От ехо мощност до откриване
Опростеното уравнение на радара от Обратен квадратен закон Казва ти колко енергия се връща. Но радарът не засича мощност. — Засича разликата между ехо и шумВсеки приемник генерира свой собствен шум и ехото е полезно само когато се издигне достатъчно над него. Следователно решаващото количество е: съотношение сигнал/шум (SNR).
Шумът на приемника следва от физиката на топлината: електроните се движат произволно, което създава шумова мощност, пропорционална на температурата и честотната лента:
Задайте ехо срещу шума и да реши за разстояние, и вие получавате уравнението радар във формата дизайнери и анализатори всъщност използват — на максимален обхват на откриване:
Новите термини в знаменателя са толкова, колкото и мощността на предавателя в числителя:
- Ширина на лентата B: По-широк приемник пуска повече шум. Радарът избира B толкова тясно, колкото му позволява пулсът (B ≈ 1/PW); с импулсна компресия (Интеграция на импулса) тя възстановява честотната лента без шум наказание.
- Стойност на шума F: добър усилвател с нисък шум (LNA) точно зад антената поддържа F ниско. Всяко загубено dB тук струва толкова, колкото енергия на предавателя.
- SNRмин.: по-високата изискваната вероятност за откриване (P)d) и по-малката допустима вероятност за фалшива тревога (Pеа, Праг, постоянна фалшива тревога и автоматичен контрол на печалбата), колкото повече SNR е необходимо. За един пулс с Pd = 90% и Pеа = 10 - 6 е около 13 dB.
Точно тук заглушават атаките: заглушителят не повишава ехото, а шум в знаменателя. Веднага щом шумът в приемника се вдигне, Rмаксимум Свива се с четвъртия корен. На J/S на Изгаряне и J/S съотношение не е нищо повече от това уравнение с допълнителен източник на шум.
Загуби и колебания
На практика радарът не достига теоретичния си обхват. Всички несъвършенства се натрупват в един фактор на загуба L, който в dB просто се добавя. Основните елементи:
| Загуба | Причина | Последователността на размера |
|---|---|---|
| Загуба на предаване | waveguides, ротационна става, дуплексер — навън и назад | 1 – 3 dB |
| Атмосферно намаляване | поглъщане чрез кислород и водна пара; увеличаване с честота и обхват | от незначителни (L-лъчи) до много dB (Ka-band, дъжд) |
| Загуба на форма на лъча | целта не винаги е в центъра на лъча | ~1.5 – 2 dB |
| Загуба на обработка | неидеални филтри, CFAR (Праг, постоянна фалшива тревога и автоматичен контрол на печалбата), дигитализация | 1 – 3 dB |
| Загуба на поток | Целта е RCS скокове от сканиране до сканиране | на високо Pd лесно 5 – 10 dB |
Последната загуба трябва да се обясни. На RCS (Радиолокационен кръстов раздел) на реално въздухоплавателно средство не е фиксиран брой: малки промени в аспект правят отраженията от фюзелажа, крилата и двигателя inlets последователно укрепват и анулират помежду си. Ехото. колебания. Класическото описание на това са Модели за навиване: от постоянна цел (Swering 0) до цели, които показват различна RCS per scan (Swelling) I/III) или на импулс (Swelling) II/IV). Една непостоянна цел се нуждае от по-средно ниво SNR за същата вероятност за откриване, защото радарът може да го хване в "протока."
Едно решение е Честотно разнообразие: радарът работи на две (или повече) честоти едновременно, с два предавателя, споделящи една и съща антена чрез диплексер (Касегрейн, монопулсен фураж и дуплексер). На различна честота модела на отражение излиза по различен начин, така че шансът мишената да седи в корито на двете честоти в същото време е малък. Честотата на импулса на импулса дава същия ефект (PRI модулация).
Честотното разнообразие също е EPM (Въведение): заглушител, който нарушава една честота, оставя втория канал недокоснат. Ан ESM оператор, който вижда две едновременни емисии с идентични PRF и сканирането вероятно гледа един радар с два канала — Не и на два радара.
Dwell time, hits per scan и интеграция
Въртящ се наблюдателен радар осветява мишената само за кратко, докато лъчът я засенчва. Това. dwell time и броя на импулсите, които удрят целта по време на него — на hits per scan — следват директно от широчината на лъча, скоростта на въртене и PRF:
Наблюдателен радар с θБ = 1,5°, 12 rpm (72° в секунда) и PRF = 1000 Hz. Dwell time = 1.5 / 72 ≈ 20.8 ms; hits per scan ≈ 20.8 × 1 ≈ 21 импулси.
Тези импулси са събрани: импулсна интеграция (Интеграция на импулса). С последователна интеграция (фаза е запазена, Предавателят: от магнетрон до твърдо състояние) SNR расте с фактора n — 21 импулса дават над 13 dB печалба. С несъгласувана интеграция (само уединения) печалбата е по-малка, приблизително n0,8Ето защо уравнението на радара с един импулс е твърде песимистично: истински радар открива сумата от много удари.
Обърнатата страна е твърда размяна: въртенето по-бавно дава повече хитове и следователно повече диапазон, но освежава въздушната картина по-рядко. Радар за ранно предупреждение (Характеристики на ранното предупреждение (EW) радар) следователно се обръща бавно и изглежда далеч; подход радар се върти бързо и изглежда близо.
На dwell time определя колко дълго RWR или ESM приемник (Радиолокационен предупредителен приемник (RWR)) вижда основния лъч: късата "блип" на революция. От времето между две блипове операторът получава честота на сканиране, от дължината на приплъзване широчината на лъча — заедно с PRF и честота, характеристики, които издават типа радар. И заглушител, който работи само в главния лъч има точно този dwell time за сканиране да има ефект.
Изчисли го сам: обхват на откриване
Калкулаторът по-долу показва как всеки избор на дизайн работи през. Опитайте, например, намаляване на RCS от 1 m² (борец от отпред) до 0.01 m² (открадни): диапазонът пада с коефициент 4.100 ≈ 3.2 — не с коефициент 100.
Със стойностите по подразбиране (100 kW, 35 dB, S-band, 1 m², 1 MHz, 3 dB, 6 dB, 13 dB) радарът достига около 53 km — за един пулс. Добавяне на печалбата от интеграцията Dwell time, hits per scan и интеграция (по-ниско изискваното) SNR с тази печалба) и диапазонът се движи значително. Шумният под на този приемник е около −141 dBW: ехото, което радарът трябва да намери, е по-малко от милиардна част от един ват.
Radertutorial.eu (Християнски Wolf) работи чрез извличане на уравнението на радара, загубите и модела изчисления стъпка по стъпка: уравнение на радара както и hits per scan.