Od odmevne moči do detekcije
Poenostavljena radarska enačba iz Inverzno kvadratno pravo Ti povem, koliko energije pride nazaj. Toda radar ne zazna moči. — zazna razliko med odmevom in hrup. Vsak sprejemnik generira svoj hrup, odmev pa je koristen le, ko se dvigne dovolj daleč nad njim. Zato je odločilna količina razmerje med signalom in hrupom (SNR).
Sprejemni hrup sledi iz fizike toplote: elektroni se premikajo naključno, kar ustvarja moč hrupa, sorazmerno s temperaturo in pasovno širino:
Nastavite odmev proti hrupu in rešite razdaljo, in dobite radarsko enačbo v obliki oblikovalci in analitiki dejansko uporabljajo — o največje območje zaznavnosti:
Novi izrazi v imenovalcu so tako pomembni kot moč oddajnika v števcu:
- Širina pasu B: Širši sprejemnik spušča več hrupa. radar izbere B tako ozko, kot omogoča njegov pulz (B ≈ 1/PW); z impulzno kompresijo (Stiskanje impulzov in integracija impulzovBrez kazni proti hrupu ponovno pridobi pasovno širino.
- Številka hrupa F: dober nizkohrupni ojačevalec (LNA) neposredno za anteno ohranja F nizko. Vsak dB, ki je tukaj izgubljen, stane toliko kot dB oddajnika.
- SNRmin.: večja je zahtevana verjetnost odkritja (Pd) in nižja je dovoljena verjetnost lažnega alarma (Pfa, Prag, konstantna stopnja lažnega alarma in samodejni nadzor nad pridobivanjem), več SNR je potrebna. Za en impulz s Pd = 90% in Pfa = 10–6 je okoli 13 dB.
To je točno, če moti napade: jammer ne dvigne odmev, ampak hrup v imenovalcu. Takoj, ko se hrup v sprejemniku dvigne, Rnajveč Skrči se s četrtim korenom. O J/S utemeljitev Požar skozi in J/S razmerje Nič drugega kot ta enačba z dodanim virom hrupa.
Izgube in nihanja
V praksi noben radar ne doseže svojega teoretičnega dosega. Vse nepopolnosti se strnejo v en faktor izgube L, ki se v dB preprosto sešteva. Glavne postavke:
| Izguba | Vzrok | Razvrščanje po velikosti |
|---|---|---|
| Izguba prenosa | rotacijski sklep, duplekser — ven in nazaj | 1 – 3 dB |
| Atmosferska atenuacija | absorpcija s kisikom in vodno paro; narašča s frekvenco in območjem | od zanemarljivega (L-pas) do številnih dB (Ka-pas, dež) |
| Izguba oblike žarka | cilj ni vedno v središču žarka | ~1.5 – 2 dB |
| Izguba zaradi predelave | neidealni filtri, CFAR (Prag, konstantna stopnja lažnega alarma in samodejni nadzor nad pridobivanjem), digitalizacija | 1 – 3 dB |
| Izguba nihanja | tarča RCS skoki od skeniranja do skeniranja | pri visoki vrednosti Pd enostavno 5 – 10 dB |
To zadnjo izgubo je treba pojasniti. O RCS (Radarski križni odsek) pravih letal ni fiksna številka: majhne spremembe vidika naredijo odseve iz trupa, kril in motorjev, ki se izmenično krepijo in odpovedujejo. Odmev fluktuati. Klasični opis tega so Modeli za strganje: od stalnega cilja (odločanje 0) do ciljev, ki kažejo drugačno RCS na pregled (odstranjevanje) I/III) ali na impulz (zmanjšanje) II/IV). Nihajoči cilj potrebuje več povprečja SNR za enako verjetnost zaznavanja, ker ga lahko radar ujame v "krog".
Ena rešitev je frekvenčna raznolikost: radar deluje na dveh (ali več) frekvenc naenkrat, z dvema oddajnikoma, ki delijo isto anteno skozi a diplekser (Kasegrain, dovod monopulza in duplekser). Na drugačni frekvenci vzorec odboja izhaja različno, zato je možnost, da se tarča usede v koritu na obeh frekvencah hkrati, majhna. Agilnost impulzne frekvence daje enak učinek (PRI modulacija).
Frekvenčna raznolikost je tudi EPM (UvodOptični motilec, ki moti eno frekvenco, pusti drugi kanal nedotaknjen. An ESM upravljavec, ki vidi dve hkratni emisiji z enako PRF Sken verjetno gleda en radar z dvema kanaloma. — ne na dveh radarih.
Dwell time, hits per scan in vključevanjem
Vrteči se nadzorni radar osvetljuje tarčo le na kratko: tako dolgo, dokler se žarek premetava po njej. To je... dwell time in število impulzov, ki zadenejo tarčo med njo — o hits per scan — sledijo neposredno iz širine žarka, hitrosti vrtenja in PRF:
Nadzorni radar z θB = 1,5°, 12 rpm (72° na sekundo) in PRF = 1000 Hz. Dwell time = 1.5 / 72 ≈ 20.8 ms; hits per scan ≈ 20.8 × 1 ≈ 21 Utripi.
Ti pulzi so sešteti: integracija impulza (Stiskanje impulzov in integracija impulzov). Z skladno vključevanje (faza je ohranjena, Oddajnik: od magnetrona do trdnega stanja) SNR raste za faktor n — 21 impulzov daje precej več kot 13 dB dobička. Z neskladna integracija (samo amplitude) dobiček je manjši, približno n0,8Zato je radarska enačba z enim impulzom preveč pesimistična.
Flip stran je trd kompromis: vrtenje počasneje daje več zadetkov in zato več razpona, vendar manj pogosto osveži sliko zraka. radar za zgodnje opozarjanje (Značilnosti zgodnjega opozarjanja (EW) radar) se zato obrne počasi in gleda daleč; priletni radar se hitro obrne in gleda blizu.
O dwell time določa, kako dolgo RWR ali ESM prejemnik (Sprejemnik radarskega opozorila (RWR)) vidi glavni žarek: kratek "blip" na revolucijo. Iz časa med dvema blip operator izpelje hitrost skeniranja, z dolžine blip širine žarka — skupaj z PRF in frekvenca, značilnosti, ki razkrivajo tip radarja. In jammer, ki deluje samo v glavnem žarku, ima ravno tega. dwell time na skeniranje, da ima učinek.
Sam izračunaj: območje zaznavnosti
Spodnji kalkulator prikazuje, kako vsaka izbira oblikovanja deluje. Poskusite na primer zmanjšati RCS od 1 m² (borec od spredaj) do 0,01 m² (krajina): razpon pade za faktor 4100 ≈ 3.2 — ne za faktor 100.
Pri privzetih vrednostih (100 kW, 35 dB, S-pas, 1 m², 1 MHz, 3 dB, 6 dB, 13 dB) radar doseže okoli 53 km. — za en sam pulz. Dodajte prednosti integracije Dwell time, hits per scan in vključevanjem (spodnji zahtevani SNR s tem dobiček) in razpon se znatno izseli. Tla hrupa tega sprejemnika so okoli −141 dBW: odmev, ki ga mora najti radar, je manjši od milijarde vatov.
Radartutorial.eu (Krščanski Wolff) deluje skozi izpeljavo radarske enačbe, izgube in izračune modela korak za korakom: radarska enačba ter hits per scan..