Dasar Sistem Radar
Prinsip Operasi
Radar adalah akronim untuk Radio Detection and Ranging. Istilah "radio"
mengacu pada penggunaan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam apa yang disebut radio
bagian gelombang spektrum, yang mencakup beragam dari 104 km sampai 1 cm. Radar
sistem biasanya menggunakan panjang gelombang pada orde 10 cm, sesuai dengan frekuensi
dari sekitar 3 GHz. Deteksi dan berkisar bagian dari singkatan dicapai dengan
keterlambatan waktu antara transmisi sebuah pulsa energi radio dan selanjutnya
kembali. Jika waktu tunda adalah Dt, maka rentang dapat ditentukan oleh sederhana
rumus:
R = CDT / 2
di mana c = 3 x 108 m / s, kecepatan cahaya di mana semua menyebarkan gelombang elektromagnetik.
Faktor kedua dalam formula berasal dari pengamatan bahwa pulsa radar harus
perjalanan ke sasaran dan kembali sebelum deteksi, atau dua kali jangkauan.
Sebuah kereta pulsa radar adalah jenis modulasi amplitudo dari frekuensi radar
gelombang pembawa, serupa dengan gelombang pembawa modulasi dalam sistem komunikasi.
Dalam hal ini, sinyal informasi yang cukup sederhana: sebuah ulang pulsa di
teratur. Radar umum pembawa modulasi, yang dikenal sebagai denyut nadi kereta api
ditampilkan di bawah. Parameter yang umum radar seperti yang didefinisikan dengan mengacu ke Gambar 1.
Gambar 2.
PW = lebar pulsa. PW memiliki satuan waktu dan umumnya dinyatakan dalam ms. PW adalah durasi pulsa. RT = waktu istirahat. RT adalah interval antara pulsa. Hal ini diukur dalam ms. PRT = nadi pengulangan waktu. PRT memiliki satuan waktu dan umumnya dinyatakan dalam ms. PRT adalah interval antara awal salah satu denyut nadi dan awal lain. PRT juga sama dengan jumlah, PRT = PW + RT. PRF = denyut frekuensi pengulangan. PRF memiliki satuan waktu-1 dan umumnya dinyatakan dalam Hz (1 Hz = 1 / s) atau sebagai pulsa per detik (pps). PRF adalah jumlah pulsa ditransmisikan per detik dan sama dengan kebalikan dari PRT. RF = frekuensi radio. RF memiliki satuan waktu-1 atau Hz dan umumnya dinyatakan dalam GHz atau MHz. RF adalah frekuensi gelombang pembawa yang sedang diatur untuk membentuk denyut nadi kereta api.
Mekanisasi
Sebuah sistem radar praktis memerlukan tujuh komponen dasar seperti yang digambarkan di bawah ini:
Gambar 3
Pemancar. Menciptakan pemancar gelombang radio yang akan dikirim dan memodulasi itu untuk membentuk denyut nadi kereta api. Pemancar harus juga memperkuat sinyal untuk tingkat kekuatan yang tinggi untuk memberikan jangkauan yang memadai. Sumber gelombang pembawa dapat menjadi Klystron, Traveling Wave Tube (TWT) atau magnetron. Masing-masing memiliki karakteristik dan keterbatasan.
2. Penerima. Penerima sensitif terhadap rentang frekuensi sedang dikirim dan memberikan penguatan sinyal yang dikembalikan. Dalam rangka untuk memberikan jangkauan terbesar, penerima harus sangat sensitif tanpa memperkenalkan kebisingan yang berlebihan. Kemampuan untuk melihat sinyal yang diterima dari kebisingan latar belakang tergantung pada sinyal-to-noise ratio (S / N).
Kebisingan latar belakang adalah ditentukan oleh nilai rata-rata, yang disebut kebisingan-setara-daya (NEP). Ini langsung menyamakan kebisingan ke tingkat daya terdeteksi sehingga dapat dibandingkan dengan return. Menggunakan definisi ini, kriteria untuk berhasil mendeteksi target adalah
Pr> (S / N) NEP,
mana Pr adalah kekuatan sinyal kembali. Karena ini adalah jumlah yang signifikan dalam menentukan kinerja sistem radar, itu diberi peruntukan yang unik, Smin, dan disebut Sinyal Minimum untuk Detection.
Smin = (S / N) NEP
Sejak Smin, dinyatakan dalam Watts, biasanya nomor kecil, itu telah terbukti berguna untuk menentukan desibel setara, MDS, yang adalah singkatan dari Minimum dilihat Sinyal.
MDS = 10 log (Smin / 1 mW)
Bila menggunakan desibel, kuantitas di dalam tanda kurung dari logaritma harus angka tanpa satuan. Aku definisi MDS, angka ini adalah fraksi Smin / 1 mW. Sebagai pengingat, kita menggunakan notasi dBm khusus untuk unit MDS, di mana "m" adalah singkatan dari 1 mW. Ini adalah istilah untuk desibel direferensikan ke 1 mW, yang kadang-kadang ditulis sebagai dB / / 1mW.
Di penerima, S / N menetapkan ambang batas untuk deteksi yang menentukan apa yang akan ditampilkan dan apa yang tidak. Secara teori, jika S / N = 1, maka hanya kembali dengan kekuatan sama atau lebih besar dari kebisingan latar belakang akan ditampilkan. Namun, kebisingan adalah proses statistik dan bervariasi secara acak. NEP adalah nilai rata-rata kebisingan. Akan ada saat-saat ketika kebisingan melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh penerima. Karena hal ini akan ditampilkan dan tampaknya menjadi sasaran yang sah, hal itu disebut alarm palsu. Jika SNR diatur terlalu tinggi, maka akan ada beberapa alarm palsu, tetapi beberapa sasaran yang sebenarnya mungkin tidak ditampilkan dikenal sebagai miss). Jika diatur SNR terlalu rendah, maka akan ada banyak laporan yang salah, atau alarm palsu tingkat tinggi (FAR).
Beberapa receiver memonitor latar belakang dan terus-menerus menyesuaikan SNR untuk menjaga konstan laju alarm palsu, dan karena itu semua yang disebut CFAR penerima.
Beberapa fitur telepon umum adalah:
1.) Pulse Integrasi. Penerima mengambil kembali kekuatan rata-rata lebih banyak kacang-kacangan. Acak peristiwa seperti suara tidak akan terjadi dalam setiap denyut nadi dan oleh karena itu, ketika rata-rata, akan memiliki efek berkurang dibandingkan dengan target aktual yang akan di setiap denyut nadi.
