EMS mācību vide · Pārskats · 5 · §5.27 · English version

§5.27 Pilns radara vienādojums: troksnis, zudumi un noteikšana

Sākums

No eholotes jaudas līdz detektēšanai

Vienkāršotais radara vienādojums no Apgriezti kvadrātveida tiesību akti stāsta, cik daudz enerģijas nāk atpakaļ. Bet radars neatklāj pie varas — tā konstatē atšķirību starp atbalss un troksnis. Katrs uztvērējs rada troksni savu, un atbalss ir noderīga tikai tad, kad tas paceļas pietiekami tālu virs tā. Tāpēc izšķirošais daudzums ir attiecība starp signālu un troksni (SNR).

Uztvērēja troksnis izriet no siltuma fizikā: elektroni kustas nejauši, radot trokšņa jaudu proporcionāli temperatūrai un joslas platumam:

N = k × T0 × B × F k = Boltzmann konstante (1.38 × 10⁻²³ J/K), T0 = 290 K (standarta temperatūra) B = uztvērēja joslas platums (Hz), F = trokšņa rādītājs: cik daudz troksnis pats uztvērējs piebilstīkšķis: k × T0 = −174 dBm uz frekvenču joslas platuma Hz

Uzstādīt atbalss pret troksni un atrisināt attālumu, un jūs saņemsiet radara vienādojumu formā dizaineri un analītiķi faktiski izmantot — E-pasts: maksimālais noteikšanas diapazons:

Rmax = ⁴√[ (Pt × G² × λ² × σ) / ((4π)³ × k × T0 × B × F × L × SNRmin) ] L = visi zaudējumi kopā (Zaudējumi un svārstības), SNRmin = a SNR nepieciešamai noteikšanas varbūtībai;

Jaunajiem terminiem saucējā ir tikpat liela nozīme kā raidītāja jauda skaitītājā:

Par EW speciālists

Tas ir tieši tur, ja traucējošu uzbrukumu: jammer nav paaugstināt atbalss, bet troksnis saucējā. Tiklīdz troksnis uztvērējā palielinās, Rmaks saraujas ar ceturto sakni. gadā J/S pamatojums Apdegums un J/S attiecība nav nekas vairāk kā šis vienādojums ar pievienoto papildu trokšņa avotu.

Zaudējumi un svārstības

Praksē neviens radars nesasniedz savu teorētisko diapazonu. Visas nepilnības saliek vienā zaudējumu koeficentā L, kuru dB vienkārši pieskaita. Galvenie jautājumi:

ZaudējumiIemeslsApjoms
Pārvades zudumiviļņvadi, rotējoši savienojumi, duplekseri — ārā un atpakaļ1 – 3 dB
Atmosfēras pavājināšanāsabsorbcija ar skābekļa un ūdens tvaiku; palielinās ar biežumu un diapazonuno niecīga (L-josla) līdz daudziem dB (Ka-josla, lietus)
Rāmja formas zudumsmērķis ne vienmēr atrodas stara centrā~1.5 – 2 dB
Apstrādes zudumineideāli filtri, CFAR (Slieksnis, nemainīgs viltus atgādinājuma ātrums un automātiska gain kontrole), digitalizācija1 – 3 dB
Fluktuācijas zudumsmērķa RCS lēcieni no skenēšanas līdz skenēšanaipie augsta Pd viegli 5 – 10 dB

Šis pēdējais zaudējums ir jāpaskaidro. gadā RCS (Radiolokācijas šķērsgriezums) par reālu gaisa kuģis nav fiksēts skaits: nelielas izmaiņas aspektā padara pārdomas no fizelāžas, spārni un dzinēja ieplūdes pārmaiņus stiprināt un atcelt viens otru. Atbalss svārstās. Klasisks apraksts par šo ir Šverlinga modeļi: no stabila mērķa (atbilde 0) līdz mērķiem, kas uzrāda atšķirīgu RCS par skenēšanu (atslēgas I/III) vai katram impulsam II/IV). Mainīgais mērķis ir jānosaka vidējā līmenī SNR ar tādu pašu atklāšanas varbūtību, jo radars to var noķert "maršrutā".

