llmavalvonta-, sotilastutkista ym tutkista.
Liite 1:
Koostin tiiviin tutkatietopaketin tutkateniikasta 1990-luvulla elektroniikkaa ymmärtäville vierailijoille esittelyä varten, mutta vain kerran sitä käytin. Jospa siitä olisi joillekin iloa täällä, jotka tuntevat elektroniikkaa. Se kattaa vain osan tyypeistä ja tutkasovelluksista, eikä viimeistä tekniikkaa siinä ei ole mukana. Joitakin pieniä päivityksiå olen tehnyt vuosien varrella - tänään viimeksi.
Toisena esityksenä FFT-suodatin
......
FFT-suodattimen kuvausta 22.03.2026
FT-suodatin (Fourier Transform) on nopeussuodatin tuulen liikuttaman sateen ja silpun kaiun poistamiseksi.
Laitoin tähän piirtämäni kuvan kirjan Merrill Skolnik: Introduction to Radar Systems muutamalla sanalla kuvatusta FT-suodattimesta (ei kuvaa). (Vain lyijykynäpiirros valitettavasti.) Kuvaus on tulkintani suodattimen toiminnasta muistiinpanoistani pääteltynä. Minulla ei ole tuota kirjaa, etten voi varmentaa tietoja.
Mikroprosessorilla toteutettuna sitä sanotaan FFT-suodattimeksi (Fast Fourien Transform). (Fast-sana on harhaanjohtava, kun sillä tarkoitetaan vain laskenta-algoritmin ”sievennystä” termejä vähentämällä tarkkuuden yhtään kärsimättä.)
liitte2: kuva FFT-suodattimesta
Esimerkki on 4-kanavaisesta FT-suodattimesta, mutta käytössä on käsittääkseni vain 8-kanavaisia.
Liikkuva sade ja silppu voidaan FT-suodattimella sammuttaa vastaavalla periaatteella kuin MTI sammuttaa kiintomaalit. Verrataan liikkuvan sateen tai silpun kaikua peräkkäisten toistotaajuuden pituisten viiveiden ketjussa (3 viivelinjaa) viivästettyihin aikaisempien toistojaksojen kaikuihin. (Miksi viivelinjoja on 3, kun MTI:ssä riittää 2 linjaa? Olisinko tulkinnut Skolnikia väärin ja lisännyt yhden ”omasta päästäni”?).
Kohteen nopeuden aiheuttama doppler-taajuuden muutos kaiun vaiheessa voi olla maksimissaan 360°. Viivästetyt kaiut ja suoraan tuleva kaiku syötetään FT-suodatinmatriisiin, jossa kaikujen vaiheita kierretään neljässä vaihesiirtimessä 90° asteen välein (8-kanavaisessa 45° asteen välein), koska kaiun vaihe siirtyy kohteen liikkeen suunnasta riippuen jokaisella toistojaksolla eteenpäin tai taaksepäin. Jos tuota siirtoa ei tehtäisi, vain liikkumattoman kohteen viivästetyllä ja suoraan tulevalla kaiulla olisi sama vaihe, (vrt MTI). Nyt jossakin 90° (45°) kerrannaiselle sattuvassa kanavassa kaikujen vaihe sattuu likimain samaksi, ja sammuttimeen vastakkaisvaiheisina syötettynä kaiku sammuu riittävän heikoksi. Jos kohde lähestyy vaikka ≈90° vaihe-erolla, se sammuu 90° asteen kanavassa, mutta jos se loittonee ≈90° vaihe-erolla, se sammuu 270° kanavassa.
Peräkkäisten pyyhkäisyjen kaikusignaalit nopeutensa perusteella samavaiheisina siis valikoituvat yhteen neljästä (8:sta) kanavasta, jossa ne sammutetaan, mutta samassa kanavassa lentokonekaiut erivaiheisina eivät sammu (vrt MTI), vaan ilmaistaan kanavakohtaisessa CFAR-ilmaisimessa. Toistotaajuus pitää pysyä vakiona riittävän monen pyyhkäisyn ajan (”burstin” ajan) - riittäneekö 4, jos 3 viivelinjaa? Sokeille nopeuksille osuvat kaiut saadaan näkyviin burstin vaihtuessa.
Muissa kanavissa sade- ja silppukaiut erivaiheisina eivät sammu, mutta kunkin kanavan CFAR ilmaisin ei niitä liian pitkinä tasalatvaisina kaikuina ilmaise. (Jossakin toisessa nopeuskanavassa lekokaikukin sammuu vaiheesta riippuen, mutta sillä ei ole merkitystä, kun se ilmaistaan sade-silppu sammutuskanavassa).
