Kaiuvoimasta havaitsemiseen
Yksinkertaistettu tutkayhtälö Käänteinen neliölaki Kertoo kuinka paljon virtaa tulee takaisin. Mutta tutka ei havaitse tehoa — se havaitsee ero kaiku ja melu. Jokainen vastaanotin tuottaa omaa melua, ja kaiku on hyödyllinen vain, kun se nousee tarpeeksi sen yläpuolelle. Ratkaiseva määrä on siis signaalista meluun -suhde (SNR)
Vastaanotinmelu johtuu lämmön fysiikasta: elektronit liikkuvat satunnaisesti ja tuottavat lämpötilaan ja kaistanleveyteen suhteutettua melutehoa:
Aseta kaiku vastaan melu ja ratkaista etäisyys, ja saat tutka yhtälö muodossa suunnittelijat ja analyytikot todella käyttää — a suurin havaitsemisalue:
Uudet termit nimittäjässä ovat yhtä tärkeitä kuin lähettimen teho osoittajassa:
- Leveys B: Laajempi vastaanotin päästää enemmän melua. Tutka valitsee B:n niin kapeaksi kuin pulssi sallii (B ≈ 1/PW); pulssin puristus (Pulssikompressio ja pulssin integrointi) se palauttaa kaistanleveyden ilman melurangaistusta.
- Melukuva F: hyvä matalameluinen vahvistin (LNA) suoraan antennin takana pitää F matalalla. Jokainen menetetyssä dB:ssä on yhtä paljon kuin lähettimen teho.
- SNRmin: suurempi vaadittu havaitsemistodennäköisyys (P)a) ja mitä pienempi sallittu todennäköisyys väärän hälytyksen (P)fa, Kynnysarvo, vakiohälytysnopeus ja automaattinen nousun säätö), mitä enemmän SNR on tarpeen. yhden pulssin Pa = 90% ja Pfa = 10⁻⁶ se on noin 13 dB.
Juuri täällä häirintä iskut: häirintä ei nosta kaikua, mutta melu nimittäjässä. Kun vastaanottimen ääni nousee, Renintään kutistuu neljännen juuren kanssa. • J/S perustelut Burn-through ja J/S suhde ei ole mitään muuta kuin tämä yhtälö ylimääräinen melun lähde lisätty.
Tappiot ja vaihtelut
Käytännössä yksikään tutka ei pääse teoreettiselle alueelleen. Kaikki epätäsmällisyydet niputetaan yhteen tappiotekijään L, joka yksinkertaisesti lasketaan yhteen dB:ssä. Tärkeimmät kohdat:
| Tappio | Syy | Määrä |
|---|---|---|
| Siirtohäviö | aaltoguideja, pyörivä nivel, duplexer — ulos ja taakse | 1 – 3 dB |
| Ilmakehän vaimennus | absorptio happea ja vesihöyryä; lisääntynyt taajuus ja vaihteluväli | vähäpätöisestä (L-kaistasta) moniin dB:iin (ka-kaista, sade) |
| Säteen muodon menetys | kohde ei ole aina palkin keskellä | ~1.5 – 2 dB |
| Jalostushäviö | muut kuin ideaaliset suodattimet, CFAR (Kynnysarvo, vakiohälytysnopeus ja automaattinen nousun säätö), digitointi | 1 – 3 dB |
| Vaihteluhäviö | kohde on RCS hyppää skannauksesta skannaukseen | korkealla P:lläa helposti 5 – 10 dB |
Viimeinen menetys pitää selittää. • RCS (Tutkaristikko) on todellinen ilma-alus ei ole kiinteä määrä: pienet muutokset osa saa heijastuksia rungon, siivet ja moottorin sisääntuloja vuorotellen vahvistaa ja peruuttaa toisiaan. Kaiku vaihtelu. Klassinen kuvaus tästä ovat Variointimallit: vakaasta tavoitteesta (varoitus 0) kohteisiin, jotka osoittavat erilaisen RCS (Swerling) I/III) tai pulssia kohti (varoitus) II/IV) Vaihteleva tavoite vaatii enemmän keskiarvoa SNR Sama havaitsemistodennäköisyys, koska tutka voi tarttua siihen "trough."
