1. This site uses cookies. By continuing to use this site, you are agreeing to our use of cookies. Learn More.

Légvédelemi radarokról általában.

Diskurzus a(z) 'Légvédelmi fegyverek, rendszerek' témában - tarzaan által indítva @ 2014. szeptember 27..

  1. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    No akkor fordítsuk komolyra a szót, és lássuk mennyire lehet egy adott analóg radar képességét számítással modellezni/előrejelezni.

    Számoljunk egy SzA-75M Dvina tűzvezető lokátor átlagos MiG-21 felderítési távolságát.

    Első lépés a hőzaj kiszámítása: kTB

    Boltzmann állandó: k=1.38*10^-23 joule/K°
    Üzemi hőmérséklet: T=290K° (17C°)

    10 * log (kTB) = 10 * log (1.38 * 10^-23 joule/K° * 290K° * 1MHz) = 10 * log (4*10^-15) = -144dBW = -114dBm

    Itt saccolunk egyet
    tipikus zaj: 5dB
    tipikus jel zaj viszony: 13dB

    összesen tehát a hőzaj: -114dBm + 5dB + 13dB = -96dBm ami 1MHz sávszélességre érvényes, 17C° hőmérsékleten.

    A Dvina komplexum V-750V légvédelmi rakétájának 196kg-os harci része 60m-en belül garantáltan hatásos, így ebből a komplexum számára szükséges távolság mérés pontosságára 120m adódik.

    Tudjuk hogy 120m-t a fény 0.4μs alatt tesz meg, így a vevő szükséges sávszélessége kiszámolható:

    B = 1/0.4μs = 2.5Mhz

    Ebből már lehet becsülni egy átlagos vevőérzékenységet:

    PR = -96dB + 10*log(2.5) = -92dBm


    A Dvina tűzvezető lokátora 10° x 2° fokos legyezőnyalábot állít elő.
    Számítsuk ki az antenna nyereséget.

    o1, o2 - nyalábátmérő
    G= 10*log(29000/((o1 * o2)) = 10*log(29000/((10° * 2°)) = 31.6dBi

    A Dvina adó csúcsteljesítménye; 600kW = 600'000'000mW

    PT = 10 * log (600'000'000mW) = 87.8dBm

    És akkor jöhet az általános radaregyenlet:

    PR = PT + 2G - 103 - 40 log(D) - 20 log(F) + 10 log(o)

    ahol

    PR - vételi teljesítmény (érzékenység); -92dBm
    PT - adóteljesítmény; 87.8dBm
    G - antenna nyereség; 31.6dBi
    D - felderítési távolság; ezt keressük
    F - frekvencia; 3GHz = 3000MHz
    o - MiG-21 cél radarkeresztmetszete; 2m²

    Az átlagos felderítési távolságra vagyok kíváncsi, az egyenletet átrendezem:

    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 87.8dBm - -92dBm + 2* 31.6dBi - 103 - 20 log (3000MHz) + 10 log(2sqrm)
    40 log(D) = 87.8dBm + 92dBm +63.2dBi - 103 - 69.5dB + 3dBsm = 73.5dB
    40 log(D) = 73.5dB
    log(D) = 1.8375

    D = 10^1.8375 = 69km <- ez bizony reális, örülünk
    :)
     
  2. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Német?
     
  3. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Ja, de nem erről beszélek.
     
  4. gacsat

    gacsat Well-Known Member

  5. arcas

    arcas Well-Known Member

    Mi ennél sokkalta de sokkalta jobb dolgot csinálunk...: a Semmit!
     
  6. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    A Dvina (SA-2A/B) tűzvezető lokátorának felderítő képességét a fenti egyenlettel könnyen kiszámíthatjuk mondjuk 1m²-es radar-keresztmetszetű célra is.

    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 87.8dBm - -92dBm + 2* 31.6dBi - 103 - 20 log (3000MHz) + 10 log(1m²)
    40 log(D) = 87.8dBm + 92dBm +63.2dBi - 103 - 69.5dB + 0dBsm = 70.5dB
    40 log(D) = 70.5dB
    log(D) = 1.7616

    D = 10^1.7616 = 58km

    Nézzük most meg az egyenlet segítségével, hogy mit tehetünk a Dvina (SA-2A/B) lokátorunkkal, ha növelni szeretnénk a felderítési távolságát egyharmaddal, hogy a végén megkapjuk a Gyeszna (SA-2C) tűzvezető lokátorát.

