Vereisten voor een radarontvanger
Figuur 1: Ontvanger en signaalgenerator van de ATC-radar ASR-E (Fabrikant: EADS)
Vereisten voor een radarontvanger
Een ideale radarontvanger moet de volgende kenmerken hebben:
- Ruisvrije versterking van het ontvangen signaal zonder de signaalvorm te veranderen;
- Optimalisering van de waarschijnlijkheid van doelopsporing door het kiezen van een geschikte ontvangstbandbreedte;
- Ondersteuning van een groot dynamisch bereik om zeer kleine echosignalen af te stemmen op de zeer grote interferenties van vaste doelen;
- Onderdrukking van stoorsignalen om de locatie van het doel te optimaliseren.
Gevoeligheid van de ontvanger
Het laagst mogelijke vermogen aan de ingang van een ontvanger (Pemin) dat kan worden verwerkt tot een doelsignaal is een belangrijk element bij het bepalen van het maximaal mogelijke bereik van een radartoestel. Dit gevoeligheidsniveau heeft waarden in de orde van 10 -13 watt ( -100 dBm).
Ontvangers zijn echter zo ontworpen dat zij niet veel gevoeliger zijn dan noodzakelijk is.
Dit komt omdat de gevoeligheid van een ontvanger zijn bandbreedte beperkt en
dit moet worden aanvaard om signalen te kunnen ontvangen die eigenlijk niet gewenst zijn?
Bovendien geldt de volgende regel: hoe minder gevoelig de ontvanger, hoe beter het
percentage vals alarm
van de radarinstallatie.
Tegelijkertijd neemt de
waarschijnlijkheid van het waarnemen
van een „goede“ echo, d.w.z. een signaal dat boven de achtergrondruis van de ontvanger uitsteekt,
echter af omdat dit signaal groter moet zijn bij een lagere gevoeligheid van de ontvanger.
Bandbreedte van de ontvanger
Een van de belangrijkste factoren is de ruis van de ontvanger. Elke ontvanger (en radarontvangers vormen daarop geen uitzondering) heeft een bepaalde hoeveelheid inherente ruis, die wordt toegevoegd aan de ontvangen ruis. Zelfs het meest nauwgezette ontwerp van de ontvanger kan dit niet voorkomen. De grootte van deze inherente ruis (ook wel thermische ruis genoemd) is evenredig met de bandbreedte van de ontvanger.
Door de bandbreedte van de ontvanger te beperken, kan dus de inherente ruis van de ontvanger worden verminderd.
Maar: Als de bandbreedte te klein is, kan de ontvanger sommige signalen niet meer (of niet meer zo goed) verwerken.
Dus ook hier is een compromis op zijn plaats.
In de praktijk wordt een bandbreedte van de ontvanger gekozen die dicht bij de reciproke van de pulsduur ligt.
Indien de radar bijvoorbeeld pulsen uitzendt met een duur van 1 µs,
bedraagt de optimale bandbreedte van de ontvanger ongeveer 1 MHz.
Dynamisch bereik
De ontvanger moet de ontvangen signalen versterken zonder ze te vervormen. Indien echter een sterke echo met een vast doel het ontvangersysteem in verzadiging brengt, dan worden de verschillende frequentiecomponenten van het signaal verschillend versterkt, d.w.z. het spectrum wordt gewijzigd. Deze verandering in het spectrum vermindert het vermogen van de radar om de Doppler-frequentie te gebruiken om deze sterke echo's van vaste doelen te maskeren. Bovendien kan, wanneer de ontvanger verzadigd is, een zwakke echo van een vliegtuig in de buurt van het vaste doel niet meer worden gedetecteerd. Daarom moet het dynamisch bereik van de ontvanger zich uitstrekken van het ruisniveau tot de sterkst verwachte vaste doelecho. In de praktijk bestrijkt dit dynamisch bereik een bereik van ongeveer 80 dB.
De sterkte van stoorsignalen ten opzichte van een zwakke doelecho zijn gemiddeld:
- Weersverstoringen tot 55 dB
- Spookdoelen (bijvoorbeeld zogenaamde engelen) tot 70 dB
- Vaste doelinterferentie op zee tot 75 dB
- Vaste doelinterferentie op land tot 90 dB.
De effecten van deze storingen worden afgezwakt door geschikte versterkingsregelcircuits, zoals dynamische regeling van de versterking afhankelijk van de afstand van het doelwit.