Od echo výkonu k detekcii
Zjednodušená radarová rovnica Inverzné právo štvorca povie, koľko energie sa vráti. Ale radar nedetekuje výkon — zistí rozdiel medzi ozvenou a hluk,. Každý prijímač vytvára zvuk svojho vlastného, a echo je užitočné len vtedy, keď stúpa dostatočne ďaleko nad ním. Rozhodujúcim množstvom je preto pomer signálu k šumu (SNR).
Hluk prijímača vyplýva z fyziky tepla: elektróny pohybovať náhodne, produkujúce výkon hluku úmerný teplote a šírky pásma:
Nastaviť echo proti hluku a vyriešiť na vzdialenosť, a dostanete radarovú rovnicu vo forme návrhári a analytici skutočne používajú — a maximálny detekčný rozsah,:
Nové pojmy v menovateli sú rovnako dôležité ako vysielacia sila v čitateľovi:
- Šírka pásma B: širší prijímač pripúšťa väčší hluk. Radar vyberá B tak úzko, ako to umožňuje jeho pulz (B ≈ 1/PW); s impulznou kompresiou (Kompresia impulzu a integrácia impulzov) získa šírku pásma bez trestu za hluk.
- Hluk F: dobrý nízkohlukový zosilňovač (LNA) priamo za anténou udržuje F nízka. Každý dB stratený tu stojí toľko ako dB vysielacej energie.
- SNRmin: vyššia požadovaná pravdepodobnosť detekcie (Pd) a nižšia povolená pravdepodobnosť falošného poplachu (Pfa, Prahová hodnota, konštantná miera falošného poplachu a automatická kontrola zisku), čím viac SNR je potrebná. Na jeden impulz s Pd = 90% a Pfa = 10⁻⁶ je okolo 13 dB.
To je presne tam, kde rušenie útoky: rušička nezvyšuje echo, ale hluk, v menovateli. Akonáhle hluk v prijímači stúpa, Rmax Zmenšuje sa štvrtým koreňom. The J/S odôvodnenie Popálenina a J/S pomer nie je nič viac ako táto rovnica s pridaným zdrojom hluku.
Straty a fluktuácie
V praxi žiadny radar nedosahuje svoj teoretický rozsah. Všetky nedokonalosti sú zhrnuté do jedného stratového faktora L, ktorý sa v dB jednoducho spočíta. Hlavné body:
| Strata | Príčina | Rozsah |
|---|---|---|
| Strata prenosu | wavguides, rotačný kĺb, duplexer — von a späť | 1 – 3 dB |
| Atmosférický útlm | absorpcia kyslíkom a vodnými parami; zvyšuje sa s frekvenciou a rozsahom | od zanedbateľnej (L-pásmo) po mnoho dB (Ka-pásmo, dážď) |
| Strata tvaru lúča | cieľ nie je vždy v strede lúča, | ~1.5 – 2 dB |
| Strata pri spracovaní | neideálne filtre, CFAR (Prahová hodnota, konštantná miera falošného poplachu a automatická kontrola zisku), digitalizácia | 1 – 3 dB |
| Strata kolísania | cieľ RCS skoky zo skenu na sken | pri vysokom Pd ľahko 5 – 10 dB |
Posledná strata potrebuje vysvetlenie. The RCS (Radarový prierez) skutočného lietadla nie je pevne stanovený počet: malé zmeny v aspekte robia odrazy z trupu, krídel a vstupov motora striedavo posilňujú a navzájom sa rušia. Ozvena KolísanieKlasický popis tohto sú Modely striekania: od stabilného cieľa (Odpovede 0) po ciele, ktoré ukazujú iný RCS na sken I/III) alebo na jeden impulz (Odpovede) II/IV). Kolísavý cieľ potrebuje priemernejšie SNR s rovnakou pravdepodobnosťou detekcie, pretože radar ho môže chytiť v "trough."