CFAR-ilmaisimien lähdöt yhdistetään ja vain lekomaali siis pääsee näytöllä ja ym jälkikäsittelyyn.
FFT-8 suodatinta käytettäessä alakulmilla, kiintomaaleja ei epähomogeenisuuden vuoksi kannata FFT-suodattaa, vaan ne poistetaan MTI-suodattimella. Tästä syystä FFT-suodattimen ala- ja ylä-päästä jätetään vastaava alue käyttämättä (alapäässä kohti ja yläpäässä poispäin tapahtuva liike). Suodattimen alin ja ylin kanava jätetään siis käyttämättä, ja koko suodatinkaista siirretään 2π/16-kulman (22,5°) verran ylöspäin, jolloin ala- ja yläpäästä jää yhtä suuret kaistat MTI:n hoidettavaksi.
Liitteet:
- Tutkatekniikkaa.pdf
- (297.67 KiB) Tiedosto ladattu 15 kertaa
- FFT-suodatinpiirros jpg.jpg (340.51 KiB) Katsottu 193 kertaa
Tuossa edellisen viestini liitteessä FFT-suodattimesta puhuin läpiä päähäni.
8-kanavaisessa FFT-suodatimessa käsittääkseni tarvitaan tulevalle signaalille 7 viivelinjaa, vaikka MTI kolmella viivelijalla pärjääkin.
Liitteessä FFT-suodattimesta korjattu versio
Nuo piirrokseni vaiheenkiertäjien kiertokulmat vähän ihmetyttävät, enkä muista sainko ne Skolnikista vai päättelinkö itse. Esim lähtökanavassa F2(90°) kolmannen viivelinjan signaalia kierrettäisiin -270 astetta???. Minusta maksmikiertokulma pitäisi olla 180° tai -180°, kun katsoo lähtökanavien sinikäyrien puolikkaiden kuvaa.
(Tekoäly näyttäisi olevan älyttömän kiinnostunut tuosta FFT-piirroksesta, nyt 46 kertaa katsottu, hahhah.)
8-kanavaisessa FFT-suodatimessa käsittääkseni tarvitaan tulevalle signaalille 7 viivelinjaa, vaikka MTI kolmella viivelijalla pärjääkin.
Liitteessä FFT-suodattimesta korjattu versio
Nuo piirrokseni vaiheenkiertäjien kiertokulmat vähän ihmetyttävät, enkä muista sainko ne Skolnikista vai päättelinkö itse. Esim lähtökanavassa F2(90°) kolmannen viivelinjan signaalia kierrettäisiin -270 astetta???. Minusta maksmikiertokulma pitäisi olla 180° tai -180°, kun katsoo lähtökanavien sinikäyrien puolikkaiden kuvaa.
(Tekoäly näyttäisi olevan älyttömän kiinnostunut tuosta FFT-piirroksesta, nyt 46 kertaa katsottu, hahhah.)
Liitteet:
jatkoa edelliseen kommenttiini
Ai taisin taas ajatella väärin kanava F2 kulmasta -270 astetta, sillä sen summaajaan Z2 vaiheet pitää kääntää niin, että summaajassa ne vastakkaisvaiheisina sammuvat.
Ai taisin taas ajatella väärin kanava F2 kulmasta -270 astetta, sillä sen summaajaan Z2 vaiheet pitää kääntää niin, että summaajassa ne vastakkaisvaiheisina sammuvat.
Korjattu versio FFT-suodattimesta
Valitettavasti töppäsin vielä edellisessäkin versiossa - onneksi sain pätevältä tutkamieheltä neuvoja.
Miksi avasin tämän aiheen vaikka oppikirjaa ei ole nyt käytettävissä, johtuu siitä, että aihetta pidetään ellei liian vaikeana, niin ainakin outona, että sitä vierastetaan. Esityksessäni voi olla vieläkin tarvetta kritiikkiin, ja otan sen huomioon. Yhtään kommenttia muilta ei ole vielä tullut.
Valitettavasti töppäsin vielä edellisessäkin versiossa - onneksi sain pätevältä tutkamieheltä neuvoja.
Miksi avasin tämän aiheen vaikka oppikirjaa ei ole nyt käytettävissä, johtuu siitä, että aihetta pidetään ellei liian vaikeana, niin ainakin outona, että sitä vierastetaan. Esityksessäni voi olla vieläkin tarvetta kritiikkiin, ja otan sen huomioon. Yhtään kommenttia muilta ei ole vielä tullut.