2.) Sensitivitas Sisa Control (STC). Fitur ini mengurangi dampak dari laut kembali dari negara. Mengurangi SNR minimum dari penerima untuk durasi yang singkat segera setelah setiap denyut nadi ditularkan. Efek menyesuaikan STC adalah untuk mengurangi keruwetan pada layar di daerah secara langsung di sekitar pemancar. Semakin besar nilai STC, semakin besar rentang dari pemancar di mana kekacauan akan dihapus. Namun, STC yang berlebihan akan kosong keluar potensial kembali dekat dengan pemancar.
3.) Fast Sisa Konstan (FTC). Fitur ini dirancang untuk mengurangi efek jangka panjang keuntungan yang berasal dari hujan. Pengolahan ini mengharuskan kekuatan sinyal kembali harus berubah dengan cepat di atasnya durasi. Sejak hujan terjadi di daerah dan diperluas, maka akan menghasilkan panjang, mantap kembali. FTC proses akan
penyaring ini kembali keluar dari layar. Hanya kacang-kacangan yang naik dan turun dengan cepat akan ditampilkan. Dalam istilah teknis, FTC adalah pembeda, yang berarti menentukan tingkat perubahan sinyal, yang kemudian digunakan untuk membedakan pulsa yang tidak berubah dengan cepat.
3. Power Supply. Catu daya menyediakan tenaga listrik bagi semua komponen. Konsumen terbesar daya adalah pemancar yang mungkin memerlukan beberapa kW daya rata-rata. Kekuasaan yang sebenarnya ditransmisikan dalam nadi mungkin jauh lebih besar dari 1 kW. Hanya catu daya harus dapat memberikan jumlah rata-rata daya yang dikonsumsi, bukan tingkat kekuatan tinggi selama sebenarnya
nadi transmisi. Energi dapat disimpan, dalam sebuah kapasitor bank misalnya, selama waktu istirahat. Maka energi yang tersimpan dapat dimasukkan ke dalam denyut nadi ketika ditransmisikan, meningkatkan daya puncak. Puncak kekuasaan dan kekuatan rata-rata terkait dengan besaran yang disebut siklus, DC. Siklus adalah bagian dari siklus yang masing-masing transmisi radar sebenarnya transmisi. Mengacu pada denyut nadi kereta api pada Gambar 2, siklus dapat dilihat untuk menjadi:
DC = PW / PRF
Synchronizer. The sinkronisasi koordinat rentang waktu untuk penentuan.
Ini mengatur bahwa tingkat di mana pulsa akan dikirim (yaitu set PRF) dan me-reset waktu
kisaran jam untuk penentuan untuk setiap denyut nadi. Sinyal dari sinkronisasi dikirim
simultan untuk penerima, yang mengirimkan pulsa baru, dan dengan tampilan,
yang me-reset kembali menyapu.
Duplexer. Ini adalah switch yang menghubungkan bergantian pemancar atau penerima ke antena. Tujuannya adalah untuk melindungi penerima dari output daya tinggi pemancar. Selama transmisi dari sebuah keluar pulsa, yang duplexer akan disesuaikan dengan pemancar selama denyut nadi, PW. Setelah denyut nadi telah dikirim, maka akan menyelaraskan duplexer antena ke penerima. Ketika pulsa berikutnya dikirim, duplexer akan beralih kembali ke pemancar. Sebuah duplexer tidak diperlukan jika daya yang ditransmisikan rendah.
Antena. Antena radar mengambil pulsa dari pemancar dan meletakkannya ke udara. Lebih jauh, antena harus memfokuskan energi ke dalam sebuah berkas yang terdefinisi dengan baik yang meningkatkan kekuatan dan memungkinkan penentuan arah sasaran. Antena harus melacak orientasi sendiri yang dapat dicapai oleh Sinkronisasi-pemancar. Ada juga sistem antena yang tidak bergerak secara fisik tapi mengarahkan elektronik (dalam kasus ini, orientasi berkas radar sudah diketahui apriori).
Sinar-lebar sebuah antena adalah ukuran dari sudut luasnya
bagian paling kuat yang memancarkan energi. Untuk tujuan kita bagian utama,
disebut lobus utama, akan semua sudut dari tegak lurus di mana kekuatan
tidak kurang dari ½ dari puncak kekuasaan, atau, dalam desibel, -3 dB. Berkas-lebarnya
kisaran sudut di lobus utama, sehingga didefinisikan. Biasanya ini diselesaikan ke
pesawat yang menarik, seperti horizontal atau bidang vertikal. Antena akan
yang terpisah balok horisontal dan vertikal lebar. Untuk antena radar, yang
beam-width dapat diperkirakan dari dimensi antena dalam bidang
bunga oleh
q = l / L
mana:
q adalah berkas-lebar dalam radian,
l adalah panjang gelombang radar, dan
L adalah dimensi antena, ke arah kepentingan (yaitu lebar atau tinggi).
Dalam diskusi komunikasi antena, dinyatakan bahwa
balok-lebar untuk antena dapat ditemukan dengan menggunakan q = 2l / L. Jadi tampak bahwa radar
antena memiliki satu-setengah dari balok-lebar sebagai antena komunikasi. Perbedaan
adalah bahwa antena radar digunakan baik untuk mengirim dan menerima sinyal. Itu
gangguan efek dari setiap arah menggabungkan, yang memiliki efek mengurangi
sinar-lebar. Oleh karena itu ketika menggambarkan sistem dua arah (seperti radar) itu adalah
tepat untuk mengurangi sinar-lebar dengan faktor ½ dalam berkas-width
pendekatan formula.
Directional gain dari antena adalah ukuran seberapa baik berkas
terfokus di semua sudut. Jika kita dibatasi ke satu pesawat, directional
keuntungan hanya akan menjadi rasio 2p / q. Karena kekuatan yang sama didistribusikan lebih dari
kisaran yang lebih kecil sudut, arah memperoleh mewakili jumlah oleh yang kuasa
dalam berkas meningkat. Dalam kedua sudut, maka directional gain akan diberikan oleh:
Gdir = 4p / q f
karena ada 4p steradians berhubungan dengan semua arah (padat sudut, diukur
di steradians, didefinisikan sebagai daerah depan balok dibagi dengan rentang
kuadrat, oleh karena itu non-directional beam akan menutupi area 4pR2 pada jarak R,
Oleh karena itu 4p steradians).
Di sini kita digunakan:
q = horizontal beam-width (radian)
f = vertikal berkas-width (radian)
Kadang-kadang directional gain diukur dalam desibel, yaitu 10 log (Gdir).
Sebagai contoh, sebuah antena dengan beam horizontal lebar 1,50 (0,025 radian) dan
balok vertikal-lebar 20o (0,33 radian) akan memiliki:
directional gain (dB) = 10 log (4 p / 0,025 0,333) = 30,9 dB
Contoh: menemukan horizontal dan vertikal sinar-lebar panjang AN/SPS-49
berbagai sistem radar, dan mendapatkan arah dalam dB. Antena adalah lebar 7,3 m
sebesar 4,3 m tinggi, dan beroperasi pada frekuensi 900 MHz.
