Radaregyenlet - A radar alapjai

Radaregyenlet

A radaregyenlet egyszerű és vizuális formában összeköti a radar maximális tartományát, paramétereit és célparamétereit. A kívánt eredménytől függően a radaregyenlet írható a radar maximális tartományához vagy az elektromágneses hullám teljesítményéhez viszonyítva a vevő antenna bemeneténél. A második esetben a vevő radarantenna Pe teljesítményét a PS sugárzott teljesítmény, az R céltartomány és a cél reflexiós jellemzőinek függvényében fejezzük ki, amelynek tényleges szórási felülete σ. Ha a radar vevőjének érzékenysége ismert, akkor a radar egyenlet segítségével meghatározható az elméletileg elérhető maximális radartartomány. Ily módon a radar egyenlet felhasználható a radar teljesítményének becslésére.

A radaregyenlet levezetése

Kezdetben tegyük fel, hogy a rádióhullámok terjedése ideális körülmények között, vagyis veszteségek nélkül történik.

1. ábra: A körsugárzó által kibocsátott teljesítménysűrűség csökken a sugár geometriai tágulásával (a radiátor távolságával)

Ha a nagyfrekvenciás energiát egy gömb alakú izotrop sugárzó bocsátja ki, akkor az egyenletesen oszlik el minden irányban. Ezért az azonos teljesítménysűrűségű felületek olyan gömbök, amelyek területe a radiátor távolságától függően (A = 4 π R²). Ugyanaz az energiamennyiség a gömb növekvő sugarával oszlik el a felületének egyre nagyobb területén. Ez azt jelenti, hogy az elektromágneses hullám teljesítménysűrűsége a gömb felületén fordítottan arányos a gömb sugarának négyzetével. Ily módon egyenlet írható az izotróp radiátor által kibocsátott Su teljesítménysűrűség kiszámítására:

PS - sugárzott teljesítmény [W]
R1 - távolság az adó antennától a célig [m]

2. ábra: Az antenna erősítése teljesítménysűrűséggel megadja az irányított teljesítménysűrűséget.

Ha az adóantenna hegyes, ez a kibocsátott teljesítmény sűrűségének növekedéséhez vezet egy bizonyos irányban. Ezt a hatást antennaerősítésnek nevezzük. Ily módon az Sg irányított radiátor teljesítménysűrűségének kifejezése formában írható

Természetesen a radarantennák nem igazán "részben bocsátanak ki" izotrop sugárzókat. A radarantennáknak kis sugárszélességgel és 30 vagy 40 dB erősítéssel kell rendelkezniük (például egy fényvisszaverő parabolikus antenna vagy egy szakaszos tömb antenna).

A cél észlelése nemcsak a célterület teljesítménysűrűségétől függ, hanem attól is, hogy ennek a teljesítménynek mekkora része tükröződik a radar irányában. A tényleges visszaverődő teljesítmény meghatározásához ismerni kell a cél tényleges szórási felületét σ. Értéke sok tényezőtől függ, de vitatható, hogy a nagyobb területű célpont nagyobb teljesítményt tükröz, mint egy kisebb területű célpont. Ez azt jelenti, hogy ugyanazon megfigyelési körülmények között egy utasszállító repülőgép nagyobb szórási területtel rendelkezik, mint egy sportrepülő.