Liitteet:
FFT-suodattimen kuvauksen päivitys
Piirroksessani olikin karmea virhe siinä sammutuskäppyrässä piirroksen oikeassa alakulmassa.
Sammuttimien F-lähdöissä järjestys oli väärin. Oikea järjestys on tietysti F4,F1,F2,F3,F4.
F4 on kahteen kertaan, kun 0 astetta ja 360 astetta on sama - se menee silloin puoliksi alku- ja loppupään kanssa.
Piirroksessani olikin karmea virhe siinä sammutuskäppyrässä piirroksen oikeassa alakulmassa.
Sammuttimien F-lähdöissä järjestys oli väärin. Oikea järjestys on tietysti F4,F1,F2,F3,F4.
F4 on kahteen kertaan, kun 0 astetta ja 360 astetta on sama - se menee silloin puoliksi alku- ja loppupään kanssa.
Liitteet:
Hei
Sori kun lähetin virheellisen piirroksen FFT:n esityksessä.
Sammutuskäyrien piirroksessa laitoin fd taajuusakseliin 1/T kerrannaisia, jotka oli hatusta vedettyä huuhaata. Alkuperäiseen piirrokseen olin merkinnyt 360 asteen kohdalle 1/T, mutta sekään ei taida pitää paikkaansa - miksi vaiheenkierto olisi sidottu pyyhkäisyn aikaan?
Sori kun lähetin virheellisen piirroksen FFT:n esityksessä.
Sammutuskäyrien piirroksessa laitoin fd taajuusakseliin 1/T kerrannaisia, jotka oli hatusta vedettyä huuhaata. Alkuperäiseen piirrokseen olin merkinnyt 360 asteen kohdalle 1/T, mutta sekään ei taida pitää paikkaansa - miksi vaiheenkierto olisi sidottu pyyhkäisyn aikaan?
Liitteet:
Sori. Höppänämoodi kytkeytyi päälle edellisessä päivityksessä, kun tein väärän muutoksen piirrokseen FFT-suodattimen läpäisykäyrän F1 - F4 järjestykseen. Siirsin nuo merkinnät käyrän alapuolelle oikaan järjestykseen, johon ne loogisesti paremmin kuuluvat.
Erään tutka-asiantuntijan opastuksella tein vielä useita muutoksia FFT-suodattimen kuvaukseeni.
Erään tutka-asiantuntijan opastuksella tein vielä useita muutoksia FFT-suodattimen kuvaukseeni.
Liitteet:
Vielä muutos FFT-suodattimen kuvaukseen. Tuossa sinisellä on FFT-suodattimen toimintafilosofia
FFT-4 suodattimen 4-kanavaisessa matriisissa viivästettyjen kaikujen ja suoraan tulleen kaiun vaiheita kierretään neljässä vaihesiirtimessä 90° asteen välein, eli kulmat ovat 0°, 90°, 180°, 270°, (FFT-8:ssa kierto 45° asteen välein). Jos kohteen lähestyessä suoraan tulevan kaiun ja viivästetyn kaiun vaihe-ero on esim välillä +80° – +100°, viivästetyn kaiun vaihetta kun kierretään eteenpäin 90°, kaiun vaihe saadaan 90° kierretyn kanavan sammutuskaistan alueelle. Jos kohde etääntyy yhtä suurella nopeudella, nuo kulmat ovat miinusmerkkisiä, ja viivästettyä signaalia kierrettäessä 270°, kaiun vaihe saadaan 270° kierretyn kanavan sammutuskaistan alueelle.
FFT-4 suodattimen 4-kanavaisessa matriisissa viivästettyjen kaikujen ja suoraan tulleen kaiun vaiheita kierretään neljässä vaihesiirtimessä 90° asteen välein, eli kulmat ovat 0°, 90°, 180°, 270°, (FFT-8:ssa kierto 45° asteen välein). Jos kohteen lähestyessä suoraan tulevan kaiun ja viivästetyn kaiun vaihe-ero on esim välillä +80° – +100°, viivästetyn kaiun vaihetta kun kierretään eteenpäin 90°, kaiun vaihe saadaan 90° kierretyn kanavan sammutuskaistan alueelle. Jos kohde etääntyy yhtä suurella nopeudella, nuo kulmat ovat miinusmerkkisiä, ja viivästettyä signaalia kierrettäessä 270°, kaiun vaihe saadaan 270° kierretyn kanavan sammutuskaistan alueelle.
Liitteet: