www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Измерение чувствительности приемника

уровень шума
MDS
3 дБ

Рисунок 1. Осциллограмма при измерении предельной чувствительности аналогового приемника)

уровень шума
3 дБ

Рисунок 1. Осциллограмма при измерении предельной чувствительности аналогового приемника

Измерение чувствительности приемника

Измерение чувствительности приемника заключается в определении минимального обнаруживаемого сигнала (MDS, Minimum Detectable Signal, или Minimum Discernible Signal) — минимальной мощности сигнала на входе приемника радиолокатора, при которой еще возможно обнаружение цели. Измеряемая величина относится к числу основных параметров, характеризующих функциональные возможности радиолокатора.

Измерение в аналоговых приемниках

При таких измерениях используется калиброванный генератор высокочастотных сигналов, обеспечивающий формирование сигналов с различными видами модуляции. В качестве дополнительного измерительного средства используется осциллограф.

Порядок измерения следующий. При помощи подходящего генератора формируются высокочастотные импульсы, следующие с частотой, соответствующей частоте повторения импульсов оцениваемого радиолокатора. Мощность составляет 1 мВт (0 дБм). Эти импульсы подаются в приемный тракт через управляемый аттенюатор. С выхода приемника видеосигналы поступают на осциллограф. С помощью управляемого аттенюатора высокочастотные сигналы ослабляются до тех пор, пока амплитуда видеосигнала, наблюдаемого на экране осциллографа, не станет на 3 дБ выше уровня шумов (Рисунок 1). Однако следует быть внимательным! Уровень в 3 дБ относится к мощности, а на осциллографе можно наблюдать и измерять уровень напряжения. Можно подумать, что удвоение мощности (3 дБ) будет означать четырехкратное умножение напряжения (6 дБ). В принципе, это так, однако, не забываем, что в данном случае нас интересует отношение напряжений. Уровень шумов на экране осциллографа также оценивается по напряжению. Удвоение коэффициента 0,707 составляет 2 × 0,707. Таким образом, управляемый аттенюатор регулируется до тех пор, пока не будет достигнуто отношение сигнал / шум по амплитуде приблизительно 2:1. Значения затуханий, вносимых элементами измерительной установки (кабели, разъемы направленные ответвители), добавляют к значению, считываемому по индикатору (шкале) управляемого аттенюатора. Полученное в результате значение является предельной чувствительностью (MDS) тестируемого приемника.

к антенне
управляемый
аттенюатор
0 … −120 дБ
Направ-
ленный
ответ-
витель
−31.5 дБ
Антенн.
перекл.
Приемник
Передатчик
Синхрони-
затор
−0,5 дБ
−5 дБ калиброванная линия
−0,5 дБ потери в разъеме

Рисунок 2. Схема измерения чувствительности; должны быть учтены ослабления, вносимые направленным ответвителем, разъемами и кабелем.

к антенне
управляемый
аттенюатор
0 … −120 дБ
Направ-
ленный
ответ-
витель
−31.5 дБ
Антенн.
перекл.
Приемник
Передатчик
Синхрони-
затор
−0,5 дБ
−5 дБ калиброванная линия
−0,5 дБ потери в разъеме

Рисунок 2. Схема измерения чувствительности; должны быть учтены ослабления, вносимые направленным ответвителем, разъемами и кабелем.

к антенне
управляемый
аттенюатор
0 … −120 дБ
Направ-
ленный
ответ-
витель
−31.5 дБ
Антенн.
перекл.
Приемник
Передатчик
Синхрони-
затор
−0,5 дБ
−5 дБ калиброванная линия
−0,5 дБ потери в разъеме

Рисунок 2. Схема измерения чувствительности; должны быть учтены ослабления, вносимые направленным ответвителем, разъемами и кабелем (интерактивный рисунок)

Для измерительной установки, схема которой приведена на Рисунке 2, дополнительно должны быть учтены затухания, вносимые кабелем и двумя разъемами. Такие параметры измеряются при помощи калибровочной лаборатории. Для рассматриваемого примера они имеют значения -5 дБ для кабеля и по -0,5 дБ для разъемов. Таким образом, если на шкале аттенюатора считывается значение -100 дБ, то на вход приемника поступает сигнал с уровнем только -106 дБм!

Поскольку амплитуда шума непрерывно меняется, то для точного измерения чувствительности визуально определяют усредненный уровень шума. Далее путем регулировки управляемого аттенюатора добиваются уровня сигнала, вдвое превышающего усредненный уровень шума.

Измерение в цифровых приемниках

В радиолокаторах с цифровыми приемниками измерение чувствительности приемника может быть произведено с помощью внутренней процедуры, выполняемой в интервале покоя рабочего цикла радиолокатора. Это может быть, например, время, в течение которого фазовращатель фазированной антенной решетки перестраивается для изменения направления излучения / приема. По своей сути данная внутренняя процедура соответствует процедуре измерения в аналоговом приемнике.

Измерение чувствительности приемника может выполняться также при помощи средств специальных лабораторий. При этом используются различные измерительные инструменты, которые могут имитировать сигналы передатчика с требуемой задержкой. Имитируемые сигналы, следовательно, отображаются на индикаторе на нужной дальности (за пределами диапазона работы АРУ).