background

فهم الخلفية في القياسات الكهرومغناطيسية: فصل الإشارة عن الضوضاء

في عالم القياسات الكهرومغناطيسية، وخاصة تلك التي تتضمن مقطع رادار (RCS)، يلعب مفهوم "الخلفية" دورًا حاسمًا في ضمان جمع البيانات وتحليلها بدقة. الخلفية، بشكل أساسي، تمثل الطاقة الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها التي يتلقاها نظام القياس عندما لا يكون هناك هدف موجود. هذه "الضوضاء" تنشأ من مصادر مختلفة، تتداخل مع اكتشاف وتحليل إشارة الهدف المطلوبة.

ما الذي يساهم في الخلفية؟

يمكن أن تُعزى إشارة الخلفية إلى مصادر متعددة، جميعها تساهم في مستوى الضوضاء الإجمالي:

• المواضع والأجهزة: النظم الميكانيكية المستخدمة لتحديد موقع ودعم الهدف أثناء القياس، مثل المنصات الدوارة أو أعمدة الرغوة، يمكنها في حد ذاتها عكس الطاقة الكهرومغناطيسية، مما يخلق مساهمات غير مرغوب فيها في الخلفية.
• بيئة الغرفة: البيئة المحيطة، بما في ذلك الجدران والأرضيات والأشياء الأخرى في غرفة القياس، يمكنها عكس ونثر الموجات الكهرومغناطيسية، مما يضيف إلى إشارة الخلفية.
• بيئة الأرض: بالنسبة للقياسات الخارجية، يمكن أن تساهم التضاريس المحيطة والنباتات، وحتى الأرض نفسها، في ضوضاء الخلفية.
• مصادر أخرى غير مقصودة: يمكن أن تساهم مصادر إضافية للإشارات غير المرغوب فيها، مثل المعدات الكهربائية أو التداخل من أنظمة الرادار الأخرى، أيضًا في الخلفية.

لماذا الخلفية مهمة:

إن فهم وضبط ضوضاء الخلفية أمر بالغ الأهمية لقياسات RCS الدقيقة. إذا لم يتم حساب الخلفية بشكل صحيح، فيمكن أن تشوه بشكل كبير RCS المقاس للهدف، مما يؤدي إلى استنتاجات خاطئة.

طرح الخلفية: مفتاح البيانات النظيفة

لعزل إشارة الهدف عن ضوضاء الخلفية، يتم استخدام عملية تسمى طرح الخلفية. وهذا ينطوي على:

1. قياس الخلفية: يتم إجراء قياس دون وجود هدف لالتقاط إشارة الخلفية المجمعة من جميع المصادر.
2. القياس مع الهدف: يتم إجراء قياس ثاني مع وجود الهدف.
3. الطرح الشعاعي: يتم طرح إشارة الخلفية، المقاسة في الخطوة 1، شعاعيًا من الإشارة المقاسة مع وجود الهدف في الخطوة 2. يزيل هذا الطرح ضوضاء الخلفية، ويترك فقط الإشارة المتعلقة بشكل مباشر بالهدف.

فوائد طرح الخلفية:

• دقة محسنة: عن طريق إزالة ضوضاء الخلفية، يحسن طرح الخلفية بشكل كبير دقة قياسات RCS.
• تفسير أوضح: تقدم البيانات الناتجة، الخالية من تداخل الخلفية، صورة أوضح لخصائص تشتت الهدف.
• نسبة إشارة إلى ضوضاء محسنة: يحسن طرح الخلفية نسبة الإشارة إلى الضوضاء، مما يجعل من السهل تحديد وتحليل الميزات الدقيقة في إشارة الهدف.

الخلاصة:

إن فهم وضبط ضوضاء الخلفية أمر أساسي لقياسات كهرومغناطيسية دقيقة وموثوقة، خاصة في سياق تحليل مقطع الرادار. يسمح طرح الخلفية، وهو خطوة حاسمة في عملية القياس، للباحثين والمهندسين بعزل إشارة الهدف المطلوبة من الضوضاء غير المرغوب فيها، مما يمكّن من تفسير وتحليل خصائص تشتت الهدف بدقة. تلعب هذه الممارسة دورًا حيويًا في مجالات مختلفة، من تصميم الرادار وتحديد الهدف إلى خصائص المواد وتقييم التوافق الكهرومغناطيسي.