Sistemi radar - Fattori di prestazione

I fattori che influenzano le prestazioni del radar sono noti come fattori di prestazione del radar. In questo capitolo, discutiamo di questi fattori. Sappiamo che quanto seguestandard form dell'equazione della portata del radar, utile per calcolare la portata massima del radar per determinate specifiche.

$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$

Dove,

$ P_t $ è la potenza di picco trasmessa dal Radar

$ G $ è il guadagno dell'antenna trasmittente

$ \ sigma $ è la sezione trasversale radar del bersaglio

$ A_e $ è l'apertura effettiva dell'antenna ricevente

$ S_ {min} $ è la potenza del segnale minimo rilevabile

Dall'equazione di cui sopra, possiamo concludere che quanto segue conditions deve essere considerato per ottenere la portata massima del Radar.

  • La potenza di picco trasmessa dal Radar $ P_t $ dovrebbe essere alta.
  • Il guadagno dell'antenna trasmittente $ G $ dovrebbe essere alto.
  • La sezione trasversale radar del target $ \ sigma $ dovrebbe essere alta.
  • L'apertura effettiva dell'antenna ricevente $ A_e $ dovrebbe essere alta.
  • La potenza del segnale minimo rilevabile $ S_ {min} $ dovrebbe essere bassa.

È difficile prevedere la portata del bersaglio dalla forma standard dell'equazione della portata del radar. Ciò significa che il grado di precisione fornito dall'equazione della portata del radar rispetto alla portata del bersaglio è inferiore. Perché i parametri come la sezione trasversale radar del target, $ \ sigma $ e il segnale minimo rilevabile, $ S_ {min} $ sonostatistical in nature.

Segnale minimo rilevabile

Se il segnale dell'eco ha una potenza minima, il rilevamento di quel segnale dal radar è noto come minimum detectable signal. Ciò significa che il radar non è in grado di rilevare il segnale di eco se tale segnale ha una potenza inferiore a quella di potenza minima.

In generale, Radar riceve il segnale di eco oltre al rumore. Se il valore di soglia viene utilizzato per rilevare la presenza del target dal segnale ricevuto, viene chiamato tale rilevamentothreshold detection.

Dobbiamo selezionare il valore di soglia appropriato in base alla forza del segnale da rilevare.

  • Un valore di soglia alto dovrebbe essere scelto quando la forza del segnale da rilevare è alta, in modo da eliminare il segnale di rumore indesiderato presente in esso.

  • Allo stesso modo, un valore di soglia basso dovrebbe essere scelto quando la forza del segnale da rilevare è bassa.

Il seguente figure illustra questo concetto -

UN typical waveformdel ricevitore Radar è mostrato nella figura sopra. L'asse xe l'asse y rappresentano rispettivamente il tempo e la tensione. Il valore rms del rumore e il valore di soglia sono indicati con linee tratteggiate nella figura sopra.

Abbiamo considerato tre punti, A, B e C nella figura sopra per identificare i rilevamenti validi e quelli mancanti.

  • Il valore del segnale nel punto A è maggiore del valore di soglia. Quindi, è un filevalid detection.

  • Il valore del segnale nel punto B è uguale al valore di soglia. Quindi, è un filevalid detection.

  • Anche se il valore del segnale nel punto C è più vicino al valore di soglia, è a missing detection. Perché il valore del segnale nel punto C è inferiore al valore di soglia.

Quindi, i punti A e B sono rilevamenti validi. Considerando che, il punto C è un rilevamento mancante.

Rumore del ricevitore

Se il ricevitore genera una componente di rumore nel segnale, che viene ricevuto dal ricevitore, quel tipo di rumore è noto come rumore del ricevitore. Ilreceiver noiseè un componente indesiderato; dovremmo cercare di eliminarlo con alcune precauzioni.

Tuttavia, esiste un tipo di rumore noto come rumore termico. Si verifica a causa del movimento termico degli elettroni di conduzione. Matematicamente, possiamo scriverethermal noise power, $ N_i $ prodotto al destinatario come -

$$ N_i = KT_oB_n $$

Dove,

$ K $ è la costante di Boltzmann ed è uguale a $ 1.38 \ times 10 ^ {- 23} J / deg $

$ T_o $ è la temperatura assoluta ed è uguale a $ 290 ^ 0K $

$ B_n $ è la larghezza di banda del ricevitore

Persona di merito

Il Figure of Merit, F non è altro che il rapporto tra SNR di input, $ (SNR) _i $ e SNR di output, $ (SNR) _o $. Matematicamente, può essere rappresentato come:

$$ F = \ frac {(SNR) _i} {(SNR) _o} $$

$$ \ Rightarrow F = \ frac {S_i / N_i} {S_o / N_o} $$

$$ \ Rightarrow F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$

$$ \ Rightarrow S_i = \ frac {FN_iS_o} {N_o} $$

Sostituisci $ N_i = KT_oB_n $ nell'equazione precedente.

$$ \ Rightarrow S_i = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) $$

La potenza del segnale di ingresso avrà un valore minimo, quando l'SNR di uscita avrà un valore minimo.

$$ \ Rightarrow S_ {min} = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min} $$

Sostituisci $ S_ {min} $ sopra nella seguente forma standard dell'equazione della portata radar.

$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$

$$ \ Rightarrow R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min }} \ right] ^ {1/4} $$

Dall'equazione di cui sopra, possiamo concludere che quanto segue conditions deve essere considerato per ottenere la portata massima del Radar.

  • La potenza di picco trasmessa dal Radar, $ P_t $ dovrebbe essere alta.
  • Il guadagno dell'antenna trasmittente $ G $ dovrebbe essere alto.
  • La sezione trasversale radar del target $ \ sigma $ dovrebbe essere alta.
  • L'apertura effettiva dell'antenna ricevente $ A_e $ dovrebbe essere alta.
  • La cifra di merito F dovrebbe essere bassa.
  • La larghezza di banda del ricevitore $ B_n $ dovrebbe essere bassa.