Panjang gelombang, l = c / f = 0,33 m.
Mengingat bahwa L = 7,3 m, maka
q = l / L = 0.33/7.3 = 0,045 radian, atau
q = 30.
Antena 4,3 m, sehingga perhitungan yang sama memberikan
f = 0,076 radian
f = 40.
Directional gain,
Gdir = 4p / (0,045 0,076) = 3638.
Dinyatakan dalam desibel,
directional gain = 10 log (3638)
= 35,6 dB.
Tampilan. Unit layar dapat mengambil berbagai bentuk tetapi pada umumnya dirancang untuk menyajikan informasi yang diterima operator. Tampilan yang paling dasar jenis disebut A-scan (amplitudo vs Waktu tunda). Sumbu vertikal adalah kekuatan kembali dan sumbu horizontal adalah waktu tunda, atau jangkauan. A-scan tidak memberikan informasi tentang arah sasaran.
Gambar 4
Tampilan yang paling umum adalah PPI (posisi rencana indikator). A-scan informasi ini diubah menjadi kecerahan dan kemudian ditampilkan dalam arah yang relatif sama sebagai antena orientasi. Hasilnya adalah top-down melihat situasi di mana jarak adalah jarak dari titik asal. PPI mungkin adalah layar paling alami bagi operator dan karena itu yang paling banyak digunakan. Dalam kedua kasus, me-reset sinkronisasi jejak untuk setiap denyut nadi sehingga rentang
informasi akan mulai pada titik asal.
Gambar 5
Dalam contoh ini, peningkatan penggunaan STC untuk menekan kekacauan laut akan sangat membantu.
Radar kinerja
Semua parameter dari sistem radar berdenyut dasar akan mempengaruhi
kinerja dalam beberapa cara. Di sini kita menemukan contoh-contoh spesifik dan mengukur ketergantungan ini
mana mungkin.
Pulse Width
Durasi pulsa dan panjang target sepanjang arah radial
menentukan durasi pulsa yang dikembalikan. Dalam kebanyakan kasus panjang
kembali biasanya sangat mirip dengan pulsa yang ditransmisikan. Dalam tampilan unit,
nadi (di waktu) akan diubah menjadi denyut nadi di kejauhan. Kisaran nilai
dari tepi menuju ke tepi trailing akan membuat beberapa ketidakpastian dalam
rentang target. Diambil pada nilai nominal, kemampuan untuk secara akurat mengukur jarak
ditentukan oleh lebar pulsa.
Jika kita menunjuk ketidakpastian dalam rentang diukur sebagai rentang resolusi,
RRES, maka harus sama dengan kisaran setara dengan lebar pulsa, yaitu:
RRES = c PW / 2
Sekarang, Anda mungkin bertanya-tanya mengapa tidak hanya mengambil terdepan dalam nadi sebagai
rentang yang dapat ditentukan dengan akurasi yang jauh lebih halus? Masalahnya adalah bahwa
hampir mustahil untuk menciptakan terdepan yang sempurna. Dalam prakteknya, yang ideal
nadi akan benar-benar muncul seperti:
Gambar 6
Untuk membuat pulsa dengan sempurna terdepan vertikal akan membutuhkan bandwidth yang tak terbatas. Bahkan Anda mungkin menyamakan bandwidth, b, dari pemancar ke lebar pulsa minimum, PW oleh:
PW = 1/2b
Dengan adanya pemahaman ini, sangat masuk akal untuk mengatakan bahwa rentang tidak dapat ditentukan lebih akurat daripada CPW / 2 atau ekuivalen
RRES = c/4b
Bahkan, radar resolusi tinggi sering disebut sebagai radar lebar-band yang sekarang Anda lihat sebagai pernyataan setara. Satu istilah ini mengacu pada domain waktu dan domain frekuensi lain. Durasi pulsa juga mempengaruhi rentang minimum di mana sistem radar dapat mendeteksi. Keluar pulsa harus secara fisik jelas antena sebelum kembali dapat diproses. Karena ini berlangsung selama selang waktu sama dengan lebar pulsa, PW, kisaran ditampilkan minimum kemudian:
RMIN = c PW / 2
Efek rentang minimum dapat dilihat pada layar PPI sebagai jenuh atau area kosong
di sekitar titik asal.
Gambar 7
Meningkatkan lebar pulsa tetap menjaga parameter lain yang sama juga akan mempengaruhi siklus dan karena itu daya rata-rata. Bagi banyak sistem, sangat diperlukan untuk menjaga daya rata-rata tetap. Kemudian bersamaan PRF harus diubah dengan PW dalam rangka untuk menjaga PW x PRF produk yang sama. Misalnya, jika lebar pulsa berkurang dengan faktor ½ dalam rangka untuk meningkatkan resolusi, maka PRF biasanya dua kali lipat.
Pulse Repetition Frequency (PRF)
Frekuensi transmisi pulsa mempengaruhi jangkauan maksimum yang dapat
ditampilkan. Ingat bahwa me-reset sinkronisasi waktu setiap jam sebagai denyut nadi
ditularkan. Kembali dari jauh target yang dilakukan tidak mencapai penerima sampai
setelah pulsa berikutnya telah dikirim tidak akan ditampilkan dengan benar. Karena waktu
jam sudah di-reset, mereka akan ditampilkan sebagai jika kisaran di mana kurang dari sebenarnya.
Jika ini adalah mungkin, maka informasi kisaran akan dianggap ambigu.
Operator tidak akan tahu apakah itu yang sebenarnya jarak jangkauan atau yang lebih besar
nilai.
Gambar 8
Kisaran aktual maksimum yang dapat dideteksi dan ditampilkan tanpa ambiguitas, atau maksimum rentang jelas, hanya kisaran yang sesuai untuk suatu selang waktu sama dengan waktu pengulangan pulsa, PRT. Oleh karena itu, jelas maksimum jangkauan,
RUNAMB = c PRT / 2 = c / (2PRF)
Ketika radar adalah pemindaian, perlu untuk mengontrol tingkat scan sehingga
jumlah cukup pulsa akan ditransmisikan dalam arah tertentu dalam rangka
menjamin deteksi dapat diandalkan. Jika terlalu sedikit pulsa yang digunakan, maka akan lebih
sulit untuk membedakan palsu target dari yang sebenarnya. Salah target mungkin ada
dalam satu atau dua pulsa tapi jelas tidak dalam sepuluh atau dua puluh dalam satu baris. Oleh karena itu untuk
mempertahankan tingkat deteksi palsu rendah, jumlah pulsa ditransmisikan dalam setiap
arah harus tetap tinggi, biasanya di atas sepuluh.
