EMS Mediu de învățare · Prezentare generală · 5 · §5.27 · English version

§5.27 Ecuația radar completă: zgomot, pierderi și detectare

Start

De la putere ecou la detectare

Ecuaţia radar simplificată din Inversează legea pătrată Îţi spune câtă putere revine. Dar un radar nu detectează puterea. — detectează diferenţa dintre ecou şi zgomotFiecare receptor generează zgomot propriu, iar un ecou este util doar odată ce se ridică destul de mult deasupra lui. Prin urmare, cantitatea decisivă este raportul semnal-zgomot (SNR).

Zgomotul receptorului rezultă din fizica căldurii: electronii se mișcă aleatoriu, producând o putere acustică proporțională cu temperatura și lățimea de bandă:

N = k × T0 × B × F k = constanta lui Boltzmann (1.38 × 10- 23 J/K), T0 = 290 K (temperatură de referință) B = lățimea de bandă a receptorului (Hz), F = figura de zgomot: cât zgomot adaugă receptorul în sineregula degetului mare: k × T0 = −174 dBm per Hz de lățime de bandă

Setaţi ecoul împotriva zgomotului şi rezolvaţi pentru distanţă, şi obţineţi ecuaţia radar în forma designerii şi analiştii folosesc de fapt — în intervalul maxim de detectare:

Rmax = ⁴√[ (Pt × G² × λ² × σ) / ((4π)³ × k × T0 × B × F × L × SNRmin) ] L = toate pierderile combinate (Pierderi și fluctuații), SNRmin = SNR necesare pentru probabilitatea de detectare necesară

Noii termeni din materia numitorului la fel de mult ca puterea transmiţătorului din numărător:

Pentru EW specialist

Acest lucru este exact în cazul în care bruiaj atacuri: un Jammer nu ridica ecoul, dar zgomot în numitor. De îndată ce zgomotul din receptor se ridică, Rmax Psihiatrii cu a patra rădăcină. ă J/S motivarea Burn-Through și J/S raport nu este nimic mai mult decât această ecuație cu o sursă de zgomot suplimentară adăugată.

Pierderi și fluctuații

În practică nici un radar nu ajunge la raza sa teoretică. Toate imperfecţiunile sunt grupate într-un singur factor de pierdere L, care în dB este pur şi simplu adăugată. Principalele elemente:

PierderiCauzaOrdinea magnitudinii
Pierderea transmisieiunghiuri de undă, articulații rotative, duplex — afară și înapoi1 – 3 dB
Amortizarea atmosfericăabsorbţie prin oxigen şi vapori de apă; creştere cu frecvenţă şi intervalde la neglijabilă (L-bandă) la mulți dB (Ka-bandă, ploaie)
Pierdere de formăținta nu este întotdeauna în centrul grinzii~1.5 – 2 dB
Pierderi de procesarefiltre non-ideale; CFAR (Prag, rata de alarmă falsă constantă și controlul automat al câștigului), digitalizare1 – 3 dB
Pierderea de fluctuațietinta lui RCS salturi de la scanare la scanarela mare Pd usor 5 – 10 dB

Ultima pierdere trebuie explicată. ă RCS (Secțiunea Radar Cross) a unei aeronave reale nu este un număr fix: micile modificări ale aspectului fac ca reflexiile de la fuselaj, aripi și de la sistemul motor să se consolideze alternativ și să se anuleze reciproc. Echo Fluctuaţii. Descrierea clasica a acesteia sunt Modele de rotire: de la o țintă constantă (swerling 0) la obiective care arată un alt RCS per scanare (Răspuns I/III) sau pe puls (Răspuns II/IV). Un obiectiv fluctuant necesită o medie mai mare SNR pentru aceeași probabilitate de detectare, deoarece radarul poate să-l prindă într-o "prin"

O soluţie este: diversitatea frecvenței: radarul funcționează pe două (sau mai multe) frecvențe simultan, cu doi transmițători care împart aceeași antenă printr-o diplexer (Casegraină, furaje monopulse și duplexer). Pe o frecvență diferită modelul de reflexie iese diferit, astfel încât șansa ca ținta se așează într-un jgheab pe ambele frecvențe în același timp este mică. Agilitatea frecvenţei pulsului la puls dă acelaşi efect (PRI modulare).

