိုလႊမ္းမိုးေနပါေသးတယ္။ ရႈပ္ေထြးေသာပံုသ႑ာန္ရွိတဲ့ ပစ္မွတ္ရဲ႕ က်ပန္းေရြ႕လ်ားမႈ ၊ multipath propagation ၊ signal ရဲ႕ amplitude ကို တိက်စြာတုိင္းတာႏုိင္မႈ မရွိျခင္း အစရွိတဲ့အခ်က္ေတြေၾကာင့္လည္း reflected signal ဟာ fluctuations ျဖစ္ေနေလ့ရွိပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ ေနာက္ဆံုးဖမ္းမိတဲ့အခ်ိန္မွာ signal ရဲ႕ intensity ေတြ၊ ေျပာင္းလဲမႈ ပံုသ႑ာန္ေတြဟာ disturbance ေတြ၊ noise ေတြနဲ႕ တူေနပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ ေရဒါတစ္လံုးရဲ႕ ပထမဆံုးနဲ႕ အေျခခံအက်ဆံုးအလုပ္က ပစ္မွတ္ရွိမရွိရွာေဖြျခင္း ပဲျဖစ္ပါတယ္။ ဒီအလုပ္ကို entrance realization လုိ႕ေခၚပါတယ္။ ဒီ statistic problem ကို detector ကေန အေကာင္းဆံုး algorithm ကုိအသံုးျပဳၿပီး ေျဖရွင္းပါတယ္။ detector processor အရည္အေသြးဟာ correct detection ရဲ႕ျဖစ္ႏုိင္ေျခ (D) နဲ႕ false-alarm probability (F) တုိ႕နဲ႕သက္ဆုိင္ေနပါတယ္။ D ဆုိတာကေတာ့ ပစ္မွတ္ရွိတဲ့အခ်ိန္ detector ကေန ပစ္မွတ္ရွိတယ္လုိ႕အမွန္ျပတဲ့ ျဖစ္ႏုိင္ေျချဖစ္ပါတယ္။ F ဆုိတာကေတာ့ ပစ္မွတ္ရွိတဲ့အခ်ိန္ detector ကေန ပစ္မွတ္မရွိဘူးလုိ႕မွားျပတဲ့ ျဖစ္ႏုိင္ေျချဖစ္ပါတယ္။ အဲေတာ့ရွင္းပါတယ္။ D မ်ားေလေလ ၊ F နည္းေလေလ detector ကေကာင္းေလေလပဲျဖစ္ပါတယ္။