    PT - adóteljesítmény; 87.8dBm (600kW)
    PR - vételi teljesítmény (érzékenység); -92dBm
    2G - antenna nyereség duplája (adáskor és vételkor); 63,2dBi
    F - frekvencia; 3GHz = 3000MHz
    o - cél radarkeresztmetszete; 1m²
    D - ~60km felderítési távolság; ezt szeretnénk egyharmaddal növelni, legyen a cél mondjuk ~80km

    40 log(D) = 40 log(80km) = 76.5dB

    Látható hogy +6dB-t kell a Dvinához (70.5dB) képest találnunk.

    Első lépés az adóteljesítmény növelése.
    Növeljük az adóteljesítményt kétharmaddal: 600kW->1000kW
    PT = 10*log (1'000'000'000mW) = 90dBm

    A Dvina 87.8dBm értékéhez képest 2.2dBm-et nyertünk a szükséges 6dB-ből.
     
    fip7 and Szittya like this.
  7. Celebra

    Celebra Well-Known Member

    90es években még folyt kutatás egy méteres AESA radar épitésére,az adóelem kisérleti példánya élkészült.Legalábbis a Ht-ben azt irták.De aztán elhalt,a Hti is megszünt.
     
  8. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Második lépésként vizsgáljuk meg a analóg vételi érzékenység növelésének lehetőségét.

    Az analóg vételi érzékenységet azonos technikai színvonalon, leginkább a komplexum távolságmérési felbontásának növelésével lehetne növelni, ez azonban nagyobb harcirészt és ezáltal nagyobb tömregű rakétát igényelne.

    Dvina (SA-2A/B) esetén a ~200kg-os harci rész ~60m-es mellélövés esetén garantál találatot, ami lehet ±60m, így összesen 120m-es szükséges távolságmérési felbontással számolva:
    PR = -96dB + 10*log(300/120m) = -92dBm

    Érdekességként nézzük meg a Berkut (SA-1) rakétájának ~400kg-os dupla tömegű harci részével mit nyerhetnénk. A dupla tömegű harci rész, mindössze negyed akkora távolsággal növeli a garantál megsemmisítési zónát 75m-re.
    PR = -96dB + 10*log(300/150m) = -93dBm

    A fentiekből látható, hogy nincs sok értelme a harcirész további növelésének, hiszen azt duplázva is mindössze 1dB-t nyernénk, nem beszélve annak hatásával a rakéta össztömegének növekedésére (azonos hatótávolságot feltételezve), ami új indítóállványt, töltő járművet, stb igényelne. Ez az út nem járható.

    Az adón és a vevőn kívül maradt az antenna és annak nyeresége, ahol a szükséges 6dB-ből a hiányzó további 3.8dB-t kell a továbbiakban megtalálnunk.
     
    Szittya likes this.
  9. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Egy adott méretű antenna által kisugárzott nyaláb átmérője függ az antenna méretétől, illetve a nyaláb frekvenciájától. Ugyanakkora méretű antenna nagyobb frekvenciájú jelet, szűkebb nyalábba képes kisugározni. Kézenfekvőnek tűnhet az adó frekvenciájának növelése, viszont a magasabb frekvenciájú jelnek azonban nagyobb a terjedési vesztesége így valamennyit veszítünk az antenna nyereségének növelése esetén.

    Növeljük az adó frekvenciát kétharmaddal, 3GHz-ről 5GHz-re.

    Dvina (SA-2A/B) esetén a terjedési veszteség:
    20 log(F) = 20 log (3000MHz) = 69.5dB

    Gyeszna (SA-2C) esetén ugyanez:
    20 log(F) = 20 log (5000MHz) = 74dB

    Látható hogy a frekvencia kétharmaddal való növelése 4.5dB-el növeli a terjedési veszteségünket, lássuk mit nyerünk cserébe az antenna nyereségen.

