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APG77
我是菜鳥
588 Posts |
 Posted - 04/21/2017 : 11:24:27
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關於ESM與Radar的比較問題
用一部雷達去照射一架飛機，
飛機上的ESM設備會接收到雷達波，設強度為A。
雷達則會接收到飛機的反射波，設強度為B。
顯然，從信號強度看，A會遠遠強於B 。
1--飛機蒙皮被雷達照射所產生的微弱輻射，遠遠小於雷達的發射功率。
2--A與距離的平方成反比，B則與距離的4次方成反比。
那麼有沒有精確一些的描述，這兩者的信號到底差了多少？
以普通戰鬥機為例，假設為X波段， 發射功率為1000瓦， RCS為5平方米，距離為100km，波束寬度為5度，
10個數量級有沒有？ |
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cwchang2100
我是老鳥
Cayman Islands
17243 Posts |
Posted - 04/22/2017 : 23:11:50
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http://www.radartutorial.eu/01.basics/The%20Radar%20Range%20Equation.en.html
The Radar Range Equation
M = 100km
RCS = 5 m^2
這要從Radar Range Equation的原理來計算,但是因為是5度的波束.
那目標接收到的雷達信號強度為:
1000W * 5 / (2*100*1000*Pi* (5/360))^2 = 1000 * 5 / 76154354.95 = 6.5656 * 10 ^-5 W
以信號強度來看,約為1.3131 * 10 ^ -5 W/m^2 = 1.3131 * 10^ -6 mW/cm^2 約-58.817 dbm.
這已經是破表級的信號強度...
假設是以類似的角度作100全反射.
那就是6.5656 * 10 ^-5 W / (2*100*1000*Pi* (10/360))^2 = 6.5656 * 10 ^-5 / 304617419.79 W/m^2
= 2.155359 * 10 ^ -13 W/m^2 = 2.155359 * 10 ^ -14 mW/cm^2 = -136.665 dbm
這大約是無線電信號表S0的信號強度...
會有這麼強的信號,主要是波束集中的假設.
應該是不到十個數量級吧... 
PS: 計算中沒有考慮X-band在大氣中的衰退,這是真空狀態之理論值.
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這些秘密話語來自活著的耶穌，由迪迪摩斯•猶大•多馬記錄。
他說：「任何人發現了這些話的意義，將不會嚐到死亡的滋味。」
多馬福音第1節 |
Edited by - cwchang2100 on 04/23/2017 00:10:56 |
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MikeH
路人甲乙丙
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4743 Posts |
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dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 04/23/2017 : 07:25:11
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簡單講,ESM收到信號與雷達收到信號的強弱比較,是要算的,沒有簡單描述.
而且這邊還沒考慮到另一個問題,就是背景雜訊,雷達的優勢是發射出去的電波特性已知,雖然回波會受到都普勒效應影響,但通常都在可預測範圍內,除非出現速度快到不可思議的目標,不然雷達比較容易從其他發射源的雜波中找出自己發射的電波;ESM卻要分析所有收到的資訊,然後判斷哪些才是危險的訊號,這個比較困難. |
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APG77
我是菜鳥
588 Posts |
Posted - 04/24/2017 : 10:06:32
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有些問題想討論一下。
1--
計算似乎有些問題。
5度的波束在100km處應該是一個圓形，直徑8.7km左右，不能用正方形來計算。
但是誤差不大，最終信號強度還是大約差了7個數量級。
2--
不能假設RCS=5平方米，就是5平方米的入射波，全部原路返回。
按照RCS定義，由於10GHz的波長，遠遠小於飛機的尺寸，此時RCS可以近似等於同等截面積的金屬球。
而這個球，顯然只能把極少一部分入射波的能量，沿原路返回。
因為把大部分能量原路返回，估計得是角反射器之類，此時RCS遠大於同等尺寸的金屬球了。
比如書上有說，1m*1m的金屬板，在10GHz下，垂直入射，RCS是超過10, 000平方米的。
算上這個，A/B差10個數量級應該是有的。
但是，網上有人，自稱學過這個的。
說A/B的差異在20個數量級上下......
到底是他說錯了，還是我們的計算有問題？？？ |
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cwchang2100
我是老鳥
Cayman Islands
17243 Posts |
Posted - 04/24/2017 : 10:32:56
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我把計算過程列出來,就是讓想算的網友可以照同一個思路計算.
至於是方形或是圓形,那可以自己修改,並不影響數量級.
