Sistemas de radar: factores de rendimiento
Los factores que afectan el rendimiento del radar se conocen como factores de rendimiento del radar. En este capítulo, analicemos esos factores. Sabemos que lo siguientestandard form de la ecuación de alcance del radar, que es útil para calcular el alcance máximo del radar para especificaciones dadas.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
Dónde,
$ P_t $ es la potencia máxima transmitida por el radar
$ G $ es la ganancia de la antena transmisora
$ \ sigma $ es la sección transversal del radar del objetivo
$ A_e $ es la apertura efectiva de la antena receptora
$ S_ {min} $ es el poder de la señal mínima detectable
De la ecuación anterior, podemos concluir que lo siguiente conditions debe tenerse en cuenta para obtener el alcance del radar al máximo.
- La potencia máxima transmitida por el Radar $ P_t $ debe ser alta.
- La ganancia de la antena transmisora $ G $ debe ser alta.
- La sección transversal del radar del objetivo $ \ sigma $ debe ser alta.
- La apertura efectiva de la antena receptora $ A_e $ debe ser alta.
- La potencia de la señal mínima detectable $ S_ {min} $ debe ser baja.
Es difícil predecir el alcance del objetivo a partir de la forma estándar de la ecuación de alcance del radar. Esto significa que el grado de precisión que proporciona la ecuación de alcance del radar sobre el alcance del objetivo es menor. Porque, los parámetros como la sección transversal del radar del objetivo, $ \ sigma $ y la señal mínima detectable, $ S_ {min} $ sonstatistical in nature.
Señal mínima detectable
Si la señal de eco tiene una potencia mínima, la detección de esa señal por el radar se conoce como minimum detectable signal. Esto significa que el radar no puede detectar la señal de eco si esa señal tiene menos potencia que la potencia mínima.
En general, Radar recibe la señal de eco además de ruido. Si el valor de umbral se usa para detectar la presencia del objetivo a partir de la señal recibida, entonces esa detección se llamathreshold detection.
Tenemos que seleccionar el valor de umbral adecuado en función de la fuerza de la señal a detectar.
Se debe elegir un valor de umbral alto cuando la fuerza de la señal a detectar sea alta para eliminar la señal de ruido no deseada presente en ella.
De manera similar, se debe elegir un valor de umbral bajo cuando la fuerza de la señal a detectar sea baja.
El seguimiento figure ilustra este concepto -
UN typical waveformdel receptor de radar se muestra en la figura anterior. El eje xy el eje y representan el tiempo y el voltaje respectivamente. El valor eficaz del ruido y el valor umbral se indican con líneas de puntos en la figura anterior.
Hemos considerado tres puntos, A, B y C en la figura anterior para identificar las detecciones válidas y las detecciones faltantes.
El valor de la señal en el punto A es mayor que el valor umbral. Por tanto, es unvalid detection.
El valor de la señal en el punto B es igual al valor umbral. Por tanto, es unvalid detection.
Aunque el valor de la señal en el punto C está más cerca del valor de umbral, es un missing detection. Porque, el valor de la señal en el punto C es menor que el valor umbral.
Entonces, los puntos A y B son detecciones válidas. Considerando que, el punto C es una detección faltante.
Ruido del receptor
Si el receptor genera un componente de ruido en la señal, que se recibe en el receptor, ese tipo de ruido se conoce como ruido del receptor. losreceiver noisees un componente no deseado; deberíamos intentar eliminarlo con algunas precauciones.
Sin embargo, existe un tipo de ruido que se conoce como ruido térmico. Ocurre debido al movimiento térmico de los electrones de conducción. Matemáticamente, podemos escribirthermal noise power, $ N_i $ producido en el receptor como -
$$ N_i = KT_oB_n $$
Dónde,
$ K $ es la constante de Boltzmann y es igual a $ 1.38 \ times 10 ^ {- 23} J / deg $
$ T_o $ es la temperatura absoluta y es igual a $ 290 ^ 0K $
$ B_n $ es el ancho de banda del receptor
Figura de mérito
los Figure of Merit, F no es más que la relación entre la SNR de entrada, $ (SNR) _i $ y la SNR de salida, $ (SNR) _o $. Matemáticamente, se puede representar como:
$$ F = \ frac {(SNR) _i} {(SNR) _o} $$
$$ \ Flecha derecha F = \ frac {S_i / N_i} {S_o / N_o} $$
$$ \ Flecha derecha F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$
$$ \ Flecha derecha S_i = \ frac {FN_iS_o} {N_o} $$
Sustituya, $ N_i = KT_oB_n $ en la ecuación anterior.
$$ \ Rightarrow S_i = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) $$
La potencia de la señal de entrada tendrá un valor mínimo, cuando la SNR de salida tenga un valor mínimo.
$$ \ Rightarrow S_ {min} = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min} $$
Sustituya el $ S_ {min} $ anterior en la siguiente forma estándar de ecuación de rango de radar.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
$$ \ Rightarrow R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min }} \ derecha] ^ {1/4} $$
De la ecuación anterior, podemos concluir que lo siguiente conditions debe tenerse en cuenta para obtener el alcance del radar al máximo.
- La potencia máxima transmitida por el radar, $ P_t $ debe ser alta.
- La ganancia de la antena transmisora $ G $ debe ser alta.
- La sección transversal del radar del objetivo $ \ sigma $ debe ser alta.
- La apertura efectiva de la antena receptora $ A_e $ debe ser alta.
- La figura de Merit F debe ser baja.
- El ancho de banda del receptor $ B_n $ debe ser bajo.