Радиолокационные системы - факторы производительности

Факторы, которые влияют на производительность радара, известны как факторы производительности радара. В этой главе давайте обсудим эти факторы. Мы знаем, что следующиеstandard form уравнения дальности действия радара, которое полезно для расчета максимальной дальности действия радара для заданных характеристик.

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

Где,

$ P_t $ - пиковая мощность, передаваемая радаром.

$ G $ - коэффициент усиления передающей антенны.

$ \ sigma $ - радиолокационное сечение цели.

$ A_e $ - эффективная апертура приемной антенны.

$ S_ {min} $ - мощность минимально обнаруживаемого сигнала

Из приведенного выше уравнения можно сделать вывод, что следующее conditions следует учитывать, чтобы получить максимальную дальность действия радара.

• Пиковая мощность, передаваемая радаром $ P_t $, должна быть высокой.
• Коэффициент усиления передающей антенны $ G $ должен быть высоким.
• Радиолокационное сечение цели $ \ sigma $ должно быть высоким.
• Эффективная апертура приемной Антенны $ A_e $ должна быть большой.
• Мощность минимально обнаруживаемого сигнала $ S_ {min} $ должна быть низкой.

Трудно предсказать дальность до цели из стандартной формы уравнения дальности радара. Это означает, что степень точности, обеспечиваемая уравнением дальности радара относительно дальности цели, меньше. Поскольку такие параметры, как сечение цели, $ \ sigma $ и минимальный обнаруживаемый сигнал, $ S_ {min} $ равныstatistical in nature.

Минимальный обнаруживаемый сигнал

Если эхо-сигнал имеет минимальную мощность, обнаружение этого сигнала радаром называется minimum detectable signal. Это означает, что радар не может обнаружить эхо-сигнал, если этот сигнал имеет меньшую мощность, чем минимальная мощность.

Как правило, радар принимает эхо-сигнал в дополнение к шуму. Если пороговое значение используется для обнаружения присутствия цели по принятому сигналу, то это обнаружение называетсяthreshold detection.

Мы должны выбрать правильное пороговое значение в зависимости от силы обнаруживаемого сигнала.

• Если мощность детектируемого сигнала высока, следует выбирать высокое пороговое значение, чтобы исключить присутствующий в нем нежелательный шумовой сигнал.

• Точно так же следует выбрать низкое пороговое значение, когда мощность обнаруживаемого сигнала низкая.

Следующее figure иллюстрирует эту концепцию -

А typical waveformрадиолокационного приемника показан на рисунке выше. Ось x и ось y представляют время и напряжение соответственно. Среднеквадратичное значение шума и пороговое значение обозначены пунктирными линиями на рисунке выше.

Мы рассмотрели три точки, A, B и C на приведенном выше рисунке, для идентификации действительных и отсутствующих обнаружений.

• Значение сигнала в точке A больше порогового значения. Следовательно, этоvalid detection.

• Значение сигнала в точке B равно пороговому значению. Следовательно, этоvalid detection.

• Несмотря на то, что значение сигнала в точке C ближе к пороговому значению, это missing detection. Потому что значение сигнала в точке C меньше порогового значения.

Итак, точки A и B являются действительными обнаружениями. Тогда как точка C - это пропущенное обнаружение.

Шум приемника

Если приемник создает шумовую составляющую в сигнале, который принимается приемником, то такой шум известен как шум приемника. Вreceiver noiseявляется нежелательным компонентом; мы должны попытаться устранить это с некоторыми предосторожностями.

Однако существует один вид шума, известный как тепловой шум. Это происходит за счет теплового движения электронов проводимости. Математически мы можем написатьthermal noise power, $ N_i $ создается на приемнике как -

$$ N_i = KT_oB_n $$

Где,

$ K $ - постоянная Больцмана, она равна $ 1,38 \ times 10 ^ {- 23} Дж / град $.

$ T_o $ - абсолютная температура, равная $ 290 ^ 0K $.

$ B_n $ - ширина полосы приемника

Рисунок заслуг

В Figure of Merit, F - не что иное, как отношение входного SNR $ (SNR) _i $ и выходного SNR $ (SNR) _o $. Математически это можно представить как -

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

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

$$ \ Rightarrow F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$

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

Замените, $ N_i = KT_oB_n $ в приведенном выше уравнении.

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

Мощность входного сигнала будет иметь минимальное значение, когда выходное отношение сигнал / шум имеет минимальное значение.

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

Замените указанное выше $ S_ {min} $ в следующей стандартной форме уравнения дальности действия радара.

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

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

Из приведенного выше уравнения можно сделать вывод, что следующее conditions следует учитывать, чтобы получить максимальную дальность действия радара.

• Пиковая мощность, передаваемая радаром, $ P_t $ должна быть высокой.
• Коэффициент усиления передающей антенны $ G $ должен быть высоким.
• Радиолокационное сечение цели $ \ sigma $ должно быть высоким.
• Эффективная апертура приемной Антенны $ A_e $ должна быть большой.
• Показатель качества F должен быть низким.
• Полоса пропускания приемника $ B_n $ должна быть низкой.