Untuk sistem dengan tingkat pengulangan pulsa yang tinggi (frekuensi), radar balok
posisinya bisa lebih cepat dan karena itu scan lebih cepat. Sebaliknya, jika
PRF adalah menurunkan tingkat scan perlu dikurangi. Scan sederhana mudah
menghitung jumlah pulsa yang akan kembali dari sasaran tertentu. Membiarkan
t mewakili waktu tinggal, yang merupakan target durasi yang tetap berada di
radar's beam selama setiap scan. Jumlah pulsa, N, bahwa target akan
terkena selama waktu tinggal adalah:
N = t PRF
Kami dapat mengatur ulang persamaan ini untuk membuat persyaratan pada waktu tinggal scan tertentu
tmin = Nmin / PRF
Sehingga mudah untuk melihat bahwa tingkat pengulangan pulsa tinggi memerlukan tinggal yang lebih kecil kali. Untuk memindai melingkar yang terus-menerus, misalnya, tinggal waktu yang berhubungan dengan tingkat rotasi dan balok-lebarnya.
t = q / W
di mana q = balok-width [derajat] W = rotasi menilai [derajat / detik] yang akan memberikan waktu tinggal dalam hitungan detik. Hubungan ini dapat dikombinasikan, memberikan persamaan berikut yang maksimum tingkat scan dapat ditentukan untuk jumlah minimum pulsa per scan:
WMAX = q PRF / N
Radar Frekuensi
Akhirnya, frekuensi radio gelombang pembawa juga akan memiliki beberapa
mempengaruhi pada bagaimana menyebarkan sinar radar. Pada frekuensi rendah ekstrem, radar balok
akan membiaskan di atmosfer dan dapat terjebak dalam "saluran" yang mengakibatkan lama
rentang. Pada ekstrem tinggi, sinar radar akan berperilaku seperti terlihat cahaya dan
perjalanan dalam garis lurus. Radar frekuensi sangat tinggi akan menderita tinggi balok
kerugian dan tidak cocok untuk sistem jarak jauh.
Frekuensi juga akan mempengaruhi sinar-lebar. Untuk ukuran antena yang sama,
radar frekuensi yang rendah akan memiliki balok-width lebih besar daripada frekuensi tinggi satu.
Dalam rangka untuk menjaga berkas-width konstan, radar frekuensi yang rendah akan perlu besar
antena.
Range Persamaan teoretis Maksimum
Sebuah penerima radar dapat mendeteksi target jika kembalinya adalah kekuatan cukup.
Mari kita menunjuk kembali sinyal minimum yang dapat dideteksi sebagai Smin, yang seharusnya
mempunyai unit Watts, W. Ukuran dan kemampuan target untuk mencerminkan energi radar dapat
diringkas menjadi satu istilah, s, dikenal sebagai radar penampang, yang memiliki satuan
dari m2. Jika benar-benar semua energi radar insiden pada target tercermin
sama ke segala arah, maka penampang radar akan sama dengan sasaran
luas penampang seperti yang terlihat oleh pemancar. Dalam praktiknya, sebagian energi yang diserap
dan energi yang dipantulkan tidak didistribusikan secara merata ke segala arah. Oleh karena itu,
radar penampang cukup sulit untuk memperkirakan dan biasanya ditentukan oleh
pengukuran.
Mengingat jumlah baru ini kita dapat membuat sebuah model sederhana untuk kekuatan radar
yang mengembalikan ke penerima:
Pr = Pt G 1/4pR2 s 1/4pR2 Ae
Istilah dalam persamaan ini telah dikelompokkan untuk menggambarkan urutan dari transmisi ke penagihan. Berikut adalah urutan secara rinci:
G = r Gdir
Pemancar daya puncak puts out Pt ke antena, yang berfokus ke sebuah balok dengan G. memperoleh gain kekuasaan mirip dengan memperoleh terarah, Gdir, kecuali bahwa hal itu harus juga mencakup kerugian dari pemancar ke antena. Kerugian ini dirangkum oleh istilah tunggal untuk efisiensi, r. Oleh karena itu
Energi radar menyebar secara seragam di segala penjuru. Daya per satuan luas demikian harus berkurang sebagai daerah meningkat. Karena energi tersebar di atas permukaan bola faktor 1/4pR2 account untuk pengurangan.
Energi radar yang dikumpulkan oleh permukaan target dan dipantulkan. Penampang radar s account untuk kedua proses tersebut.
Energi yang dipantulkan menyebar seperti energi yang ditransmisikan.
Antena penerima mengumpulkan energi yang sebanding dengan daerah yang efektif, yang dikenal sebagai antena's apertur, Ae. Ini juga termasuk kerugian dalam proses penerimaan sinyal hingga mencapai penerima. Oleh karena itu subskrip "e" untuk "efektif." Aperture yang efektif berkaitan dengan aperture fisik, A, dengan efisiensi yang sama istilah yang digunakan dalam memperoleh kekuasaan, diberi simbol r. Sehingga
Ae = r A
Kriteria kami deteksi hanyalah bahwa menerima kuasa, Pr harus
melebihi minimum, Smin. Karena kekuasaan yang diterima berkurang dengan kisaran maksimum
jangkauan deteksi akan terjadi ketika menerima kuasa adalah sama dengan minimum, yaitu
Pr = Smin. Jika Anda memecahkan untuk rentang, Anda mendapatkan persamaan untuk teoritis maksimum
radar range:
Mungkin yang paling penting dari persamaan ini adalah akar keempat ketergantungan. Implikasi praktis dari hal ini adalah bahwa seseorang harus sangat meningkatkan daya output sederhana untuk mendapatkan peningkatan performa. Sebagai contoh, dalam rangka untuk melipatgandakan jangkauan, daya yang ditransmisikan harus meningkat 16-kali lipat. Anda juga harus mencatat bahwa tingkat daya minimum untuk mendeteksi, Smin, tergantung pada tingkat kebisingan. Dalam prakteknya, jumlah ini terus divariasikan dalam rangka mencapai keseimbangan sempurna antara kepekaan tinggi yang rentan terhadap kebisingan dan kepekaan yang rendah mungkin membatasi kemampuan radar untuk mendeteksi target. Contoh: Carilah jangkauan maksimum AN/SPS-49 radar, mengingat data sebagai berikut
Antena Ukuran = 7,3 m lebar 4,3 m tinggi
Efisiensi = 80%
Peak power = 360 kW
Cross section = 1 m2
Smin = 1 10-12 W
Kita tahu dari contoh sebelumnya, bahwa gain antena directional,
Gdir = 4p/qf = 4p / (.05 x .07) = 3430
Kekuatan gain,
G = r Gdir
G = 2744.
Demikian pula, aperture efektif,
Ae = RA = ,8 (7.3 x 4.3)
Ae = 25,1 m2.
Oleh karena itu kisaran adalah, atau
R = 112 km.