Pentru EW specialist

Diversitatea de frecvenţă este, de asemenea, un EPM (Introducere): un bruiaj care întrerupe o frecvență lasă al doilea canal neatins. An ESM operator care vede două emisii simultane cu identice PRF şi scanarea probabil se uită la un radar cu două canale. — Nu la două radare.

Dwell time, hits per scan și integrarea

Un radar de supraveghere rotativ luminează o ţintă doar pe scurt: atâta timp cât fasciculul trece peste el. Asta dwell time și numărul de impulsuri care a lovit ținta în timpul acesteia — în hits per scan — urmați direct de la lățimea grinzii, rata de rotație și PRF:

tdwell = θB / ω     n = θB × PRF / ω = θB × PRF / (6 × rpm) θB = lățime orizontală a razelor (grade), ω = rata de rotație (grade pe secundă), rpm = revoluții pe minut
Exemplu

Un radar de supraveghere cu θB = 1,5°, 12 rpm (72° pe secundă) și PRF = 1000 Hz. Dwell time = 1.5 / 72 ≈ 20.8 ms; hits per scan ≈ 20.8 × 1 ≈ 21 Puls.

Aceste impulsuri sunt adăugate în sus: integrarea pulsului (Compresia pulsului şi integrarea pulsului). Cu integrare coerentă (faza este păstrată, Transmiţătorul: de la magnetron la solid) SNR creşte cu factorul n — 21 de impulsuri dau peste 13 dB de câştig. Cu Integrare necoerentă (numai amplitudini) câștigul este mai mic, aproximativ n0,8De aceea ecuaţia radarului cu un singur impuls este prea pesimistă: un radar real detectează suma multor hituri.

Partea inversa este un compromis dur: rotirea mai lent oferă mai multe hit-uri și, prin urmare, mai mult gama, dar împrospătează imaginea de aer mai rar. Un radar de avertizare timpurie (Caracteristicile avertismentului timpuriu (EW) radarPrin urmare, se întoarce încet și se uită departe; un radar de apropiere se întoarce rapid și se uită aproape.

Pentru EW specialist

ă dwell time determină cât timp RWR sau ESM receptor (Receptor de avertizare radar (RWR)) vede grinda principală: scurtul "blip" per revoluție. Din timpul dintre două blips-uri operatorul derivă rata de scanare, de la lungimea blip-ului latimea grinzii — împreună cu PRF și frecvența, caracteristicile care dau departe tipul radarului. Şi un Jammer care funcţionează doar în raza principală are doar că unul dwell time per scanare pentru a avea un efect.

Calculați-vă: intervalul de detectare

Calculatorul de mai jos arată cum funcționează fiecare alegere de proiectare. Încercați, de exemplu, reducerea RCS de la 1 m² (luptător din față) la 0,01 m² (furt): intervalul scade cu un factor 4100 ≈ 3.2 — nu de un factor 100.

Intervalul maxim de detectare: 53.1 km

Cu valorile implicite (100 kW, 35 dB, S-bandă, 1 m², 1 MHz, 3 dB, 6 dB, 13 dB) radarul atinge aproximativ 53 km — pentru un singur puls. Adăugați câștigul integrării de la Dwell time, hits per scan și integrarea (mai mici decât cele necesare) SNR Prin acest câștig) și gama se deplasează în mod considerabil. Pardoseala de zgomot a acestui receptor este de aproximativ −141 dBW: ecoul pe care radarul trebuie să-l găsească este mai mic de o miliardime de miliardime de watt.

Citire ulterioară

Radartutorial.eu (Christian Wolff) funcționează prin derivarea ecuației radar, pierderile și calculele modelelor pas cu pas: ecuație radar şi hits per scan.