反射的問題比較麻煩,如果認為是球面,那可以照原公式的A=4*pi*R^2計算. (全天球)
就變成:
6.5656 * 10 ^-5 W / 4* Pi * (100*1000)^2 = 5.2247 * 10 ^-16 W/m^2 = 5.2247 * 10 ^-17 mW/cm^2 = -162.81939 dbm.
如果是前方的半天球的話,那就是乘以2,變成-159.8090 dbm.這樣就差不多是十個數量級.
有沒有計算錯誤? 大家把公式攤開算,就知道了.
若是沒有計算錯誤,一般就是假設上有差異.
差最多的應該就是能量散佈的形式,全向輻射和有集中角度的結果是差很大的.
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另外,一般雷達發射模式的表示法也是不ㄧ樣.
一般的功率計算,是以等效的全向輻射來看,
指向性的部分,就是拿天線增益圖來看某方向的增益如何.
幾度的波束,就需要先知道其方向的增益的模式,才能計算.
公式會變成: Ps * G / 2 * pi * R^ 2.
這樣的結果也就不ㄧ樣.
以上的例子,就需要先知道5度波束的方向增益G是多少.
上面網頁中的一般性指向性天線的增益估計是30-40db.
1000W / 4* pi * (100*1000)^2 = 7.95775 * 10 ^-9 W/m^2 = 7.95775 * 10 ^-10 mW/cm^2 = -90.9921 dbm
再加上天線增益 -90.9921 dbm + 40 db = -50.9921 dbm.
其實相差並沒有很大. 
PS: 這是標準算法...
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多馬福音第1節 |
Edited by - cwchang2100 on 04/24/2017 11:45:21 |
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APG77
我是菜鳥
588 Posts |
Posted - 04/24/2017 : 10:36:23
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按照樓上的說法，入射雷達波的強度，是破表的強度。
是否說明在RF領域，由於雷達的發射功率很大，波束又很窄，其信號強度，遠遠高於一般的RF信號強度。
比如通訊，廣播，GPS......
也就是在ESM端，雷達信號，僅僅從強度上來看，就和其他信號差異很大？
dasha的說法，是否可以這樣理解。
雖然ESM收到的信號強度，遠遠大於雷達所接收的信號強度。
但是雷達端，更瞭解信號的性質，知道如何處理信號。
網上那個人(A/B的差異在20個數量級上下)還說，同等技術下，ESM的探測距離，遠遠大於雷達。
這需要多高程度的電子信號情報支援？
還是說幾百公里外，只要敵人雷達持續照射你，ESM就容易截獲？
按照那人的說法，就算F-22的雷達，採用LPI，照樣會很容易被AN/ALR-94先發現。 |
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cwchang2100
我是老鳥
Cayman Islands
17243 Posts |
Posted - 04/24/2017 : 11:35:24
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http://ece.wpi.edu/radarcourse/Radar%202010%20PDFs/Radar%202009%20A%20_4%20Radar%20Equation.pdf
Radar Systems Engineering
Lecture 4
The Radar Equation
這是教科書式的雷達信號分析,在38頁就可以看到111km距離傳輸消退項,約等於201.8db,這就是20個數量級.
但是這就完全沒有納入指向性天線增益等其他加項.只是單一影響.
全向天線和指向性天線的差異會很大.
裡面也還把鎖定追蹤雷達和搜索雷達的公式和考慮項列出. (15頁)
F-22的LPI一般是當成搜索雷達在看.只要掃描的時間很短,ESM也有可能把它視為雜訊而濾掉.
如果是鎖定追蹤雷達,ESM要是不知道,那這個ESM就有點爛了...
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這些秘密話語來自活著的耶穌，由迪迪摩斯•猶大•多馬記錄。
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多馬福音第1節 |
Edited by - cwchang2100 on 04/24/2017 11:44:39 |
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MikeH
路人甲乙丙
USA
4743 Posts |
Posted - 04/24/2017 : 21:25:59
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quote:
雖然ESM收到的信號強度，遠遠大於雷達所接收的信號強度。
但是雷達端，更瞭解信號的性質，知道如何處理信號。
RWR 也非一昧瞎子摸象
美軍經常派電戰機到處亂飛
不就是為了蒐集所謂"雷達參數"?
用於 RWR 訊號處理
另外 適合雷達的波段 就那幾個
脈衝訊號也有其特性
就算事先不知頻率重複性等參數 並不難辨識
===
地下軍火庫
http://guns-mikeh.blogspot.com/ |
Edited by - MikeH on 04/24/2017 21:28:29 |
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關於ESM與Radar的比較問題
