На импулсен радар е класическата и все още най-често срещаната форма на радара: предавателят е много кратък (на пулс) и след това сравнително дълго, докато приемникът слуша ехо. От продължителността на всяко ехо следва разстоянието (Разстояние от целта до радара). Този раздел се отнася до параметрите, които характеризират пулсов радар — Това са точно параметрите, чрез които се идентифицира радар.
Честота на повторение на импулса
На Честота на повторение на импулса (PRF) е броят импулси, които радарът излъчва в секунда, изразен в Hz или импулси в секунда (pps). Типичните стойности се движат от няколко стотин Hz (наблюдение с дълъг обхват) до стотици хиляди Hz (проследяване на импулса-допъл).
ДПС е може би най-важният избор за дизайн на пулсов радар, защото определя фундаментален обмен:
- Ниски ДПС → много време за слушане между импулсите → голям недвусмислен диапазон (Максимална неамбициозна дистанция), но измерването на доплера става неясно: скоростта не е недвусмислена.
- Високи ДПС → Измерването на Доплера е недвусмислено (добре за определяне на скоростта и потискане на бъркотията), но недвусмисленият диапазон става малък: Измерването на обхвата става двусмислено.
- Средно PRF → и двете малко двусмислени; Модерните радари решават това чрез редуване на множество ДПС (PRI модулация).
ДПС е ключов елемент от електронния отпечатък на радар. Системите за ЕМС класифицират първоначално уловените емисии по честота, ДПС и широчина на импулса — Радара тип, и често оръжейната система зад него, може да бъде проследен.
Повторение на импулса Интервал и Ширина на импулса
На Интервал на пулса (PRI, наричан също импулсно време за повторение) е времето от началото на един импулс до началото на следващия. PRI и PRF са точно обратното:
На Ширина на импулса (PW, продължителност на импулса, τ) е колко дълго предавателят всъщност е на един импулс, обикновено 0.1 – 100 μs. Съотношението между времето за предаване и общото време се нарича работен цикъл:
Ширината на пулса е компромис само по себе си:
- Къс пулс → фина резолюция на обхвата (Резолюция на обхвата) и кратък минимален обхват (Минимален обхват), но малко енергия на импулс → по-малко обхват.
- Дълъг пулс → Много енергия на импулс → Повече обхват, но груба резолюция диапазон и голям минимален диапазон. Пулсово компресия (Интеграция на импулса) нарушава тази дилема.
В рамките на една PRI това се случва: изпратете (PW), след което слушайте следващия импулс. Времето за слушане (PRI − PW) определя колко далеч може да се върне ехото преди следващия пулс.
Максимална мощност и средна мощност на импулсния радар
С пулсов радар трябва да държиш две способности разделени.
- Максимална мощност (Pр): мощността по време на самия импулс — Често стотици киловати до мегавати.
- Средна мощност (Pavg): Средна мощност през цялото време, включително дългите мълчание. Това определя управлението на енергията (храна, охлаждане) и — средно във времето — Възможността за откриване.
Радарът има P.р = 500 kW, PW = 2 μs и PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Цикъл на запълване = 2/2000 = 0.001. Pavg = 500 000 × 0,001 = 500 W. Половин мегават връх, но средно не повече от чайник.
Това обяснява защо импулсните радари могат да доставят такава огромна максимална мощност: Трансмисията трябва да работи само част от времето и може да "почивка." Това обяснява и детайла на EW: приемник слушащ радара улавя пълния пиков импулс — Ето защо RWR може да чуе радар от много по-голямо разстояние отколкото радара може да види самолета.
Минимален обхват
Докато предавателят е включен, приемникът не може да слуша. — Дуплексера свърза антената с предавателя и приемникът е защитен. Ехото се завръща. по време Пращането на пулса е загубено. В резултат на това, всеки пулсов радар има Минимален обхватЦелите по-близо са невидими.
PW = 2 μs → Rмин. = (3 × 108 × 2 × 10- 6) / 2 = 300 м. Всичко в рамките на 300 метра е за тази радарна сляпа зона. С PW = 100 μs (дългообхватен пулс) расте до 15 км!
Затова радарите, които също трябва да могат да виждат отблизо (навигационни радари, защита с малък обсег) използват много къси импулси и обменят много наблюдателни радари с дълги импулси с къси импулси (близо до изгледа).
Максимална неамбициозна дистанция
След всеки пулс, радарът ще слуша докато следващият пулс напусне. Радара имплицитно приема, че всяко ехо, получено в Последно изпратени пулс. Ако ехото на много далечна цел се появи в следващия импулс, то се дължи на грешния импулс и се поставя на твърде малко разстояние: един ехо за втори път. Разстоянието, в което не може да възникне объркване се нарича Максимална неамбициозна дистанция (RМакс.):
PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms → RМакс. = (3 × 108 × 0, 001)/2 = 150 km. Мишена на 180 км. доставя ехо 1.2 м след пулса. — 0,2 ms след следващия импулс — и изглежда фалшиво при (0,2 ms × c)/2 = 30 km.
