Semnalele Chirp sunt o modalitate ingenioasă de a rezolva o problemă practică în sistemele de ecolocaţie, cum ar fi radarul și sonarul. Figura 11-9 prezintă răspunsul în frecvență al sistemului chirp. Amplitudinea are o valoare constantă de unu, în timp ce faza este o parabolă:

Figura 11-9 Răspunsul în frecvenţă al sistemului chirp.
Magnitudinea este constantă, în timp ce faza este o parabolă.

Parametrul α introduce o pantă liniară în fază, adică deplasează pur și simplu răspunsul la impuls la stânga sau la dreapta, după cum doriți. Parametrul β controlează curbura fazei. Acești doi parametri trebuie să fie aleși astfel încât faza la frecvența 0.5 (adică k = N/2) să fie un multiplu de 2π. Amintiți-vă, ori de câte ori faza este manipulată direct, frecvența 0 și 0.5 trebuie să aibă ambele faza zero (sau un multiplu de 2π, care este același lucru).

Figura 11-10 arată un impuls care intră într-un sistem chirp și răspunsul la impuls care iese din sistem. Răspunsul la impuls este o explozie oscilantă care începe la o frecvență joasă și se schimbă la o frecvență înaltă în timp ce trece timpul. Acest lucru se numește semnal chirp pentru un motiv foarte simplu: sună ca o ciripit al unei păsări când este redat printr-un difuzor.

Caracteristica cheie a sistemului chirp este că este complet reversibil. Dacă rulați semnalul chirp printr-un sistem antichirp, semnalul este din nou transformat într-un impuls. Acest lucru necesită ca sistemul antichirp să aibă o magnitudine unu și faza opusă a sistemului chirp. După cum s-a discutat în ultimul capitolul, aceasta înseamnă că răspunsul la impuls al sistemului antichirp se găsește prin preformarea unei inversiuni stânga-dreapta a răspunsului la impuls al sistemului chirp. Interesant, dar pentru ce este bun?

Figura 11-10 Sistemul chirp.
Răspunsul la impuls al unui sistem chirp este un semnal chirp.

Luați în considerare modul în care funcționează un sistem radar. O explozie scurtă de energie de frecvență radio este emisă de la o antenă direcțională. Avioanele și alte obiecte reflectă o parte din această energie înapoi la un receptor radio situat lângă transmițător. Deoarece undele radio călătoresc cu o rată constantă, timpul scurs între semnalele transmis și recepționat furnizează distanța până la țintă. Aceasta aduce prima cerință pentru impuls: trebuie să fie cât mai scurt posibil. De exemplu, un impuls de 1 microsecundă oferă o explozie radio de aproximativ 300 de metri lungime. Aceasta înseamnă că informaţia de distanță pe care o obținem cu sistemul va avea o rezoluție de aproximativ aceeași lungime. Dacă vrem o rezoluție mai bună a distanței, avem nevoie de un impuls şi mai scurt.

A doua cerință este evidentă: dacă vrem să detectăm obiecte mai de departe, aveți nevoie de mai multă energie în impulsul trimis. Din păcate, mai multă energie și impuls mai scurt sunt cerințe contradictorii. Energia electrică necesară pentru a furniza un impuls este egală cu energia impulsului împărțită la lungimea impulsului. Necesitând mai multă energie și un impuls mai scurt, puterea electrică este un factor limitator al sistemului. Etajul de ieșire al unui emițător radio poate manevra doar atâta putere cât să nu-l distrugă.

Semnalele chirp oferă o modalitate de a depăşi această limitare. Înainte ca impulsul să ajungă la etajul final al emițătorului radio, el trece printr-un sistem chirp. În loc să arunce un impuls spre aeronava țintă, se utilizează un semnal chirp. După primirea ecoului chirp, semnalul este trecut printr-un sistem de antichirp, restabilind semnalul la un impuls. Acest lucru permite porțiunilor sistemului care măsoară distanța să vadă impulsuri scurte, în timp ce circuitele de manevrare a puterii văd semnale cu durată lungă. Acest tip de corector al formei de undă este o parte fundamentală a sistemelor radar moderne.