Systemy radarowe - czynniki wydajności
Czynniki, które wpływają na działanie radaru, są znane jako czynniki wydajności radaru. W tym rozdziale omówimy te czynniki. Wiemy, że następującestandard form równania zasięgu radaru, które jest przydatne do obliczenia maksymalnego zasięgu radaru dla określonych specyfikacji.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
Gdzie,
$ P_t $ jest mocą szczytową przesyłaną przez radar
$ G $ to zysk z transmitowania anteny
$ \ sigma $ to przekrój poprzeczny celu przez radar
$ A_e $ to efektywna szczelina anteny odbiorczej
$ S_ {min} $ to moc minimalnego wykrywalnego sygnału
Z powyższego równania możemy wywnioskować, że co następuje conditions należy wziąć pod uwagę, aby uzyskać maksymalny zasięg radaru.
- Moc szczytowa transmitowana przez radar $ P_t $ powinna być wysoka.
- Zysk anteny nadawczej $ G $ powinien być wysoki.
- Przekrój radaru celu $ \ sigma $ powinien być duży.
- Efektywna apertura anteny odbiorczej $ A_e $ powinna być wysoka.
- Moc minimalnego wykrywalnego sygnału $ S_ {min} $ powinna być niska.
Trudno jest przewidzieć zasięg celu na podstawie standardowej postaci równania zasięgu radaru. Oznacza to, że stopień dokładności zapewniany przez równanie zasięgu radaru w odniesieniu do zasięgu celu jest mniejszy. Ponieważ parametry takie jak przekrój radaru celu, $ \ sigma $ i minimalny wykrywalny sygnał, $ S_ {min} $ sąstatistical in nature.
Minimalny wykrywalny sygnał
Jeśli sygnał echa ma minimalną moc, wykrycie tego sygnału przez radar jest znane jako minimum detectable signal. Oznacza to, że Radar nie może wykryć sygnału echa, jeśli ten sygnał ma mniejszą moc niż moc minimalna.
Ogólnie rzecz biorąc, Radar oprócz szumu odbiera sygnał echa. Jeśli wartość progowa jest używana do wykrywania obecności celu na podstawie odebranego sygnału, wówczas wywoływana jest ta detekcjathreshold detection.
Musimy dobrać odpowiednią wartość progową w oparciu o siłę sygnału, który ma być wykryty.
Wysoką wartość progową należy wybrać, gdy siła sygnału, który ma być wykrywany jest wysoka, tak aby wyeliminować niepożądany sygnał szumu w nim obecny.
Podobnie, niską wartość progową należy wybrać, gdy siła sygnału, który ma być wykryty, jest niska.
Następujące figure ilustruje tę koncepcję -
ZA typical waveformOdbiornika radaru pokazano na powyższym rysunku. Oś X i oś Y reprezentują odpowiednio czas i napięcie. Wartość skuteczną szumu i wartość progową zaznaczono liniami przerywanymi na powyższym rysunku.
Rozważyliśmy trzy punkty, A, B i C na powyższym rysunku, aby zidentyfikować prawidłowe i brakujące wykrycia.
Wartość sygnału w punkcie A jest większa niż wartość progowa. Dlatego jest to plikvalid detection.
Wartość sygnału w punkcie B jest równa wartości progowej. Dlatego jest to plikvalid detection.
Mimo że wartość sygnału w punkcie C jest bliższa wartości progowej, jest to a missing detection. Ponieważ wartość sygnału w punkcie C jest mniejsza niż wartość progowa.
Zatem punkty A i B są prawidłowymi wykryciami. Natomiast punkt C jest brakującym wykrywaniem.
Hałas odbiornika
Jeśli odbiornik generuje składową szumu w sygnale, który jest odbierany przez odbiornik, wówczas ten rodzaj szumu jest nazywany szumem odbiornika. Plikreceiver noisejest niepożądanym komponentem; powinniśmy spróbować go wyeliminować, stosując pewne środki ostrożności.
Jednak istnieje jeden rodzaj hałasu, który jest znany jako szum termiczny. Występuje w wyniku ruchu termicznego elektronów przewodzących. Matematycznie możemy pisaćthermal noise power, $ N_i $ wyprodukowane w odbiorniku jako -
$$ N_i = KT_oB_n $$
Gdzie,
$ K $ jest stałą Boltzmanna i wynosi 1,38 $ \ razy 10 ^ {- 23} J / deg $
$ T_o $ to temperatura bezwzględna i wynosi 290 $ ^ 0K $
$ B_n $ to szerokość pasma odbiornika
Figura zasługi
Plik Figure of Merit, F to nic innego jak stosunek wejściowego SNR, $ (SNR) _i $ i wyjściowego SNR, $ (SNR) _o $. Matematycznie można to przedstawić jako -
$$ F = \ frac {(SNR) _i} {(SNR) _o} $$
$$ \ Rightarrow F = \ frac {S_i / N_i} {S_o / N_o} $$
$$ \ Rightarrow F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$
$$ \ Rightarrow S_i = \ frac {FN_iS_o} {N_o} $$
Zastąp, $ N_i = KT_oB_n $ w powyższym równaniu.
$$ \ Rightarrow S_i = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) $$
Moc sygnału wejściowego będzie miała wartość minimalną, gdy SNR wyjścia ma wartość minimalną.
$$ \ Rightarrow S_ {min} = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min} $$
Zastąp powyższe $ S_ {min} $ w następującej standardowej postaci równania zasięgu radaru.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
$$ \ Rightarrow R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min }} \ right] ^ {1/4} $$
Z powyższego równania możemy wywnioskować, że co następuje conditions należy wziąć pod uwagę, aby uzyskać maksymalny zasięg radaru.
- Moc szczytowa transmitowana przez radar, $ P_t $, powinna być wysoka.
- Zysk anteny nadawczej $ G $ powinien być wysoki.
- Przekrój radaru celu $ \ sigma $ powinien być duży.
- Efektywna apertura anteny odbiorczej $ A_e $ powinna być wysoka.
- Wartość zasługi F powinna być niska.
- Szerokość pasma odbiornika $ B_n $ powinna być niska.