    A Dvina (SA-2A/B) antennája 10° x 2° fokos legyezőnyalábot állít elő, 3GHz-en.
    Dvina nyeresége (duplán számolva, mivel az adás, és a vétel is ugyanazon az antennán valósul meg):
    2G= 20*log(29000/(o1 * o2)) = 20*log(29000/(10° * 2°)) = 20*log(1450) = 63.2dBi

    Az ugyanekkora méretű Gyeszna (SA-2C) antennája 5GHz-en már 7° x 1.1° fokos legyezőnyalábot állít elő.
    2G= 20*log(29000/(o1 * o2)) = 20*log(29000/(7° x 1.1°)) = 20*log(3766) = 71.5dBi

    Összesítve a frekvencia kétharmaddal történő növelése, 71.5dBi-63.2dBi = 8.3dB antenna nyereséget eredményezett, amit a terjedési veszteség a korábban célként kitűzött 8.3dBi-4.5dB = 3.8dB-re csökkent.

    A fentieket összefoglalva, a felderítési távolság egyharmaddal való növeléséhez, az adóteljesítményt és a frekvenciát is kétharmaddal kellett növelni, az antenna méretének megtartásával.

    A Gyeszna (SA-2C) adatai így:
    PT - adóteljesítmény; 90dBm (1000kW)
    PR - vételi teljesítmény (érzékenység); -92dBm
    2G - antenna nyereség duplája (adáskor és vételkor); 71.5dBi (7° x 1.1°)
    F - frekvencia függő terjedési veszteség; 74dB (3GHz)
    o - cél radar-keresztmetszete; 0dB (1m²)

    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 90dBm - -92dBm + 71.5dBi - 103 - 74dB + 0 = 76.5dB
    log(D) = 1.912

    D = 10^1.7616 = 82km

    Miután a fenti munkánkért kijáró Lenin rendet átvettük, a következő plecsniért tovább kell növelnünk a felderítési távolságot, azonban immár kétharmaddal...
     
    fip7 and Szittya like this.
  10. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Mivel a Volhov (SA-2D/E) fejlesztése során sem annak frekvenciáját, sem adóteljesítményét nem akarták tovább növelni, így a Gyesznához (SA-2C) képest kétharmaddal növelt felderítési távolságot csak új antenna hozzáadásával lehetett elérni. Ezek lettek az első tűnyalábot képző antennák a Szovjetunió tűzvezető lokátorai között.

    Az elvárt 133km-es felderítési távolsághoz számítsuk ki, hogy mennyi extra dB-t kell az új antennán nyernünk...

    40 log(D) = 40 log(133km) = 85dB

    ...mivel a Gyeszna esetén a fenti képlet eredménye 76.5dB volt, a szükséges különbség:

    85dB - 76.5dB = 8.5dB

    A Gyeszna antennája 7° x 1.1° nyalábot képezett...
    2G= 20*log(29000/(o1 * o2)) = 20*log(29000/(7° x 1.1°)) = 20*log(3766) = 71.5dBi
    ... az új tűnyalábot létrehozó antennának így 71.5db + 8.5dB = 80dB-t kell teljesítenie.

    Számítsuk ki a szükséges tűnyaláb átmérőjét.

    80dB = 20*log(29000/o²)
    4 = log(29000/o²)
    10^4 = 29000/o²
    o² = 29000/10000
    o² = 2.9
    o = 1.7°

    Így kerültek fel a Volhov (SA-2D/E) keskenysugarú antennái.
     
    Szittya and fip7 like this.
  11. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Ha még nem unjátok a matekot, akkor számoljunk egy NEBO-M-et...
    [​IMG]

    Kezdjük az antenna nyereségének megbecslésével. Ez egy 7x24db függőleges Yagi dipól antennákból álló rács.
    Mivel nem ismerjük az általa kibocsájtott nyaláb paramétereit, egy alap Yagi antennából indulunk ki, ami helyszögben 90°, oldalszögben 50°-os nyalábot állít elő.
    Látható a képen, hogy itt az antennák függőlegesen polarizáltak, így a szögeket számításkor felcseréljük.

