EMS vzdelávacie prostredie · Prehľad · 5 · §5.27 · English version

§5.27 Úplná radarová rovnica: hluk, straty a detekcia

Začiatok

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:

N = k × T0 × B × F k = konštanta Boltzmanna (1.38 × 10- 23 J/K), T0 = 290 K (referenčná teplota) B = šírka pásma prijímača (Hz), F = číslo hluku: koľko hluku dodáva samotný prijímačPravidlo palca: k × T0 = -174 dBm na Hz 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,:

Rmax = ⁴√[ (Pt × G² × λ² × σ) / ((4π)³ × k × T0 × B × F × L × SNRmin) ] L = všetky kombinované straty (Straty a fluktuácie), SNRmin = SNR potrebné na požadovanú pravdepodobnosť detekcie

Nové pojmy v menovateli sú rovnako dôležité ako vysielacia sila v čitateľovi:

Za: EW špecialista

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:

StrataPríčinaRozsah
Strata prenosuwavguides, rotačný kĺb, duplexer — von a späť1 – 3 dB
Atmosférický útlmabsorpcia kyslíkom a vodnými parami; zvyšuje sa s frekvenciou a rozsahomod zanedbateľnej (L-pásmo) po mnoho dB (Ka-pásmo, dážď)
Strata tvaru lúčacieľ nie je vždy v strede lúča,~1.5 – 2 dB
Strata pri spracovaníneideálne filtre, CFAR (Prahová hodnota, konštantná miera falošného poplachu a automatická kontrola zisku), digitalizácia1 – 3 dB
Strata kolísaniacieľ RCS skoky zo skenu na skenpri 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).

Za: EW špecialista

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:

tdwell = θB / ω     n = θB × PRF / ω = θB × PRF / (6 × rpm) θB = horizontálna šírka lúča (stupne), ω = rýchlosť otáčania (stupne za sekundu), rpm = otáčky za minútu
Príklad

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.

Za: EW špecialista

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.

Maximálny detekčný rozsah: 53.1 km

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.

Ďalšie informácie

Radartutorial.eu (kresťanský Wolff) pracuje prostredníctvom odvodzovania radarovej rovnice, strát a modelových výpočtov krok za krokom: radarová rovnica a hits per scan.