Dasar Sistem Radar
Prinsip Operasi
Radar adalah akronim untuk Radio Detection and Ranging. Istilah "radio"
mengacu pada penggunaan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam apa yang disebut radio
bagian gelombang spektrum, yang mencakup beragam dari 104 km sampai 1 cm. Radar
sistem biasanya menggunakan panjang gelombang pada orde 10 cm, sesuai dengan frekuensi
dari sekitar 3 GHz. Deteksi dan berkisar bagian dari singkatan dicapai dengan
keterlambatan waktu antara transmisi sebuah pulsa energi radio dan selanjutnya
kembali. Jika waktu tunda adalah Dt, maka rentang dapat ditentukan oleh sederhana
rumus:
R = CDT / 2
di mana c = 3 x 108 m / s, kecepatan cahaya di mana semua menyebarkan gelombang elektromagnetik.
Faktor kedua dalam formula berasal dari pengamatan bahwa pulsa radar harus
perjalanan ke sasaran dan kembali sebelum deteksi, atau dua kali jangkauan.
Sebuah kereta pulsa radar adalah jenis modulasi amplitudo dari frekuensi radar
gelombang pembawa, serupa dengan gelombang pembawa modulasi dalam sistem komunikasi.
Dalam hal ini, sinyal informasi yang cukup sederhana: sebuah ulang pulsa di
teratur. Radar umum pembawa modulasi, yang dikenal sebagai denyut nadi kereta api
ditampilkan di bawah. Parameter yang umum radar seperti yang didefinisikan dengan mengacu ke Gambar 1.
Gambar 2.
PW = lebar pulsa. PW memiliki satuan waktu dan umumnya dinyatakan dalam ms. PW adalah durasi pulsa. RT = waktu istirahat. RT adalah interval antara pulsa. Hal ini diukur dalam ms. PRT = nadi pengulangan waktu. PRT memiliki satuan waktu dan umumnya dinyatakan dalam ms. PRT adalah interval antara awal salah satu denyut nadi dan awal lain. PRT juga sama dengan jumlah, PRT = PW + RT. PRF = denyut frekuensi pengulangan. PRF memiliki satuan waktu-1 dan umumnya dinyatakan dalam Hz (1 Hz = 1 / s) atau sebagai pulsa per detik (pps). PRF adalah jumlah pulsa ditransmisikan per detik dan sama dengan kebalikan dari PRT. RF = frekuensi radio. RF memiliki satuan waktu-1 atau Hz dan umumnya dinyatakan dalam GHz atau MHz. RF adalah frekuensi gelombang pembawa yang sedang diatur untuk membentuk denyut nadi kereta api.
Mekanisasi
Sebuah sistem radar praktis memerlukan tujuh komponen dasar seperti yang digambarkan di bawah ini:
Gambar 3
Pemancar. Menciptakan pemancar gelombang radio yang akan dikirim dan memodulasi itu untuk membentuk denyut nadi kereta api. Pemancar harus juga memperkuat sinyal untuk tingkat kekuatan yang tinggi untuk memberikan jangkauan yang memadai. Sumber gelombang pembawa dapat menjadi Klystron, Traveling Wave Tube (TWT) atau magnetron. Masing-masing memiliki karakteristik dan keterbatasan.
2. Penerima. Penerima sensitif terhadap rentang frekuensi sedang dikirim dan memberikan penguatan sinyal yang dikembalikan. Dalam rangka untuk memberikan jangkauan terbesar, penerima harus sangat sensitif tanpa memperkenalkan kebisingan yang berlebihan. Kemampuan untuk melihat sinyal yang diterima dari kebisingan latar belakang tergantung pada sinyal-to-noise ratio (S / N).
Kebisingan latar belakang adalah ditentukan oleh nilai rata-rata, yang disebut kebisingan-setara-daya (NEP). Ini langsung menyamakan kebisingan ke tingkat daya terdeteksi sehingga dapat dibandingkan dengan return. Menggunakan definisi ini, kriteria untuk berhasil mendeteksi target adalah
Pr> (S / N) NEP,
mana Pr adalah kekuatan sinyal kembali. Karena ini adalah jumlah yang signifikan dalam menentukan kinerja sistem radar, itu diberi peruntukan yang unik, Smin, dan disebut Sinyal Minimum untuk Detection.
Smin = (S / N) NEP
Sejak Smin, dinyatakan dalam Watts, biasanya nomor kecil, itu telah terbukti berguna untuk menentukan desibel setara, MDS, yang adalah singkatan dari Minimum dilihat Sinyal.
MDS = 10 log (Smin / 1 mW)
Bila menggunakan desibel, kuantitas di dalam tanda kurung dari logaritma harus angka tanpa satuan. Aku definisi MDS, angka ini adalah fraksi Smin / 1 mW. Sebagai pengingat, kita menggunakan notasi dBm khusus untuk unit MDS, di mana "m" adalah singkatan dari 1 mW. Ini adalah istilah untuk desibel direferensikan ke 1 mW, yang kadang-kadang ditulis sebagai dB / / 1mW.
Di penerima, S / N menetapkan ambang batas untuk deteksi yang menentukan apa yang akan ditampilkan dan apa yang tidak. Secara teori, jika S / N = 1, maka hanya kembali dengan kekuatan sama atau lebih besar dari kebisingan latar belakang akan ditampilkan. Namun, kebisingan adalah proses statistik dan bervariasi secara acak. NEP adalah nilai rata-rata kebisingan. Akan ada saat-saat ketika kebisingan melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh penerima. Karena hal ini akan ditampilkan dan tampaknya menjadi sasaran yang sah, hal itu disebut alarm palsu. Jika SNR diatur terlalu tinggi, maka akan ada beberapa alarm palsu, tetapi beberapa sasaran yang sebenarnya mungkin tidak ditampilkan dikenal sebagai miss). Jika diatur SNR terlalu rendah, maka akan ada banyak laporan yang salah, atau alarm palsu tingkat tinggi (FAR).
Beberapa receiver memonitor latar belakang dan terus-menerus menyesuaikan SNR untuk menjaga konstan laju alarm palsu, dan karena itu semua yang disebut CFAR penerima.
Beberapa fitur telepon umum adalah:
1.) Pulse Integrasi. Penerima mengambil kembali kekuatan rata-rata lebih banyak kacang-kacangan. Acak peristiwa seperti suara tidak akan terjadi dalam setiap denyut nadi dan oleh karena itu, ketika rata-rata, akan memiliki efek berkurang dibandingkan dengan target aktual yang akan di setiap denyut nadi.