Тук виждате размяната на ДПС Честота на повторение на импулса в най-чистата си форма: Колкото по-висок е ДПС, толкова по-малък е недвусмисленият обхват. Радарът за ранно предупреждение, който трябва да изглежда на 400 км разстояние, може да използва най-много PRF по 375 Hz; импулсен доплеров радар с PRF = 100 kHz има ясен обхват от 1.5 км и трябва да възстанови обхвата си от измервания чрез интелигентни трикове (PRI модулация). Което означава "двойно" точно тук. — и защо същият проблем съществува и в областта на скоростта — се задълбочава Амбигалност.
PRI модулация
Много радари не поддържат своята PRI константа, но умишлено варират: PRI модулация. Основните форми и техните цели:
| Форма | Какво става? | Защо? |
|---|---|---|
| Постоянно | фиксирана PRI | простота; но предвидима и двусмислена |
| Staggered PRI | фиксирана серия от 2–8 различни PRIS, повтаряне | повдигане на слепи скорости на MTI (Пулс доплеров радар и движеща се целева индикатор), second-time-round echoes unmask |
| Jittered PRI | PRI варира (pseudo) случайни за импулс | трудно е да се предскаже за измамници; предпазва от фалшиви ехо техники |
| Превключвател на PRF/превключвател | блокове от импулси един с друг | Разширяване на обхвата и доплерови двойни устройства (средни радари за PRF) |
| Плъзгане PRI | PRI се движи или изключва | Например предотвратяване на затъмнение, промяна на двусмислието |
Как PRI-вариацията решава двусмислието? Истинско ехо вътре в RМакс. Стой на същото разстояние, каквото и да избереш. Втори път ехо "скача" в видимо разстояние, докато PRI се променя — и пада през кошницата. Същият принцип се прилага и в доплеровия домейн за скорости.
Първоначален ход е меч с две остриета. За радиолокатора това е защита; за оператора на ЕМС, моделът на PRI модулация (стагер последователност, дълбочина на нервите) е допълнителен идентификатор. Модерните измамници трябва да предскажат на При, за да могат да поставят фалшиви ехота пред истинските — Нервността прави това фундаментално по-трудно.
Праг, постоянна фалшива тревога и автоматичен контрол на печалбата
Кога радарът вижда мишена? Ако сигналът е получен над прага (праг) излиза. Изборът на този праг е основна дилема:
- Праг Твърде ниско → Шумните върхове го преодоляват → Фалшиви аларми, екранът "snows closed" и процесорът се претоварва.
- Праг Твърде високо. → слабите прицелни ехота остават под → Пропуски.
Фиксиран праг работи зле, защото фонът (шум + шум + заглушаване + заглушаване) варира значително в посока и разстояние. Ето защо радарите използват Постоянна фалшива тревога (CFAR) процесор: За всяка изпитвана клетка процесорът измерва фоновото ниво в околните клетки и поставя прага над фиксиран марж. Резултатът: Броят на фалшивите аларми в секунда остава постоянен независимо дали фонът е все още или пълен с бъркотия.
Освен това предпазва Автоматично управление на печалбата (AGC) получателят: AGC автоматично контролира подкреплението обратно при силни сигнали (затворени цели, силно заглушаване, заглушаване) така, че приемникът да не се насища и да се издига при слаби сигнали. Без AGC, един силен сигнал ще изключи цялата верига на предаване.
Праговата логика е подход за EW. Ruisjamming бута нагоре по прага на CFAR, което прави реални цели изчезват под него (на радара "вижда" нищо, но знае да бъде заглушен). И AGC може да бъде малтретиран: Измама техники като AGC-заблуда / обратна печалба играят със силни импулси, за да се наруши подкрепление контрол на проследяване радари.
Интеграция на импулса
Две техники за обработка на сигнали повдигат работата на импулсните радари доста над техните "кале" спецификации.
Пулсова компресия
Дилемата на Повторение на импулса Интервал и Ширина на импулса: дълъг импулс дава обхват, кратък импулс дава резолюция. Пулсова компресия доставя и двете едновременно. Радара предава дълъг импулс, който е вътрешно модулиран. — Например увеличаване на честотата (chirp / линейна FM) или фазов код (Код на Barker). Приемникът "знае," че модулацията и компресира дългото ехо със съвпадащ филтър до един кратък, висок връх.
А 100 μs чирп импулс с 10 MHz честотна лента се държи в енергия като 100 μs импулс (голям обхват), но в резолюция като 0.1 μs импулс: ΔR = 15 m вместо 15 km.
Интеграция на импулса
Едно ехо може да изчезне под шума, но целта е ударена от десетки импулси по време на една антена. Интеграция на импулса Събери ехото. шумът е случаен и отчасти по средата; Целта ехо е винаги на едно и също място и расте заедно. Така се повишава ефективността на SNR.
- Кохерентна интеграция (преди откриване, с фазова информация): n импулси → SNR увеличаване до фактор n.
- Несъгласувана интеграция (само след откриване на амплитудата): по-малка печалба (~), но по-проста.
Пулсовата компресия също прави радарите устойчиви на заглушаване: Съвпадащият филтър само укрепва сигналите с правилната вътрешна модулация. Жалко, че не имитира чуруликането точно губи печалба от компресиране — чести — срещу истинското ехо. Ето защо модерният ДПСМ (Digital RF Memory) инвестират в точния запис и повторение на импулсната форма.