레이더 시스템-성능 요인

레이더의 성능에 영향을 미치는 요소를 레이더 성능 요소라고합니다. 이 장에서는 이러한 요인에 대해 논의하겠습니다. 우리는 다음을 알고 있습니다standard form 주어진 사양에 대한 Radar의 최대 범위를 계산하는 데 유용합니다.

$$ R_ {최대} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$

어디,

$ P_t $는 레이더가 전송하는 최대 전력입니다.

$ G $는 안테나 전송의 이득입니다.

$ \ sigma $는 타겟의 레이더 단면입니다.

$ A_e $는 수신 안테나의 유효 구경입니다.

$ S_ {min} $는 감지 가능한 최소 신호의 거듭 제곱입니다.

위의 방정식에서 우리는 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. conditions 레이더의 범위를 최대로 얻기 위해 고려해야합니다.

  • 레이더 $ P_t $가 전송하는 최대 전력은 높아야합니다.
  • 송신 안테나 $ G $의 이득이 높아야합니다.
  • 타겟 $ \ sigma $의 레이더 단면이 높아야합니다.
  • 수신 안테나 $ A_e $의 유효 구경은 높아야합니다.
  • 감지 가능한 최소 신호 $ S_ {min} $의 전력이 낮아야합니다.

레이더 범위 방정식의 표준 형식으로는 표적의 범위를 예측하기가 어렵습니다. 즉, 표적 범위에 대한 레이더 범위 방정식이 제공하는 정확도가 더 낮습니다. 타겟의 레이더 단면적, $ \ sigma $ 및 최소 감지 신호 $ S_ {min} $와 같은 매개 변수는statistical in nature.

감지 가능한 최소 신호

에코 신호에 최소 전력이있는 경우 레이더에서 해당 신호를 감지하는 것은 minimum detectable signal. 즉, 신호의 전력이 최소 전력보다 적 으면 레이더가 에코 신호를 감지 할 수 없습니다.

일반적으로 레이더는 노이즈와 함께 에코 신호를 수신합니다. 임계 값이 수신 된 신호에서 타겟의 존재를 감지하는 데 사용되는 경우 해당 감지가 호출됩니다.threshold detection.

감지 할 신호의 강도에 따라 적절한 임계 값을 선택해야합니다.

  • 감지 할 신호의 강도가 높을 때 높은 임계 값을 선택하여 원하지 않는 노이즈 신호를 제거해야합니다.

  • 마찬가지로 감지 할 신호의 강도가 낮을 ​​때 낮은 임계 값을 선택해야합니다.

다음과 같은 figure 이 개념을 설명합니다-

typical waveform레이더 수신기의 그림은 위의 그림과 같습니다. x 축과 y 축은 각각 시간과 전압을 나타냅니다. 노이즈의 실효 값과 임계 값은 위 그림에서 점선으로 표시되어 있습니다.

유효한 탐지와 누락 된 탐지를 식별하기 위해 위 그림에서 A, B, C의 세 지점을 고려했습니다.

  • 지점 A의 신호 값이 임계 값보다 큽니다. 따라서valid detection.

  • 지점 B의 신호 값은 임계 값과 같습니다. 따라서valid detection.

  • 지점 C의 신호 값이 임계 값에 가까워도 missing detection. 왜냐하면 지점 C의 신호 값이 임계 값보다 작기 때문입니다.

따라서 포인트 A와 B는 유효한 탐지입니다. 반면 지점 C는 누락 된 감지입니다.

수신기 소음

수신기가 신호에 잡음 성분을 생성하여 수신기에서 수신하는 경우 이러한 종류의 잡음을 수신기 잡음이라고합니다. 그만큼receiver noise원치 않는 구성 요소입니다. 몇 가지 예방 조치를 통해이를 제거해야합니다.

그러나 열 잡음으로 알려진 한 종류의 잡음이 있습니다. 전도 전자의 열 운동으로 인해 발생합니다. 수학적으로 우리는thermal noise power, 수신자에서 생성 된 $ N_i $-

$$ N_i = KT_oB_n $$

어디,

$ K $는 Boltzmann의 상수이고 $ 1.38 \ times 10 ^ {-23} J / deg $와 같습니다.

$ T_o $는 절대 온도이며 $ 290 ^ 0K $와 같습니다.

$ B_n $은 수신기 대역폭입니다.

공로의 그림

그만큼 Figure of Merit, F는 입력 SNR, $ (SNR) _i $ 및 출력 SNR, $ (SNR) _o $의 비율입니다. 수학적으로 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$$ F = \ frac {(SNR) _i} {(SNR) _o} $$

$$ \ 오른쪽 화살표 F = \ frac {S_i / N_i} {S_o / N_o} $$

$$ \ 오른쪽 화살표 F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$

$$ \ Rightarrow S_i = \ frac {FN_iS_o} {N_o} $$

위 방정식에서 $ N_i = KT_oB_n $를 대입합니다.

$$ \ Rightarrow S_i = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) $$

출력 SNR이 최소값 일 때 입력 신호 전력은 최소값을 갖게됩니다.

$$ \ Rightarrow S_ {min} = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min} $$

다음 표준 형식의 레이더 범위 방정식에서 위의 $ S_ {min} $를 대체합니다.

$$ R_ {최대} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$

$$ \ Rightarrow R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min }} \ 오른쪽] ^ {1/4} $$

위의 방정식에서 우리는 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. conditions 레이더의 범위를 최대로 얻기 위해 고려해야합니다.

  • 레이더가 전송하는 최대 전력, $ P_t $는 높아야합니다.
  • 송신 안테나 $ G $의 이득이 높아야합니다.
  • 타겟 $ \ sigma $의 레이더 단면이 높아야합니다.
  • 수신 안테나 $ A_e $의 유효 구경은 높아야합니다.
  • 성능 지수 F는 낮아야한다.
  • 수신기 대역폭 $ B_n $이 낮아야합니다.