Sistemas de radar - Fatores de desempenho
Os fatores que afetam o desempenho do radar são conhecidos como fatores de desempenho do radar. Neste capítulo, vamos discutir sobre esses fatores. Nós sabemos que o seguintestandard form da equação de alcance do radar, que é útil para calcular o alcance máximo do radar para determinadas especificações.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
Onde,
$ P_t $ é a potência de pico transmitida pelo radar
$ G $ é o ganho de antena de transmissão
$ \ sigma $ é a seção transversal do radar do alvo
$ A_e $ é a abertura efetiva da antena receptora
$ S_ {min} $ é a potência do sinal mínimo detectável
A partir da equação acima, podemos concluir que o seguinte conditions deve ser considerado para obter o alcance do radar o máximo.
- A potência de pico transmitida pelo Radar $ P_t $ deve ser alta.
- O ganho da antena transmissora $ G $ deve ser alto.
- A seção transversal do radar do alvo $ \ sigma $ deve ser alta.
- A abertura efetiva da antena receptora $ A_e $ deve ser alta.
- A potência do sinal mínimo detectável $ S_ {min} $ deve ser baixa.
É difícil prever o alcance do alvo a partir da forma padrão da equação de alcance do radar. Isso significa que o grau de precisão fornecido pela equação de alcance do radar sobre o alcance do alvo é menor. Porque, os parâmetros como seção transversal do radar do alvo, $ \ sigma $ e sinal mínimo detectável, $ S_ {min} $ sãostatistical in nature.
Sinal Mínimo Detectável
Se o sinal de eco tiver potência mínima, a detecção desse sinal pelo radar é conhecida como minimum detectable signal. Isso significa que o radar não pode detectar o sinal de eco se esse sinal tiver menos potência do que a potência mínima.
Em geral, o Radar recebe o sinal de eco além do ruído. Se o valor do limite for usado para detectar a presença do alvo a partir do sinal recebido, essa detecção é chamadathreshold detection.
Temos que selecionar o valor de limite adequado com base na força do sinal a ser detectado.
Um valor de limite alto deve ser escolhido quando a intensidade do sinal a ser detectado é alta, de modo que elimine o sinal de ruído indesejado presente nele.
Da mesma forma, um valor de limite baixo deve ser escolhido quando a intensidade do sinal a ser detectado é baixa.
Os seguintes figure ilustra este conceito -
UMA typical waveformdo receptor do radar é mostrado na figura acima. Os eixos xey representam o tempo e a tensão, respectivamente. O valor rms do ruído e o valor limite são indicados com linhas pontilhadas na figura acima.
Consideramos três pontos, A, B e C na figura acima para identificar as detecções válidas e as detecções ausentes.
O valor do sinal no ponto A é maior que o valor limite. Portanto, é umvalid detection.
O valor do sinal no ponto B é igual ao valor limite. Portanto, é umvalid detection.
Mesmo que o valor do sinal no ponto C esteja mais próximo do valor limite, é um missing detection. Porque, o valor do sinal no ponto C é menor que o valor limite.
Portanto, os pontos, A e B são detecções válidas. Considerando que o ponto C é uma detecção ausente.
Ruído do receptor
Se o receptor gerar um componente de ruído no sinal, que é recebido no receptor, esse tipo de ruído é conhecido como ruído do receptor. oreceiver noiseé um componente indesejado; devemos tentar eliminá-lo com algumas precauções.
No entanto, existe um tipo de ruído que é conhecido como ruído térmico. Isso ocorre devido ao movimento térmico dos elétrons de condução. Matematicamente, podemos escreverthermal noise power, $ N_i $ produzido no receptor como -
$$ N_i = KT_oB_n $$
Onde,
$ K $ é a constante de Boltzmann e é igual a $ 1,38 \ vezes 10 ^ {- 23} J / deg $
$ T_o $ é a temperatura absoluta e é igual a $ 290 ^ 0K $
$ B_n $ é a largura de banda do receptor
Figura de mérito
o Figure of Merit, F nada mais é que a relação entre SNR de entrada, $ (SNR) _i $ e SNR de saída, $ (SNR) _o $. Matematicamente, pode ser representado como -
$$ F = \ frac {(SNR) _i} {(SNR) _o} $$
$$ \ Rightarrow F = \ frac {S_i / N_i} {S_o / N_o} $$
$$ \ Rightarrow F = \ frac {N_oS_i} {N_iS_o} $$
$$ \ Rightarrow S_i = \ frac {FN_iS_o} {N_o} $$
Substitua, $ N_i = KT_oB_n $ na equação acima.
$$ \ Rightarrow S_i = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) $$
A potência do sinal de entrada terá o valor mínimo, quando o SNR da saída estiver com o valor mínimo.
$$ \ Rightarrow S_ {min} = FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min} $$
Substitua o $ S_ {min} $ acima na seguinte forma padrão da equação de alcance do radar.
$$ R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 S_ {min}} \ right] ^ {1/4} $$
$$ \ Rightarrow R_ {Max} = \ left [\ frac {P_tG \ sigma A_e} {\ left (4 \ pi \ right) ^ 2 FKT_oB_n \ left (\ frac {S_o} {N_o} \ right) _ {min }} \ right] ^ {1/4} $$
A partir da equação acima, podemos concluir que o seguinte conditions deve ser considerado para obter o alcance do radar o máximo.
- A potência de pico transmitida pelo radar, $ P_t $, deve ser alta.
- O ganho da antena transmissora $ G $ deve ser alto.
- A seção transversal do radar do alvo $ \ sigma $ deve ser alta.
- A abertura efetiva da antena receptora $ A_e $ deve ser alta.
- Figura de mérito F deve ser baixa.
- A largura de banda do receptor $ B_n $ deve ser baixa.