Systèmes radar - Facteurs de performance
Les facteurs qui affectent les performances du radar sont appelés facteurs de performance du radar. Dans ce chapitre, discutons de ces facteurs. Nous savons que ce qui suitstandard form de l'équation de portée radar, qui est utile pour calculer la portée maximale du radar pour des spécifications données.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
Où,
$ P_t $ est la puissance crête transmise par le radar
$ G $ est le gain de l'antenne de transmission
$ \ sigma $ est la section transversale radar de la cible
$ A_e $ est l'ouverture effective de l'antenne de réception
$ S_ {min} $ est la puissance du signal détectable minimum
À partir de l'équation ci-dessus, nous pouvons conclure que ce qui suit conditions doit être pris en compte pour obtenir la portée maximale du radar.
- La puissance de crête transmise par le radar $ P_t $ doit être élevée.
- Le gain de l'antenne émettrice $ G $ doit être élevé.
- La section transversale radar de la cible $ \ sigma $ doit être élevée.
- L'ouverture effective de l'antenne de réception $ A_e $ doit être élevée.
- La puissance du signal détectable minimum $ S_ {min} $ doit être faible.
Il est difficile de prédire la portée de la cible à partir de la forme standard de l'équation de portée radar. Cela signifie que le degré de précision fourni par l'équation de distance radar sur la distance de la cible est moindre. Parce que les paramètres tels que la section transversale radar de la cible, $ \ sigma $ et le signal détectable minimum, $ S_ {min} $ sontstatistical in nature.
Signal détectable minimum
Si le signal d'écho a une puissance minimale, la détection de ce signal par le radar est appelée minimum detectable signal. Cela signifie que le radar ne peut pas détecter le signal d'écho si ce signal a une puissance inférieure à celle de la puissance minimale.
En général, le radar reçoit le signal d'écho en plus du bruit. Si la valeur de seuil est utilisée pour détecter la présence de la cible à partir du signal reçu, alors cette détection est appeléethreshold detection.
Nous devons sélectionner la valeur de seuil appropriée en fonction de la force du signal à détecter.
Une valeur de seuil élevée doit être choisie lorsque la force du signal à détecter est élevée afin d'éliminer le signal de bruit indésirable qui y est présent.
De même, une valeur de seuil basse doit être choisie lorsque la force du signal à détecter est faible.
Le suivant figure illustre ce concept -
UNE typical waveformdu récepteur radar est illustré dans la figure ci-dessus. L'axe des x et l'axe des y représentent respectivement le temps et la tension. La valeur efficace du bruit et la valeur de seuil sont indiquées par des lignes pointillées dans la figure ci-dessus.
Nous avons considéré trois points, A, B et C dans la figure ci-dessus pour identifier les détections valides et les détections manquantes.
La valeur du signal au point A est supérieure à la valeur seuil. Par conséquent, c'est unvalid detection.
La valeur du signal au point B est égale à la valeur seuil. Par conséquent, c'est unvalid detection.
Même si la valeur du signal au point C est plus proche de la valeur seuil, c'est un missing detection. Parce que la valeur du signal au point C est inférieure à la valeur seuil.
Ainsi, les points, A et B sont des détections valides. Alors que le point C est une détection manquante.
Bruit du récepteur
Si le récepteur génère une composante de bruit dans le signal, qui est reçu au niveau du récepteur, alors ce type de bruit est appelé bruit du récepteur. lereceiver noiseest un composant indésirable; nous devrions essayer de l'éliminer avec quelques précautions.
Cependant, il existe un type de bruit connu sous le nom de bruit thermique. Cela se produit en raison du mouvement thermique des électrons de conduction. Mathématiquement, on peut écrirethermal noise power, $ N_i $ produit au récepteur comme -
$$ N_i = KT_oB_n $$
Où,
$ K $ est la constante de Boltzmann et elle est égale à 1,38 $ \ fois 10 ^ {- 23} J / deg $
$ T_o $ est la température absolue et elle est égale à 290 $ ^ 0K $
$ B_n $ est la largeur de bande du récepteur
Symbole de mérite
le Figure of Merit, F n'est rien d'autre que le rapport entre SNR d'entrée, $ (SNR) _i $ et SNR de sortie, $ (SNR) _o $. Mathématiquement, il peut être représenté par -
$$ F = \ frac {(SNR) _i} {(SNR) _o} $$
$$ \ Rightarrow F = \ frac {S_i / N_i} {S_o / N_o} $$
$$ \ Rightarrow F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$
$$ \ Rightarrow S_i = \ frac {FN_iS_o} {N_o} $$
Remplacez, $ N_i = KT_oB_n $ dans l'équation ci-dessus.
$$ \ Rightarrow S_i = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) $$
La puissance du signal d'entrée aura une valeur minimale, lorsque le SNR de sortie aura une valeur minimale.
$$ \ Rightarrow S_ {min} = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min} $$
Remplacez par $ S_ {min} $ ci-dessus la forme standard suivante de l'équation de distance radar.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
$$ \ Rightarrow R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min }} \ droite] ^ {1/4} $$
À partir de l'équation ci-dessus, nous pouvons conclure que ce qui suit conditions doit être pris en compte pour obtenir la portée maximale du radar.
- La puissance de crête transmise par le radar, $ P_t $ devrait être élevée.
- Le gain de l'antenne émettrice $ G $ doit être élevé.
- La section transversale radar de la cible $ \ sigma $ doit être élevée.
- L'ouverture effective de l'antenne de réception $ A_e $ doit être élevée.
- La valeur du mérite F doit être faible.
- La bande passante du récepteur $ B_n $ doit être faible.