2.) Sensitivitas Sisa Control (STC). Fitur ini mengurangi dampak dari laut kembali dari negara. Mengurangi SNR minimum dari penerima untuk durasi yang singkat segera setelah setiap denyut nadi ditularkan. Efek menyesuaikan STC adalah untuk mengurangi keruwetan pada layar di daerah secara langsung di sekitar pemancar. Semakin besar nilai STC, semakin besar rentang dari pemancar di mana kekacauan akan dihapus. Namun, STC yang berlebihan akan kosong keluar potensial kembali dekat dengan pemancar.
3.) Fast Sisa Konstan (FTC). Fitur ini dirancang untuk mengurangi efek jangka panjang keuntungan yang berasal dari hujan. Pengolahan ini mengharuskan kekuatan sinyal kembali harus berubah dengan cepat di atasnya durasi. Sejak hujan terjadi di daerah dan diperluas, maka akan menghasilkan panjang, mantap kembali. FTC proses akan
penyaring ini kembali keluar dari layar. Hanya kacang-kacangan yang naik dan turun dengan cepat akan ditampilkan. Dalam istilah teknis, FTC adalah pembeda, yang berarti menentukan tingkat perubahan sinyal, yang kemudian digunakan untuk membedakan pulsa yang tidak berubah dengan cepat.
3. Power Supply. Catu daya menyediakan tenaga listrik bagi semua komponen. Konsumen terbesar daya adalah pemancar yang mungkin memerlukan beberapa kW daya rata-rata. Kekuasaan yang sebenarnya ditransmisikan dalam nadi mungkin jauh lebih besar dari 1 kW. Hanya catu daya harus dapat memberikan jumlah rata-rata daya yang dikonsumsi, bukan tingkat kekuatan tinggi selama sebenarnya
nadi transmisi. Energi dapat disimpan, dalam sebuah kapasitor bank misalnya, selama waktu istirahat. Maka energi yang tersimpan dapat dimasukkan ke dalam denyut nadi ketika ditransmisikan, meningkatkan daya puncak. Puncak kekuasaan dan kekuatan rata-rata terkait dengan besaran yang disebut siklus, DC. Siklus adalah bagian dari siklus yang masing-masing transmisi radar sebenarnya transmisi. Mengacu pada denyut nadi kereta api pada Gambar 2, siklus dapat dilihat untuk menjadi:
DC = PW / PRF
Synchronizer. The sinkronisasi koordinat rentang waktu untuk penentuan.
Ini mengatur bahwa tingkat di mana pulsa akan dikirim (yaitu set PRF) dan me-reset waktu
kisaran jam untuk penentuan untuk setiap denyut nadi. Sinyal dari sinkronisasi dikirim
simultan untuk penerima, yang mengirimkan pulsa baru, dan dengan tampilan,
yang me-reset kembali menyapu.
Duplexer. Ini adalah switch yang menghubungkan bergantian pemancar atau penerima ke antena. Tujuannya adalah untuk melindungi penerima dari output daya tinggi pemancar. Selama transmisi dari sebuah keluar pulsa, yang duplexer akan disesuaikan dengan pemancar selama denyut nadi, PW. Setelah denyut nadi telah dikirim, maka akan menyelaraskan duplexer antena ke penerima. Ketika pulsa berikutnya dikirim, duplexer akan beralih kembali ke pemancar. Sebuah duplexer tidak diperlukan jika daya yang ditransmisikan rendah.
Antena. Antena radar mengambil pulsa dari pemancar dan meletakkannya ke udara. Lebih jauh, antena harus memfokuskan energi ke dalam sebuah berkas yang terdefinisi dengan baik yang meningkatkan kekuatan dan memungkinkan penentuan arah sasaran. Antena harus melacak orientasi sendiri yang dapat dicapai oleh Sinkronisasi-pemancar. Ada juga sistem antena yang tidak bergerak secara fisik tapi mengarahkan elektronik (dalam kasus ini, orientasi berkas radar sudah diketahui apriori).
Sinar-lebar sebuah antena adalah ukuran dari sudut luasnya
bagian paling kuat yang memancarkan energi. Untuk tujuan kita bagian utama,
disebut lobus utama, akan semua sudut dari tegak lurus di mana kekuatan
tidak kurang dari ½ dari puncak kekuasaan, atau, dalam desibel, -3 dB. Berkas-lebarnya
kisaran sudut di lobus utama, sehingga didefinisikan. Biasanya ini diselesaikan ke
pesawat yang menarik, seperti horizontal atau bidang vertikal. Antena akan
yang terpisah balok horisontal dan vertikal lebar. Untuk antena radar, yang
beam-width dapat diperkirakan dari dimensi antena dalam bidang
bunga oleh
q = l / L
mana:
q adalah berkas-lebar dalam radian,
l adalah panjang gelombang radar, dan
L adalah dimensi antena, ke arah kepentingan (yaitu lebar atau tinggi).
Dalam diskusi komunikasi antena, dinyatakan bahwa
balok-lebar untuk antena dapat ditemukan dengan menggunakan q = 2l / L. Jadi tampak bahwa radar
antena memiliki satu-setengah dari balok-lebar sebagai antena komunikasi. Perbedaan
adalah bahwa antena radar digunakan baik untuk mengirim dan menerima sinyal. Itu
gangguan efek dari setiap arah menggabungkan, yang memiliki efek mengurangi
sinar-lebar. Oleh karena itu ketika menggambarkan sistem dua arah (seperti radar) itu adalah
tepat untuk mengurangi sinar-lebar dengan faktor ½ dalam berkas-width
pendekatan formula.
Directional gain dari antena adalah ukuran seberapa baik berkas
terfokus di semua sudut. Jika kita dibatasi ke satu pesawat, directional
keuntungan hanya akan menjadi rasio 2p / q. Karena kekuatan yang sama didistribusikan lebih dari
kisaran yang lebih kecil sudut, arah memperoleh mewakili jumlah oleh yang kuasa
dalam berkas meningkat. Dalam kedua sudut, maka directional gain akan diberikan oleh:
Gdir = 4p / q f
karena ada 4p steradians berhubungan dengan semua arah (padat sudut, diukur
di steradians, didefinisikan sebagai daerah depan balok dibagi dengan rentang
kuadrat, oleh karena itu non-directional beam akan menutupi area 4pR2 pada jarak R,
Oleh karena itu 4p steradians).
Di sini kita digunakan:
q = horizontal beam-width (radian)
f = vertikal berkas-width (radian)
Kadang-kadang directional gain diukur dalam desibel, yaitu 10 log (Gdir).
Sebagai contoh, sebuah antena dengan beam horizontal lebar 1,50 (0,025 radian) dan
balok vertikal-lebar 20o (0,33 radian) akan memiliki:
directional gain (dB) = 10 log (4 p / 0,025 0,333) = 30,9 dB
Contoh: menemukan horizontal dan vertikal sinar-lebar panjang AN/SPS-49
berbagai sistem radar, dan mendapatkan arah dalam dB. Antena adalah lebar 7,3 m
sebesar 4,3 m tinggi, dan beroperasi pada frekuensi 900 MHz.
