MRAR-Cp. Č. úlohy 1. Radiolokační rovnice ZADÁNÍ ROZBOR

Transkript

1 MRAR-Cp ZAÁNÍ Č. úlohy Radiolokační ovnice. Sestavte aplikaci v Matlabu po výpočet závislosti dosahu pimáního adau na paametech subsystémů adau, stavu přenosového postředí a chaakteistikách cíle. o tvobu aplikace využijte předpřipavené funkce aplikace.. Stanovte dosah adau po testovací výkon v pulsu kw je-li: ROZBOR pacovní fekvence adau: f 5 + poslední cifa I čísla studenta [GHz] požadovaný S/N po detekci cíle: S/Nmin 5 + předposlední cifa I čísla studenta [db] půmě společné paabolické antény: darx datx, + 0, v pořadí pvní cifa I čísla studenta [m] účinnost antény: 60% útlum napáječe mezi duplexeem a anténou: 0,5 db útlum napáječe mezi vysílačem a duplexeem: 0,6 db útlum napáječe mezi LNA a duplexeem: 0,5 db útlum napáječe mezi LNA a RX:, db útlum v duplexeu po oba směy: 0,8 db zisk nízkošumového předzesilovače LNA: GLNA 0 + v pořadí duhá cifa I čísla studenta [db] šumové číslo nízkošumového předzesilovače LNA: NFLNA 0,6 + 0, v pořadí třetí cifa I studenta [db] šumové číslo přijímače RX: NFRX,8 + 0,4 v pořadí třetí cifa I studenta [db] šumová šířka pásma přijímače: NBW + 0,5 v pořadí čtvtá cifa I studenta [MHz] minimální efektivní RCS předpokládaných cílů: m šumová teplota antény: 50 K teplota okolí celého adaového systému: 300 K polaizační ztáty nulové o zjednodušenou definici dosahu adau budeme předpokládat následující idealizující podmínky: mezi adaem a cílem nejsou žádné objekty elmag. enegie se do postou cíle dostává po jediné tajektoii (bez odazů od povchu Země) postředí mezi adaem a cílem je homogenní okud neuvažujeme ztáty v atmosféře je hustota enegie v okolí cíle ovna:

2 Gη R, (.) kde je výkonem vysílače adau, G je zisk vysílací antény adau a η je účinnost antény a ztáty napáječe vysílací části adau. Výkon na vstupu přijímače adau za předpokladu, že neuvažujeme ztáty v a atmosféře ani případný vliv zemského povchu v závislosti na jednotlivých pvcích adiolokačního systému shnuje ovnice: G A R Se η 4 η. (.) ) Vysílač adau vysílá výkon v (viz Ob..). V postou cíle vzniká hustota enegie: v v, (.3) kde v je zisk vysílací antény adau a je vzdálenost k cíli. Cíl má efektivní odaznou plochu S e. ři ozáření elmag. enegií adau je cíl zdojem sekundáního záření o velikosti výkonu: S e. (.4) Hustota enegie v oblasti přijímací antény RLS je ovna: S e, (.5) kde je činitel směovosti cíle. Nechť má přijímací anténa adau efektivní plochu S p danou vztahem: S, (.6) p p kde p je výkon přijímaný přijímačem. o soufázové antény (paaboloidy, ozsáhlé antény z velkého počtu zářičů a tychtýřové antény), je S p ovno pakticky ploše antény násobené účinností antény (obvykle 0,5 až 0,8 po jednoduchost uvažujme ). o dosazení za a úpavě dostaneme vztah: S S v e p ( ) p v. (.7) Výkon p na vstupu přijímače RLS získáme pouze v případě, že se polaizace sekundáního záření shoduje s polaizací, na kteou je navžena přijímací anténa RLS. okud se polaizace neshodují, bude výkon na vstupu přijímače menší, vyjádřený pomocí činitele ξ.

3 Ob.. Veličiny a paamety pasivního adiolokačního systému Veličiny v a S p jsou funkcemi úhlů učujících vzájemnou oientaci antény a cíle. okud S p a v odpovídají optimálním hodnotám a p pmin (citlivost přijímače adau) imální dosah RLS bude: S S v v e p 4 (.8) ) p min Odvozený vztah (.8) je v odboné liteatuře označován temínem adiolokační ovnice. osadíme-li do adiolokační ovnice: v S v, (.9) λ získáme tva adiolokační ovnice s definicí vlivu vlnové délky na dosah adau: S S S v v e p 4. (.0) λ p min oužívá-li pimání ada stejnou anténu po příjem i vysílání je Sv Sp S a adiolokační ovnice nabyde tvau: S S v e 4 λ p min. (.) okud místo efektivních ploch ústí antén použijeme jejich zisky v a p dostaneme: 4 v p min λ ) 3 v p S e (.) a po společnou anténu po vysílání a příjem pak:

4 4 v p min λ 3 ) RLS S e (.3) Obecné cíle mají malé směové vlastnosti a pakticky lze uvažovat. Ob.. Situační schéma systému pimáního adau s označením poměnných (paametů). Na obázku. je uvedeno schéma komplexního systému aktivního adau s definicí základních bloků a označením poměnných předpřipavené funkce MRAR_OSAH v Matlabu po řešení zadané úlohy. Řešení vychází z obecné adiolokační ovnice, přičemž po někteé paamety jako je systémová šumová teplota je třeba skipt doplnit. oužitá jména nastavitelných vstupních paametů jsou následující (v pořadí paametů funkce): FeqGHZ - pacovní fekvence adau v GHz AntiamM - půmě společné paabolické antény v m AntEffec - účinnost antény v % AntNTempK - šumová teplota antény v K FAntAttB - útlum napáječe mezi duplexeem a anténou v db uptxattb - útlum v duplexeu po vysílací cestu v db uprxattb - útlum v duplexeu po přijímací cestu v db FTXAttB - útlum napáječe mezi vysílačem a duplexeem v db FRXAttB - útlum napáječe mezi LNA a duplexeem v db FRXAttB - útlum napáječe mezi LNA a RX v db

5 LNAGaB - zisk nízkošumového předzesilovače v db LNANFB - šumové číslo nízkošumového předzesilovače LNA v db SNRminB - požadovaný S/N po detekci cíle v db NBWMHZ - šumová šířka pásma přijímače v MHz RXNFB - šumové číslo přijímače RX v db TaRCSSM - minimální efektivní RCS předpokládaných cílů v m TestTXowKW - testovací výkon vysílače v kw Jména poměnných jsou vždy definována pvní částí jména se zkácenou fomou paametu následovanou částí s definovanou jednotkou s velkými písmeny, např.: FeqGHZ - pacovní fekvence adau s jednotkou GHz OSTU ŘEŠENÍ Ad.) o sestavení a testování matlabovského skiptu po výpočet adiolokační ovnice a dosahu aktivního adau při ztížených meteoologických podmínkách je předpřipavena funkce: function MRAR_OSAH(FeqGHZ, AntiamM, AntEffec, AntNTempK, FAntAttB, uptxattb, uprxattb, FTXAttB, FRXAttB, FRXAttB, LNAGaB, LNANFB, SNRminB, NBWMHZ, RXNFB, TaRCSSM, TestTXowKW) Ta obsahuje části vyřešeného kódu a předpřipavený posto po váš kód, kteý je zapoznámkován a identifikován šesti po sobě jdoucími otazníky:??????. ostupně doplňujte kód skiptu, odpoznámkujte jej a testujte s testovacími paamety, viz níže. Ve funkcích spintf() je pak připaven tisk důležitých paametů do pacovního okna Matlabu. vním úkolem je napsat kód po vztah mezi vlnovou délkou a fekvencí. Následujícím úkolem jsou opeace po výpočet zisku antény. ále pak výpočet EIR po testovací výkon vysílače a šumový výkon v přijímacím taktu vztažený k výstupu antény (viz skipta povinného předmětu Směové a dužicové spoje []). alším úkolem je výpočet požadovaného minimálního výkonu ozvy po její úspěšnou detekci opět vztažený k výstupu antény (možné je skipt upavit a vše vztáhnout např. ke vstupu přijímače). VÝSLEKY RO TESTOVACÍ ARAMETRY Zadáno po I : Vstupní paamety: pacovní fekvence adau: 8 GHz požadovaný S/N po detekci cíle: 0 db půmě společné paabolické antény: m účinnost antény: 60% útlum napáječe mezi duplexeem a anténou: 0,5 db

6 útlum napáječe mezi vysílačem a duplexeem: 0,6 db útlum napáječe mezi LNA a duplexeem: 0,5 db útlum napáječe mezi LNA a RX:, db útlum v duplexeu po oba směy: 0,8 db zisk nízkošumového předzesilovače LNA: 5 db šumové číslo nízkošumového předzesilovače LNA:, db šumové číslo přijímače RX: 3 db šumová šířka pásma přijímače:,5 MHz minimální efektivní RCS předpokládaných cílů: m šumová teplota antény: 50 K teplota okolí celého adaového systému: 300 K polaizační ztáty nulové Volaná funkce s paamety: MRAR_OSAH(8,, 60, 50, 0.5, 0.8, 0.8, 0.6, 0.5,., 5,., 0,.5, 3,, ) Výsledky: Antenna gain: 4.3 db Testing EIR: kw NT (System noise tempeatue effeed to antenna output): 57 K Noise powe effeed to antenna output: pw Minimum signal to noise atio effeed to antenna output: 4. db Minimum signal powe effeed to antenna output: pw Ad.) ři znalosti požadovaného výkonu ozvy již lze povést výpočet dosahu (z adiolokační ovnice) po přenosové postředí bez deště po testovací výkon vysílače a naopak výpočet požadovaného výkonu po dosah 60 km. Výsledky po paamety podle.: Testing ange:.4 km Maximum powe fo imum ange: 5.8 kw Na závě poveďte dosazení paametů do sestavené funkce podle zadání a výsledky zobazte. LITERATURA [.] SKOLNIK, M.I. Intoduction to Rada Systems. 3 d ed. New Yok: McGaw-Hill, 00. [.] RICHARS, M.A. Fundamentals of Rada Signal ocessing. st ed. New Yok: McGaw-Hill, 005.

7 [.3] MAHFZA, B.R. Rada Systems Analysis and esign Using MATLAB. st ed. Boca Raton: Chapman and Hall/CRC ess, 000.