Viens no risinājumiem ir frekvenču daudzveidība,: radars darbojas divās (vai vairākās) frekvencēs vienlaicīgi, diviem raidītājiem dalot vienu un to pašu antenu ar dipleksers (Kasegraīns, monopulsu barība un duplekseris). Citā frekvencē refleksijas modelis iznāk savādāk, tāpēc iespēja, ka mērķis vienlaicīgi atrodas abās frekvencēs, ir maza. Pulse-to-pulse frekvences veiklība dod tādu pašu efektu (PRI modulācija).

Par EW speciālists

Frekvenču daudzveidība ir arī EPM (Ievads): spot jammer, kas traucē vienu frekvenci atstāj otru kanālu neskarts. An ESM operators, kurš saskata divas vienlaicīgas emisijas ar identisku PRF un skenēšana, iespējams, meklē vienu radaru ar diviem kanāliem — ne pie diviem radariem.

Dwell time, hits per scan un integrācija

Rotējošais novērošanas radars tikai īsumā izgaismo mērķi: tik ilgi, kamēr stars to šķērso. Tas dwell time un impulsu skaitu, kas trāpīja mērķī tā laikā — E-pasts: hits per scan — seko tieši no stara platuma, rotācijas ātruma un PRF:

tdwell = θB / ω     n = θB × PRF / ω = θB × PRF / (6 × rpm) θB = horizontālais baļķis (grādos), ω = rotācijas ātrums (grādos sekundē), apgr./min = apgriezieni minūtē
Piemērs

Uzraudzības radars ar θB = 1,5°, 12 apgr./min (72° sekundē) un PRF = 1000 Hz. Dwell time = 1.5 / 72 ≈ 20.8 ms; hits per scan ≈ 20.8 × 1 ≈ 21 pulsus.

Šos impulsus saskaita šādi: pulsa integrācija (Pulsa kompresija un impulsu integrācija). kur: saskaņota integrācija (posmu saglabā, raidītājs: no magnetronu uz cietvielu) SNR aug ar faktoru n — 21 impulss dod daudz vairāk nekā 13 dB ieguvumu. kur: nesaskaņota integrācija (tikai amplitūdas) ieguvums ir mazāks, aptuveni n0,8. Tas ir iemesls, kāpēc viena impulsa radara vienādojums ir pārāk pesimistisks: reāls radars konstatē uz daudzu hits summu.

Flip-off puse ir grūti kompromiss: rotēšana lēnāk dod vairāk hits un tāpēc vairāk diapazonu, bet atsvaidzina gaisa attēlu retāk. Agrīna brīdinājuma radars (Agrīnā brīdinājuma raksturojums (EW) radars) tāpēc lēnām pagriežas un izskatās tālu; tuvošanās radars pagriežas ātri un izskatās tuvu.

Par EW speciālists

gadā dwell time nosaka, cik ilgi RWR vai ESM saņēmējs (Radiolokācijas brīdinājuma uztvērējs (RWR)) redz galvenais stars: īsais "blip" uz revolūciju. No laika starp diviem blips operators iegūst skenēšanas ātrums, no blip garumā baļķis — kopā ar PRF un frekvence, raksturlielumi, kas norāda radara tipu. Un džemperim, kas darbojas tikai tālās gaismas kūlī, ir tieši tas dwell time katrai skenēšanai ir efekts.

Aprēķināt to pats: atklāšanas diapazons

Tālāk kalkulators parāda, kā katra dizaina izvēle darbojas. Mēģiniet, piemēram, samazinot RCS no 1 m² (pretinieks no priekšpuses) līdz 0,01 m² (stūre): diapazona kritumi par koeficientu 4;100 ≈ 3.2 — ne ar koeficientu 100.

Maksimālais noteikšanas diapazons: 53.1 km

Ar noklusējuma vērtībām (100 kW, 35 dB, S-josla, 1 m², 1 MHz, 3 dB, 6 dB, 13 dB) radars sasniedz aptuveni 53 km — vienam impulsam. Pievienot integrācijas ieguvumu no Dwell time, hits per scan un integrācija (mazāks par SNR ar šo pieaugumu) un diapazons ievērojami pāriet. Šī uztvērēja trokšņa grīda ir ap −141 dBW: atbalss, kas ir jāatrod radaram, ir mazāka par miljardo daļu no miljardās daļas vata.

Papildinformācija

Radartutorial.eu (Christian Wolff) darbojas, pakāpeniski atvasinot radara vienādojumu, zudumus un modeļu aprēķinus: radara vienādojums kā arī hits per scan.