Hệ thống radar - Yếu tố hiệu suất

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của Radar được gọi là hệ số hiệu suất của Radar. Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về những yếu tố đó. Chúng tôi biết rằng những điều saustandard form của phương trình phạm vi Radar, hữu ích để tính toán phạm vi tối đa của Radar cho các thông số kỹ thuật nhất định.

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

Ở đâu,

$ P_t $ là công suất đỉnh do Radar truyền

$ G $ là lợi ích của việc truyền Antenna

$ \ sigma $ là tiết diện Radar của mục tiêu

$ A_e $ là khẩu độ hiệu dụng của Ăng-ten nhận

$ S_ {min} $ là công suất của tín hiệu có thể phát hiện tối thiểu

Từ phương trình trên, chúng ta có thể kết luận rằng conditions nên được xem xét để có được phạm vi hoạt động của Radar là tối đa.

Công suất đỉnh do Radar $ P_t $ truyền phải cao.
Độ lợi của Antenna truyền $ G $ phải cao.
Tiết diện radar của mục tiêu $ \ sigma $ phải cao.
Khẩu độ hiệu quả của Anten nhận $ A_e $ phải cao.
Công suất của tín hiệu có thể phát hiện tối thiểu $ S_ {min} $ phải ở mức thấp.

Rất khó để dự đoán phạm vi của mục tiêu từ dạng tiêu chuẩn của phương trình phạm vi Radar. Điều này có nghĩa là, mức độ chính xác được cung cấp bởi phương trình phạm vi của Radar về phạm vi của mục tiêu sẽ ít hơn. Bởi vì, các thông số như tiết diện Radar của mục tiêu, $ \ sigma $ và tín hiệu có thể phát hiện tối thiểu, $ S_ {min} $ làstatistical in nature.

Tín hiệu có thể phát hiện tối thiểu

Nếu tín hiệu dội âm có công suất tối thiểu, việc phát hiện tín hiệu đó bằng Radar được gọi là minimum detectable signal. Điều này có nghĩa là, Radar không thể phát hiện ra tín hiệu dội âm nếu tín hiệu đó có công suất nhỏ hơn công suất tối thiểu.

Nói chung, Radar nhận được tín hiệu tiếng vang cùng với tiếng ồn. Nếu giá trị ngưỡng được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của mục tiêu từ tín hiệu nhận được, thì phát hiện đó được gọi làthreshold detection.

Chúng ta phải chọn giá trị ngưỡng thích hợp dựa trên cường độ của tín hiệu được phát hiện.

Giá trị ngưỡng cao nên được chọn khi cường độ của tín hiệu được phát hiện cao để nó sẽ loại bỏ tín hiệu nhiễu không mong muốn có trong nó.
Tương tự, nên chọn giá trị ngưỡng thấp khi cường độ của tín hiệu được phát hiện thấp.

Sau figure minh họa khái niệm này -

A typical waveformcủa máy thu Radar được hiển thị trong hình trên. Trục x và trục y lần lượt thể hiện thời gian và điện áp. Giá trị rms của tiếng ồn và giá trị ngưỡng được biểu thị bằng các đường chấm trong hình trên.

Chúng tôi đã xem xét ba điểm, A, B & C trong hình trên để xác định các phát hiện hợp lệ và phát hiện thiếu.

Giá trị của tín hiệu tại điểm A lớn hơn giá trị ngưỡng. Do đó, nó là mộtvalid detection.
Giá trị của tín hiệu tại điểm B bằng giá trị ngưỡng. Do đó, nó là mộtvalid detection.
Mặc dù giá trị của tín hiệu tại điểm C gần với giá trị ngưỡng hơn, nó là missing detection. Bởi vì, giá trị của tín hiệu tại điểm C nhỏ hơn giá trị ngưỡng.

Vì vậy, các điểm, A & B là các phát hiện hợp lệ. Trong khi, điểm C là một phát hiện thiếu.

Tiếng ồn máy thu

Nếu máy thu tạo ra một thành phần nhiễu thành tín hiệu nhận được ở máy thu, thì loại tạp âm đó được gọi là nhiễu máy thu. Cácreceiver noiselà một thành phần không mong muốn; chúng ta nên cố gắng loại bỏ nó bằng một số biện pháp phòng ngừa.

Tuy nhiên, tồn tại một loại tiếng ồn được gọi là tiếng ồn nhiệt. Nó xảy ra do chuyển động nhiệt của các electron dẫn. Về mặt toán học, chúng ta có thể viếtthermal noise power, $ N_i $ được sản xuất tại người nhận là -

$$ N_i = KT_oB_n $$

Ở đâu,

$ K $ là hằng số Boltzmann và nó bằng $ 1,38 \ nhân với 10 ^ {- 23} J / deg $

$ T_o $ là nhiệt độ tuyệt đối và nó bằng $ 290 ^ 0K $

$ B_n $ là độ rộng băng tần của máy thu

Hình bằng khen

Các Figure of Merit, F không là gì khác ngoài tỷ lệ SNR đầu vào, $ (SNR) _i $ và SNR đầu ra, $ (SNR) _o $. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng:

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

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

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

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

Thay thế, $ N_i = KT_oB_n $ trong phương trình trên.

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

Công suất tín hiệu đầu vào sẽ có giá trị nhỏ nhất, khi SNR đầu ra có giá trị nhỏ nhất.

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

Thay thế, $ S_ {min} $ ở trên ở dạng chuẩn sau của phương trình phạm vi Radar.

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

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

Từ phương trình trên, chúng ta có thể kết luận rằng conditions nên được xem xét để có được phạm vi hoạt động của Radar là tối đa.

Công suất đỉnh do Radar truyền, $ P_t $ phải cao.
Độ lợi của Antenna truyền $ G $ phải cao.
Tiết diện radar của mục tiêu $ \ sigma $ phải cao.
Khẩu độ hiệu quả của Anten nhận $ A_e $ phải cao.
Con số khen thưởng F nên thấp.
Băng thông của máy thu $ B_n $ phải thấp.