Yksi ratkaisu on Taajuuksien moninaisuus: tutka toimii kahdella (tai useammalla) taajuudella samanaikaisesti, ja kaksi lähettintä jakaa saman antennin kautta diplexer (Kassegraiini, monopulssisyöttö ja duplexer) Eri taajuudella heijastuskuvio tulee ulos eri tavalla, joten mahdollisuus, että kohde istuu kaukalossa molemmilla taajuuksilla samanaikaisesti on pieni. Pulssi-pulssi taajuus ketteryys antaa saman vaikutuksen (PRI Mukauttaminen)
Taajuuksien moninaisuus on myös EPM (Johdanto): toinen kanava on koskematon. An ESM toiminnanharjoittaja, joka näkee kaksi identtistä samanaikaista päästöä PRF ja skannaus luultavasti katsella yksi tutka kaksi kanavaa — Ei kahta tutkaa.
Dwell time, hits per scan ja integraatio
Pyörivä valvontatutka valaisee kohteen vain lyhyesti: kunhan säde pyyhkii sen yli. Että dwell time ja niiden pulssien määrä, jotka osuivat kohteeseen sen aikana — a hits per scan — seuraa suoraan puominleveydestä, pyörimisnopeudesta ja PRF:
Valvontatutka, jossa on θB = 1,5°, 12 rpm (72°/s) ja PRF = 1000 Hz. Dwell time = 1.5 / 72 ≈ 20.8 ms; hits per scan ≈ 20.8 × 1 ≈ 21 Pulssit.
Pulssit lasketaan yhteen: pulssin integrointi (Pulssikompressio ja pulssin integrointi) Kun johdonmukainen yhdentyminen (vaihe säilyy, Lähetin: magnetronista kiinteään tilaan) SNR kasvaa tekijä n — 21 pulssia antaa reilusti yli 13 dB voittoa. Kun epäyhtenäinen integrointi (vain vahvistimet) voitto on pienempi, noin n0,8. Siksi yksi-pulssi tutka yhtälö on liian pessimistinen: todellinen tutka havaitsee summa monia osumia.
Kääntöpuoli on kova vaihtokauppa: pyöriminen hitaammin antaa enemmän osumia ja siksi enemmän valikoimaa, mutta virkistää ilmakuvaa harvemmin. Varoitustutka (Varhaisvaroituksen ominaisuudet (EW) tutka) kääntyy siis hitaasti ja näyttää kaukaa; lähestymistutka kääntyy nopeasti ja näyttää lähellä.
• dwell time määrittää, kuinka kauan RWR tai ESM vastaanotin (Tutkavaroituksen vastaanottaja (RWR)) näkee kaukovalo: lyhyt "plip" per vallankumous. Kahden täplän väliltä operaattori saa skannausnopeus, alkaen pituudesta pallonleveys — yhdessä PRF ja taajuus, ominaisuudet, jotka paljastavat tutkatyypin. Ja häirintälaite, joka toimii vain kaukovalossa on juuri tämä dwell time / skannaus vaikuttaa.
Laske itse: havaintoalue
Alla oleva laskin näyttää, miten jokainen suunnitteluvalinta toimii läpi. Yritä esimerkiksi vähentää RCS 1 m² (taistelija edestä) 0,01 m² (varas): etäisyys laskee kertoimella 4100 ≈ 3.2 — Ei kertoimella 100.
Oletusarvoilla (100 kW, 35 dB, S-kaista, 1 m², 1 MHz, 3 dB, 6 dB, 13 dB) tutka saavuttaa noin 53 km — yhden pulssin. Lisää integraatiosta saatava hyöty Dwell time, hits per scan ja integraatio (alempi vaadittu SNR Tämä voitto) ja valikoima liikkuu huomattavasti. Vastaanotin on noin -141 dBW:n melutaso: tutkan kaiku on pienempi kuin miljardisosan wattitunti.
Tutkatutorial.eu (Christian Wolff) toimii tutkayhtälön johdannossa, hävikit ja mallilaskelmat askel askeleelta: tutkayhtälö sekä hits per scan.