    nyaláb átmérője helyszögben (7db antenna függőlegesen)
    o1 = 50° / 7db = 7°

    nyaláb átmérője oldalszögben (24db antenna vízszintesen)
    o2 = 90° / 24db = 3.75°

    Marketing anyagból ismert a NEBO-M távolsági felbontása (500m) amiből számolunk egy vételi érzékenységet.
    PR = -96dB + 10*log(300/500m) = -98,2dBm

    Számítsuk ki az antenna nyereséget, 7° x 3.75° fokos nyaláb esetére.
    o1, o2 - nyalábátmérő
    2xG= 20*log(29000/((o1 * o2)) = 20*log(29000/((7° * 3.75°)) = 60.9dBi

    Valahol 20kW-os adókról olvastam, számoljunk azokkal egy adóteljesítményt, 7dbx24db = 168db elemre.
    168db x 20kW = 3.36MW
    PT = 10 * log (3'360'000'000mW) = 95.3dBm

    Eddig semmi különleges, de a lényeg most következik amikor a terjedési veszteséget kiszámítjuk, mondjuk 160MHz frekvenciát feltételezve.
    20 log(F) = 20 log (160MHz) = 44.1dB !!!

    Ez bizony a cm-es lokátoroknál megszokott 70..80dB-es veszteség töredéke!

    Lássuk a felderítési távolságot 1m² radar-keresztmetszetű cél esetén.
    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 95.3dBm - -98.2dBm + 60.9dBi - 103 - 44.1dB + 0 = 107.3dB
    log(D) = 2.6825
    D = 10^2.6825 = 480km <- ennek nagyon örülünk, mivel megegyezik a prospektus értékével.
    :)

    Na most feltételezzük hogy az F-35-ös radar-keresztmetszete mondjuk -29dBsm.

    A fenti egyenletbe behelyettesítve:
    40 log(D) = 95.3dBm - -98.2dBm + 60.9dBi - 103 - 44.1dB - 29dBsm = 78.3dB
    log(D) = 1.9575

    D = 10^1.9575 = 90km <- ennyi lenne tehát az általunk becsült NEBO-M felderítési távolsága egy -29dB
    radar-keresztmetszetű cél esetén.
    :cool:
     
    molnibalage, arcas, gacsat and 4 others like this.
  12. fip7

    fip7 Well-Known Member

    Hpasp

    Az a 90 km egy nagyon impozáns érték. Viszont egy nagyon komoly számítógép és szoftver kellhet mögé, hogy kiszűrje a sok hamis jelet, ugyanis tele van a levegő ilyen kicsi RCS-vel rendelkező dolgokkal. Gondolom bizonyos sebesség alatt "eldobja" a rendszer a célokat. (egy madár vagy egy bogár raj nem repül annyival, mint egy repülőgép)
     
  13. molnibalage

    molnibalage Well-Known Member

    Az F-35 RCS értéke -35 dBSm alá is bekúszik egyes diagramokon egyes irányokban. Az F-22-ő -42 dBSm-re.
     
  14. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Itt lehet a bibi.
     
  15. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Minél nagyobb a tányér, annál keskenyebb nyalábot tud csinálni?
     
  16. molnibalage

    molnibalage Well-Known Member

    Antennarácsnál lényegében igen. Ez is el van magyarázva az összefoglalóban koknrét számokkal a vonatott csalik után.
     
    gacsat likes this.
  17. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Akkor a Harkály tűnyalábbal pásztázta végig az ionoszférát?
     
  18. ghostrider

    ghostrider Well-Known Member

    Iráni távolfelderítő lokátor állomás
    [​IMG]
     
    fishbed and arbalest like this.
  19. papajoe

    papajoe Well-Known Member

    Alig 3 hónapos videó,nekem finom holminak tűnik,bár én nem értek hozzá,kérném a szagértőket a mikrofonhoz. :)

     
    Kurfürst likes this.
  20. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Ez a Nyebo rendszer hosszúhullámú antennája összecsukott állapotban. A valódi képességei nyilván titkosak, de úgy hírlik (dezi) hogy az F-35öst negyven kilóméterről látja. (Azaz rég későn.)
     

Ezen oldal megosztása