Panjang gelombang, l = c / f = 0,33 m.
Mengingat bahwa L = 7,3 m, maka
q = l / L = 0.33/7.3 = 0,045 radian, atau
q = 30.
Antena 4,3 m, sehingga perhitungan yang sama memberikan
f = 0,076 radian
f = 40.
Directional gain,
Gdir = 4p / (0,045 0,076) = 3638.
Dinyatakan dalam desibel,
directional gain = 10 log (3638)
= 35,6 dB.
Tampilan. Unit layar dapat mengambil berbagai bentuk tetapi pada umumnya dirancang untuk menyajikan informasi yang diterima operator. Tampilan yang paling dasar jenis disebut A-scan (amplitudo vs Waktu tunda). Sumbu vertikal adalah kekuatan kembali dan sumbu horizontal adalah waktu tunda, atau jangkauan. A-scan tidak memberikan informasi tentang arah sasaran.
Gambar 4
Tampilan yang paling umum adalah PPI (posisi rencana indikator). A-scan informasi ini diubah menjadi kecerahan dan kemudian ditampilkan dalam arah yang relatif sama sebagai antena orientasi. Hasilnya adalah top-down melihat situasi di mana jarak adalah jarak dari titik asal. PPI mungkin adalah layar paling alami bagi operator dan karena itu yang paling banyak digunakan. Dalam kedua kasus, me-reset sinkronisasi jejak untuk setiap denyut nadi sehingga rentang
informasi akan mulai pada titik asal.
Gambar 5
Dalam contoh ini, peningkatan penggunaan STC untuk menekan kekacauan laut akan sangat membantu.
Radar kinerja
Semua parameter dari sistem radar berdenyut dasar akan mempengaruhi
kinerja dalam beberapa cara. Di sini kita menemukan contoh-contoh spesifik dan mengukur ketergantungan ini
mana mungkin.
Pulse Width
Durasi pulsa dan panjang target sepanjang arah radial
menentukan durasi pulsa yang dikembalikan. Dalam kebanyakan kasus panjang
kembali biasanya sangat mirip dengan pulsa yang ditransmisikan. Dalam tampilan unit,
nadi (di waktu) akan diubah menjadi denyut nadi di kejauhan. Kisaran nilai
dari tepi menuju ke tepi trailing akan membuat beberapa ketidakpastian dalam
rentang target. Diambil pada nilai nominal, kemampuan untuk secara akurat mengukur jarak
ditentukan oleh lebar pulsa.
Jika kita menunjuk ketidakpastian dalam rentang diukur sebagai rentang resolusi,
RRES, maka harus sama dengan kisaran setara dengan lebar pulsa, yaitu:
RRES = c PW / 2
Sekarang, Anda mungkin bertanya-tanya mengapa tidak hanya mengambil terdepan dalam nadi sebagai
rentang yang dapat ditentukan dengan akurasi yang jauh lebih halus? Masalahnya adalah bahwa
hampir mustahil untuk menciptakan terdepan yang sempurna. Dalam prakteknya, yang ideal
nadi akan benar-benar muncul seperti:
Gambar 6
Untuk membuat pulsa dengan sempurna terdepan vertikal akan membutuhkan bandwidth yang tak terbatas. Bahkan Anda mungkin menyamakan bandwidth, b, dari pemancar ke lebar pulsa minimum, PW oleh:
PW = 1/2b
Dengan adanya pemahaman ini, sangat masuk akal untuk mengatakan bahwa rentang tidak dapat ditentukan lebih akurat daripada CPW / 2 atau ekuivalen
RRES = c/4b
Bahkan, radar resolusi tinggi sering disebut sebagai radar lebar-band yang sekarang Anda lihat sebagai pernyataan setara. Satu istilah ini mengacu pada domain waktu dan domain frekuensi lain. Durasi pulsa juga mempengaruhi rentang minimum di mana sistem radar dapat mendeteksi. Keluar pulsa harus secara fisik jelas antena sebelum kembali dapat diproses. Karena ini berlangsung selama selang waktu sama dengan lebar pulsa, PW, kisaran ditampilkan minimum kemudian:
RMIN = c PW / 2
Efek rentang minimum dapat dilihat pada layar PPI sebagai jenuh atau area kosong
di sekitar titik asal.
Gambar 7
Meningkatkan lebar pulsa tetap menjaga parameter lain yang sama juga akan mempengaruhi siklus dan karena itu daya rata-rata. Bagi banyak sistem, sangat diperlukan untuk menjaga daya rata-rata tetap. Kemudian bersamaan PRF harus diubah dengan PW dalam rangka untuk menjaga PW x PRF produk yang sama. Misalnya, jika lebar pulsa berkurang dengan faktor ½ dalam rangka untuk meningkatkan resolusi, maka PRF biasanya dua kali lipat.
Pulse Repetition Frequency (PRF)
Frekuensi transmisi pulsa mempengaruhi jangkauan maksimum yang dapat
ditampilkan. Ingat bahwa me-reset sinkronisasi waktu setiap jam sebagai denyut nadi
ditularkan. Kembali dari jauh target yang dilakukan tidak mencapai penerima sampai
setelah pulsa berikutnya telah dikirim tidak akan ditampilkan dengan benar. Karena waktu
jam sudah di-reset, mereka akan ditampilkan sebagai jika kisaran di mana kurang dari sebenarnya.
Jika ini adalah mungkin, maka informasi kisaran akan dianggap ambigu.
Operator tidak akan tahu apakah itu yang sebenarnya jarak jangkauan atau yang lebih besar
nilai.
Gambar 8
Kisaran aktual maksimum yang dapat dideteksi dan ditampilkan tanpa ambiguitas, atau maksimum rentang jelas, hanya kisaran yang sesuai untuk suatu selang waktu sama dengan waktu pengulangan pulsa, PRT. Oleh karena itu, jelas maksimum jangkauan,
RUNAMB = c PRT / 2 = c / (2PRF)
Ketika radar adalah pemindaian, perlu untuk mengontrol tingkat scan sehingga
jumlah cukup pulsa akan ditransmisikan dalam arah tertentu dalam rangka
menjamin deteksi dapat diandalkan. Jika terlalu sedikit pulsa yang digunakan, maka akan lebih
sulit untuk membedakan palsu target dari yang sebenarnya. Salah target mungkin ada
dalam satu atau dua pulsa tapi jelas tidak dalam sepuluh atau dua puluh dalam satu baris. Oleh karena itu untuk
mempertahankan tingkat deteksi palsu rendah, jumlah pulsa ditransmisikan dalam setiap
arah harus tetap tinggi, biasanya di atas sepuluh.