Jedným z riešení je diverzita frekvencií: radar pracuje na dvoch (alebo viacerých) frekvenciách naraz, s dvoma vysielačmi zdieľajú rovnakú anténu prostredníctvom diplexer (Kastrované, monopulzné a duplexné). Na inej frekvencii sa odrazový vzor objaví inak, takže šanca, že cieľ sedí v spodnej časti na oboch frekvenciách v rovnakom čase je malá. Frekvencia agility impulzu - impulzu dáva rovnaký účinok (PRI modulácia).
Frekvenčná rozmanitosť je tiež EPM (Úvod): bod rušička, ktorá narúša jednu frekvenciu opúšťa druhý kanál nedotknutý. An ESM prevádzkovateľ, ktorý vidí dve simultánne emisie s rovnakými PRF a sken sa pravdepodobne pozerá na jeden radar s dvoma kanálmi — nie na dvoch radaroch.
Dwell time, hits per scan a integrácia
Rotujúci prehľadový radar iba stručne osvetľuje cieľ: tak dlho, ako sa cez neho rozmetá lúč. To dwell time a počet impulzov, ktoré zasiahli cieľ počas neho — a hits per scan — priamo nasledovať zo šírky lúča, rýchlosti otáčania a PRF:
Monitorovací radar s θB = 1,5°, 12 rpm (72° za sekundu) a PRF = 1000 Hz. Dwell time = 1.5 / 72 ≈ 20.8 ms; hits per scan ≈ 20.8 × 1 ≈ 21 pulzy.
Tieto impulzy sa sčítajú: integrácia impulzov, (Kompresia impulzu a integrácia impulzov). s koherentná integrácia, (fáza je zachovaná, Vysielač: od magnetrónu po pevný) SNR rastú faktorom n — 21 impulzov dáva viac ako 13 dB zisku. s nekoherentná integrácia (len amplitúdy) zisk je menší, zhruba n0,8Preto je radarová rovnica s jedným impulzom príliš pesimistická: skutočný radar zisťuje súčet mnohých zásahov.
Flip strana je tvrdý kompromis-off: otáčanie pomalšie dáva viac hity, a preto viac rozsahu, ale osviežuje vzduch obraz menej často. Radar včasného varovania (Charakteristiky včasného varovania (EW) radarPreto sa otáča pomaly a vyzerá ďaleko; približovací radar sa rýchlo otočí a vyzerá blízko.
The dwell time určuje ako dlho RWR alebo ESM prijímač (Radarový výstražný prijímač (RWR)) vidí hlavný lúč: krátky "blip" za revolúciu. Od doby medzi dvoma blipmi operátor odvodzuje rýchlosť skenovania,, od dĺžky preklzu šírky lúča — spolu s PRF a frekvencia, vlastnosti, ktoré dávajú preč typ radaru. A rušička, ktorá funguje len v hlavnom lúči, má len jeden dwell time na jeden sken, aby sa dosiahol účinok.
Vypočítajte si ho sami: detekčný rozsah
Nižšie uvedená kalkulačka ukazuje, ako každá voľba dizajnu funguje. Pokúste sa napríklad znížiť RCS od 1 m² (bojovník spredu) do 0,01 m² (krada): rozsah klesne o faktor ⁴√100 ≈ 3.2 — nie faktorom 100.
S predvolenými hodnotami (100 kW, 35 dB, pásmo S, 1 m², 1 MHz, 3 dB, 6 dB, 13 dB) dosahuje radar okolo 53 km — na jeden pulz. Pridať zisk z integrácie Dwell time, hits per scan a integrácia (nižšie požadované SNR týmto ziskom) a rozsah sa pohybuje výrazne. Podlaha hluku tohto prijímača je okolo −141 dBW: echo, ktorú radar musí nájsť, je menšia ako miliarda miliardy wattov.
Radartutorial.eu (kresťanský Wolff) pracuje prostredníctvom odvodzovania radarovej rovnice, strát a modelových výpočtov krok za krokom: radarová rovnica a hits per scan.