ระบบเรดาร์ - ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของเรดาร์เรียกว่าปัจจัยด้านประสิทธิภาพของเรดาร์ ในบทนี้ให้เราพิจารณาเกี่ยวกับปัจจัยเหล่านั้น เรารู้ว่าต่อไปนี้standard form ของสมการช่วงเรดาร์ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการคำนวณช่วงสูงสุดของเรดาร์สำหรับข้อมูลจำเพาะที่กำหนด

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

ที่ไหน

$ P_t $ คือพลังสูงสุดที่ส่งโดยเรดาร์

$ G $ คือกำไรจากการส่งเสาอากาศ

$ \ sigma $ คือหน้าตัดเรดาร์ของเป้าหมาย

$ A_e $ คือรูรับแสงที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศรับสัญญาณ

$ S_ {min} $ คือพลังของสัญญาณขั้นต่ำที่ตรวจจับได้

จากสมการข้างต้นเราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้ conditions ควรได้รับการพิจารณาเพื่อให้ได้ระยะของเรดาร์สูงสุด

กำลังสูงสุดที่ส่งโดยเรดาร์ $ P_t $ ควรสูง
กำไรของเสาอากาศส่ง $ G $ ควรจะสูง
หน้าตัดเรดาร์ของเป้าหมาย $ \ sigma $ ควรสูง
รูรับแสงที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศรับ $ A_e $ ควรสูง
พลังของสัญญาณขั้นต่ำที่ตรวจจับได้ $ S_ {min} $ ควรอยู่ในระดับต่ำ

เป็นการยากที่จะทำนายช่วงของเป้าหมายจากรูปแบบมาตรฐานของสมการช่วงเรดาร์ ซึ่งหมายความว่าระดับความแม่นยำที่กำหนดโดยสมการช่วงเรดาร์เกี่ยวกับช่วงของเป้าหมายนั้นน้อยกว่า เนื่องจากพารามิเตอร์เช่น Radar cross section ของเป้าหมาย $ \ sigma $ และสัญญาณที่ตรวจจับได้ขั้นต่ำ $ S_ {min} $ คือstatistical in nature.

สัญญาณขั้นต่ำที่ตรวจจับได้

หากสัญญาณสะท้อนมีกำลังไฟต่ำสุดการตรวจจับสัญญาณนั้นโดยเรดาร์เรียกว่า minimum detectable signal. ซึ่งหมายความว่าเรดาร์ไม่สามารถตรวจจับสัญญาณสะท้อนได้หากสัญญาณนั้นมีพลังงานน้อยกว่ากำลังไฟฟ้าขั้นต่ำ

โดยทั่วไปแล้ว Radar จะรับสัญญาณสะท้อนพร้อมกับสัญญาณรบกวน หากใช้ค่าขีด จำกัด สำหรับการตรวจจับการมีอยู่ของเป้าหมายจากสัญญาณที่ได้รับการตรวจจับนั้นจะเรียกว่าthreshold detection.

เราต้องเลือกค่าเกณฑ์ที่เหมาะสมตามความแรงของสัญญาณที่ตรวจพบ

ควรเลือกค่าเกณฑ์ที่สูงเมื่อความแรงของสัญญาณที่จะตรวจจับได้สูงเพื่อที่จะกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการที่มีอยู่ในนั้น
ในทำนองเดียวกันควรเลือกค่าขีด จำกัด ต่ำเมื่อความแรงของสัญญาณที่ตรวจพบต่ำ

ดังต่อไปนี้ figure แสดงให้เห็นถึงแนวคิดนี้ -

ก typical waveformของเครื่องรับเรดาร์แสดงในรูปด้านบน แกน x และแกน y แทนเวลาและแรงดันไฟฟ้าตามลำดับ ค่า rms ของสัญญาณรบกวนและค่าขีด จำกัด จะแสดงด้วยเส้นประในรูปด้านบน

เราได้พิจารณาสามจุดคือ A, B & C ในรูปด้านบนเพื่อระบุการตรวจจับที่ถูกต้องและการตรวจจับที่ขาดหายไป

ค่าของสัญญาณที่จุด A มากกว่าค่าเกณฑ์ ดังนั้นจึงเป็นvalid detection.
ค่าของสัญญาณที่จุด B เท่ากับค่าเกณฑ์ ดังนั้นจึงเป็นvalid detection.
แม้ว่าค่าของสัญญาณที่จุด C จะใกล้เคียงกับค่า threshold แต่ก็เป็นค่า missing detection. เนื่องจากค่าของสัญญาณที่จุด C น้อยกว่าค่าเกณฑ์

ดังนั้นคะแนน A & B คือการตรวจจับที่ถูกต้อง ในขณะที่จุด C คือการตรวจจับที่หายไป

ตัวรับสัญญาณรบกวน

หากเครื่องรับสร้างส่วนประกอบสัญญาณรบกวนเข้าไปในสัญญาณซึ่งได้รับที่เครื่องรับสัญญาณรบกวนชนิดนั้นจะเรียกว่าสัญญาณรบกวนของเครื่องรับ receiver noiseเป็นส่วนประกอบที่ไม่ต้องการ เราควรพยายามกำจัดมันด้วยความระมัดระวัง

อย่างไรก็ตามมีสัญญาณรบกวนชนิดหนึ่งที่เรียกว่าสัญญาณรบกวนจากความร้อน เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอิเล็กตรอนในการนำกระแสไฟฟ้า ในทางคณิตศาสตร์เราสามารถเขียนได้thermal noise power, $ N_i $ ผลิตที่ผู้รับเป็น -

$$ N_i = KT_oB_n $$

ที่ไหน

$ K $ คือค่าคงที่ของ Boltzmann และเท่ากับ $ 1.38 \ คูณ 10 ^ {- 23} J / deg $

$ T_o $ คืออุณหภูมิสัมบูรณ์และเท่ากับ $ 290 ^ 0K $

$ B_n $ คือความกว้างของแถบรับ

ร่างของบุญ

Figure of Merit, F คืออะไรนอกจากอัตราส่วนของอินพุต SNR, $ (SNR) _i $ และเอาต์พุต SNR, $ (SNR) _o $ ในทางคณิตศาสตร์สามารถแสดงเป็น -

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

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

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

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

แทน $ N_i = KT_oB_n $ ในสมการข้างบน

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

กำลังสัญญาณอินพุตจะมีค่าต่ำสุดเมื่อเอาต์พุต SNR มีค่าต่ำสุด

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

แทนที่ $ S_ {min} $ ข้างบนในรูปแบบมาตรฐานของสมการช่วงเรดาร์ต่อไปนี้

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

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

กำลังสูงสุดที่ส่งโดยเรดาร์ $ P_t $ ควรจะสูง
กำไรของเสาอากาศส่ง $ G $ ควรจะสูง
หน้าตัดเรดาร์ของเป้าหมาย $ \ sigma $ ควรสูง
รูรับแสงที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศรับ $ A_e $ ควรสูง
รูปของบุญ F ควรอยู่ในระดับต่ำ
แบนด์วิดท์ของตัวรับ $ B_n $ ควรต่ำ