Untuk sistem dengan tingkat pengulangan pulsa yang tinggi (frekuensi), radar balok
posisinya bisa lebih cepat dan karena itu scan lebih cepat. Sebaliknya, jika
PRF adalah menurunkan tingkat scan perlu dikurangi. Scan sederhana mudah
menghitung jumlah pulsa yang akan kembali dari sasaran tertentu. Membiarkan
t mewakili waktu tinggal, yang merupakan target durasi yang tetap berada di
radar's beam selama setiap scan. Jumlah pulsa, N, bahwa target akan
terkena selama waktu tinggal adalah:
N = t PRF
Kami dapat mengatur ulang persamaan ini untuk membuat persyaratan pada waktu tinggal scan tertentu
tmin = Nmin / PRF
Sehingga mudah untuk melihat bahwa tingkat pengulangan pulsa tinggi memerlukan tinggal yang lebih kecil kali. Untuk memindai melingkar yang terus-menerus, misalnya, tinggal waktu yang berhubungan dengan tingkat rotasi dan balok-lebarnya.
t = q / W
di mana q = balok-width [derajat] W = rotasi menilai [derajat / detik] yang akan memberikan waktu tinggal dalam hitungan detik. Hubungan ini dapat dikombinasikan, memberikan persamaan berikut yang maksimum tingkat scan dapat ditentukan untuk jumlah minimum pulsa per scan:
WMAX = q PRF / N
Radar Frekuensi
Akhirnya, frekuensi radio gelombang pembawa juga akan memiliki beberapa
mempengaruhi pada bagaimana menyebarkan sinar radar. Pada frekuensi rendah ekstrem, radar balok
akan membiaskan di atmosfer dan dapat terjebak dalam "saluran" yang mengakibatkan lama
rentang. Pada ekstrem tinggi, sinar radar akan berperilaku seperti terlihat cahaya dan
perjalanan dalam garis lurus. Radar frekuensi sangat tinggi akan menderita tinggi balok
kerugian dan tidak cocok untuk sistem jarak jauh.
Frekuensi juga akan mempengaruhi sinar-lebar. Untuk ukuran antena yang sama,
radar frekuensi yang rendah akan memiliki balok-width lebih besar daripada frekuensi tinggi satu.
Dalam rangka untuk menjaga berkas-width konstan, radar frekuensi yang rendah akan perlu besar
antena.
Range Persamaan teoretis Maksimum
Sebuah penerima radar dapat mendeteksi target jika kembalinya adalah kekuatan cukup.
Mari kita menunjuk kembali sinyal minimum yang dapat dideteksi sebagai Smin, yang seharusnya
mempunyai unit Watts, W. Ukuran dan kemampuan target untuk mencerminkan energi radar dapat
diringkas menjadi satu istilah, s, dikenal sebagai radar penampang, yang memiliki satuan
dari m2. Jika benar-benar semua energi radar insiden pada target tercermin
sama ke segala arah, maka penampang radar akan sama dengan sasaran
luas penampang seperti yang terlihat oleh pemancar. Dalam praktiknya, sebagian energi yang diserap
dan energi yang dipantulkan tidak didistribusikan secara merata ke segala arah. Oleh karena itu,
radar penampang cukup sulit untuk memperkirakan dan biasanya ditentukan oleh
pengukuran.
Mengingat jumlah baru ini kita dapat membuat sebuah model sederhana untuk kekuatan radar
yang mengembalikan ke penerima:
Pr = Pt G 1/4pR2 s 1/4pR2 Ae
Istilah dalam persamaan ini telah dikelompokkan untuk menggambarkan urutan dari transmisi ke penagihan. Berikut adalah urutan secara rinci:
G = r Gdir
Pemancar daya puncak puts out Pt ke antena, yang berfokus ke sebuah balok dengan G. memperoleh gain kekuasaan mirip dengan memperoleh terarah, Gdir, kecuali bahwa hal itu harus juga mencakup kerugian dari pemancar ke antena. Kerugian ini dirangkum oleh istilah tunggal untuk efisiensi, r. Oleh karena itu
Energi radar menyebar secara seragam di segala penjuru. Daya per satuan luas demikian harus berkurang sebagai daerah meningkat. Karena energi tersebar di atas permukaan bola faktor 1/4pR2 account untuk pengurangan.
Energi radar yang dikumpulkan oleh permukaan target dan dipantulkan. Penampang radar s account untuk kedua proses tersebut.
Energi yang dipantulkan menyebar seperti energi yang ditransmisikan.
Antena penerima mengumpulkan energi yang sebanding dengan daerah yang efektif, yang dikenal sebagai antena's apertur, Ae. Ini juga termasuk kerugian dalam proses penerimaan sinyal hingga mencapai penerima. Oleh karena itu subskrip "e" untuk "efektif." Aperture yang efektif berkaitan dengan aperture fisik, A, dengan efisiensi yang sama istilah yang digunakan dalam memperoleh kekuasaan, diberi simbol r. Sehingga
Ae = r A
Kriteria kami deteksi hanyalah bahwa menerima kuasa, Pr harus
melebihi minimum, Smin. Karena kekuasaan yang diterima berkurang dengan kisaran maksimum
jangkauan deteksi akan terjadi ketika menerima kuasa adalah sama dengan minimum, yaitu
Pr = Smin. Jika Anda memecahkan untuk rentang, Anda mendapatkan persamaan untuk teoritis maksimum
radar range:
Mungkin yang paling penting dari persamaan ini adalah akar keempat ketergantungan. Implikasi praktis dari hal ini adalah bahwa seseorang harus sangat meningkatkan daya output sederhana untuk mendapatkan peningkatan performa. Sebagai contoh, dalam rangka untuk melipatgandakan jangkauan, daya yang ditransmisikan harus meningkat 16-kali lipat. Anda juga harus mencatat bahwa tingkat daya minimum untuk mendeteksi, Smin, tergantung pada tingkat kebisingan. Dalam prakteknya, jumlah ini terus divariasikan dalam rangka mencapai keseimbangan sempurna antara kepekaan tinggi yang rentan terhadap kebisingan dan kepekaan yang rendah mungkin membatasi kemampuan radar untuk mendeteksi target. Contoh: Carilah jangkauan maksimum AN/SPS-49 radar, mengingat data sebagai berikut
Antena Ukuran = 7,3 m lebar 4,3 m tinggi
Efisiensi = 80%
Peak power = 360 kW
Cross section = 1 m2
Smin = 1 10-12 W
Kita tahu dari contoh sebelumnya, bahwa gain antena directional,
Gdir = 4p/qf = 4p / (.05 x .07) = 3430
Kekuatan gain,
G = r Gdir
G = 2744.
Demikian pula, aperture efektif,
Ae = RA = ,8 (7.3 x 4.3)
Ae = 25,1 m2.
Oleh karena itu kisaran adalah, atau
R = 112 km.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar