Радиолокационное уравнение и минимальная мощность (часть 2)


Минимальную мощность принимаемого полезного сигнала трудно определить. Она зависит от длительности импульса, коэффициента шума приемника, частоты повторения импульсов, типа сканирования, скорости развертки, послесвечения фосфора электронно-лучевой трубки, квалификации оператора и от других факторов. В первом приближении можно считать, что опытный оператор радиолокационной станции, работающей на частоте 3000 Мгц и имеющей приемник с входным сопротивлением порядка 50 ом, может выделить отраженные сигналы, создающие несколько микровольт на входе приемника. Это эквивалентно мощности в 1∙10в-13 вт.
Коэффициент шума характеризует степень превышения шумов реального приемника относительно уровня шумов идеального приемника. Вещательные приемники принимают несущую непрерывно, если только работает соответствующая передающая станция. В радиолокационном приемнике несущая принимается только во время прихода высокочастотных импульсов. Так как шумы на входе приемника не имеют постоянной амплитуды, а являются хаотическими флуктуациями в очень широких пределах, прием коротких импульсов высокой частоты может произойти в момент, когда напряжение шумов либо выше, либо ниже случайных импульсов. Поэтому мгновенная величина минимального полезного сигнала изменяется от момента к моменту в зависимости от этих случайных флуктуаций напряжения шумов.
Если за каждый цикл сканирования принимается большое число импульсов, то действие шумов сглаживается или усредняется. Кроме того, большое число импульсов обеспечивает более надежное обнаружение цели. Имеются и другие факторы, влияющие на величину минимального полезного сигнала. Например, способность оператора суммировать повторяющиеся выбросы на экране электронно-лучевой трубки. Считается, что минимальная мощность полезного сигнала для радиолокационного приемника изменяется обратно пропорционально корню квадратному от числа отраженных импульсов.
Как же вывести уравнение, которое будет давать хотя бы приблизительное значение минимальной мощности сигнала для радиолокационного приемника?
В главе 11 показано, что напряжение шумов в цепи определяется уравнением:
Е=√4КТRB,

где Т — градусы температуры по Кельвину, В — ширина полосы в герцах, К — постоянная, равная 1,37∙10-23, a R — сопротивление в ом.
Если возвести обе части уравнения в квадрат, получим:
Е2=4KTRB.

Перенеся R в правую сторону, имеем:
E2/R=4KTB.

Поскольку E2/R является выражением мощности, то, следовательно, мощность шумов
PN=4KTB.

Коэффициент шума приемника должен быть принят во внимание потому, что он характеризует увеличение шумов относительно тепловых шумов в антенне. Он должен быть включен в виде коэффициента
PN=AKTBN.

С учетом некоторых допущений, справедливых для радиолокационных систем, это выражение можно переписать в виде:
PN=4KTBN.

Если принять Т=290°; В=1,5 Мгц, а N=6, то
PN=3,6∙10-14 вт.

Если отраженные сигналы могут быть обнаружены оператором в случае, когда их напряжение равно напряжению шумов, то найденная мощность сигнала будет минимальной мощностью принимаемого сигнала.