Wymagania dla odbiornika radarowego
Rysunek 1: Odbiornik i generator sygnału radaru ATC ASR-E (Producent: EADS)
Wymagania dla odbiornika radarowego
Idealny odbiornik radarowy powinien mieć następujące cechy :
- Bezszumowe wzmocnienie odbieranego sygnału bez zmiany jego kształtu;
- Optymalizacja prawdopodobieństwa wykrycia celu poprzez dobór odpowiedniej szerokości pasma częstotliwości odbiornika;
- Obsługa szerokiego zakresu dynamiki w celu dopasowania bardzo małych sygnałów echa do bardzo dużych zakłóceń celów stałych;
- Tłumienie sygnałów zakłócających w celu optymalizacji lokalizacji celu.
Czułość odbiornika
Najniższa możliwa moc na wejściu odbiornika (Pemin), która może być przetworzona na sygnał celu, jest ważnym elementem w określaniu maksymalnego możliwego zasięgu jednostki radarowej. Ten poziom czułości ma wartości rzędu 10 -13 watów (-100 dBm).
Odbiorniki są jednak tak zaprojektowane, że nie są dużo bardziej czułe niż muszą być.
Dzieje się tak dlatego, że czułość odbiornika ogranicza jego pasmo przenoszenia i należy to zaakceptować tylko po to,
aby móc odbierać sygnały, które w rzeczywistości nie są pożądane?
Ponadto obowiązuje następująca zasada: im mniej czuły odbiornik, tym lepszy
współczynnik fałszywych alarmów radaru.
Jednocześnie jednak maleje
prawdopodobieństwo wykrycia
„dobrego“ echa, czyli sygnału, który wystaje ponad szum tła odbiornika,
ponieważ sygnał ten musi być większy przy mniejszej czułości odbiornika.
Szerokość pasma częstotliwości odbiornika
Jednym z najważniejszych czynników jest szum odbiornika. Każdy odbiornik (i odbiorniki radarowe nie są wyjątkiem) ma pewną ilość nieodłącznego szumu, który jest dodawany do odbieranego szumu. Nawet najbardziej staranna konstrukcja odbiornika nie jest w stanie temu zapobiec. Wielkość tego nieodłącznego szumu (zwanego również szumem termicznym) jest proporcjonalna do szerokości pasma częstotliwości odbiornika.
Zmniejszenie szerokości pasma odbiornika może zatem zmniejszyć szumy własne odbiornika.
Ale: Jeśli szerokość pasma jest zbyt mała, wtedy odbiornik nie może już przetwarzać niektórych sygnałów (lub nie tak dobrze).
A zatem raz jeszcze należy osiągnąć kompromis.
W praktyce wybiera się szerokość pasma odbiornika zbliżoną do odwrotności czasu trwania impulsu.
Na przykład, jeśli radar emituje impulsy o czasie trwania 1 µs, optymalna szerokość pasma odbiornika wynosi około 1 MHz.
Zakres dynamiczny
Odbiornik musi wzmacniać odbierane sygnały bez ich zniekształcania. Jeśli jednak silne echo celu stałego doprowadzi system odbiornika do nasycenia, to w rezultacie poszczególne składowe częstotliwościowe sygnału są wzmacniane w różny sposób, czyli widmo ulega zmianie. Ta zmiana w widmie zmniejsza zdolność radaru do wykorzystania częstotliwości dopplerowskiej do maskowania tych silnych ech celów stałych. Ponadto, gdy odbiornik jest w stanie nasycenia, nie można już wykryć słabego echa pochodzącego od samolotu znajdującego się w pobliżu stałego celu. Dlatego zakres dynamiki odbiornika musi rozciągać się od poziomu szumu do najsilniejszego oczekiwanego echa celu stałego. W praktyce dynamika ta obejmuje zakres około 80 dB.
Siła sygnałów zakłócających w stosunku do słabego echa celu wynosi średnio:
- Zakłócenia pogodowe do 55 dB
- Cele widmowe (np. tzw. anioły) do 70 dB
- Zakłócenia od stałych celów na morzu do 75 dB
- Stałe zakłócenia celu na lądzie do 90 dB.
Efekty tych zakłóceń są łagodzone przez odpowiednie układy regulacji wzmocnienia, takie jak dynamiczna regulacja wzmocnienia w zależności od czasu tranzytu.