EU pulsradar er den klassiske og stadig mest almindelige radarform: senderen er på meget kort ( impuls) og derefter relativt lang, mens modtageren lytter til ekkoer. Fra varigheden af hvert ekko følger afstanden (Afstand fra mål til radar). Dette afsnit omhandler parametre, der karakteriserer en pulsradar — for en EW specialist, disse er præcis de parametre, hvormed du identificerer en radar.
Impuls repetitionsfrekvens
EU Impuls repetitionsfrekvens (PRF) er antallet af impulser, som radaren sender pr. sekund, udtrykt i Hz eller pr. sekund (pps). Typiske værdier løber fra flere hundrede Hz (langdistanceovervågning) til hundredtusinder af Hz (pulsdobbeltsporing).
PRF er måske det vigtigste design valg af en puls radar, fordi det bestemmer en grundlæggende udveksling:
- Lav PRF → en masse lyttetid mellem pulserne → stort entydigt område (Maksimalt tvetydigt område), men dopler måling bliver tvetydig: hastigheder er ikke entydige.
- Høj PRF → Doppler-måling er entydig (god for hastighedsbestemmelse og dæmpning af koblinger), men det entydige område bliver lille: Måleområdet bliver tvetydigt.
- Medium PRF → begge lidt tvetydige; Moderne radar løse dette ved at veksle flere PRF 'er (PRI-graduering).
PRF er en nøglekomponent i det elektroniske fingeraftryk på en radar. ESM-systemer klassificerer oprindeligt optagne emissioner på frekvens, PRF og pulsbredde — Radartypen og ofte våbensystemet bag den kan spores.
Pulse Repetition Interval og Pulse bredde
EU Pulse Repetition Interval (PRI, også kaldet puls gentagelse tid) er tiden fra begyndelsen af den ene puls til begyndelsen af den næste. PRI og PRF er det modsatte:
EU Pulsbredde (PW, pulsvarighed, τ) er hvor længe senderen faktisk er tændt pr. puls, typisk 0,1 – 100 μs. Forholdet mellem transmissionstid og samlet tid kaldes Arbejdscyklus:
Pulsbredden er et kompromis i sig selv:
- Kort puls → finområde opløsning (Range opløsning) og kort minimumsområde (Mindsteområde), men lidt energi per puls → mindre rækkevidde.
- Lang puls → Masser af energi pr. puls → Mere rækkevidde, men grov rækkevidde opløsning og stort minimum rækkevidde. Pulskompression (Impulskompression og impulsintegration) bryder dette dilemma.
Inden for en PRI sker dette: send (PW), derefter lytte til den næste puls. Lyttetiden (PRI − PW) bestemmer, hvor langt et ekko kan komme tilbage før næste puls går.
Pulsradarens maksimale effekt og gennemsnitlige effekt
Med en pulsradar skal du holde to evner adskilt:
- Spidseffekt (Pp): kraften under pulsen selv — Ofte hundredvis af kilowatt til megawatt.
- Gennemsnitlig effekt (Pavg): Effektgennemsnittet over hele tiden, herunder den lange tavshed. Dette bestemmer energistyring (mad, køling) og — gennemsnit over tid — Detektionssystemet.
En radar har Pp = 500 kW, PW = 2 μs og PRF = 500 Hz (PRI = 2.000 μs). Arbejdscyklus = 2 / 2000 = 0,001. Pavg = 500.000 × 0,001 = 500 W. Half a megawatt peak, men i gennemsnit ikke mere end en kedel.
Dette forklarer, hvorfor pulsradar kan levere så enorm spidseffekt: Transmissionsrøret skal kun arbejde en brøkdel af tiden og kan "hvile". Det forklarer også en EW detalje: en modtager lytter til radaren indfanger den fulde spidseffekt puls — Derfor kan en RWR høre en radar i langt større afstand end radaren kan se flyet.
Mindsteområde
Så længe senderen er tændt, kan modtageren ikke lytte — Duplexeren har tilsluttet antennen til senderen og modtageren er beskyttet. Et ekko der kommer tilbage under Så at sende pulsen er tabt. Som et resultat, hver puls radar har en Mindsteområde: Mål tættere er usynlige.
PW = 2 μs → Rmin = (3 × 108 × 2 × 10- 6) / 2 = 300 m. Alt inden for 300 meter er til dette radarblinde område. Med PW = 100 μs (langtrækkende puls) vokser den til 15 km!
Derfor radar, der også skal være i stand til at se tæt (navigation radar, kortdistanceforsvar) bruge meget korte impulser, og udveksle mange overvågning radar lange impulser med korte impulser (tæt på visning).
Maksimalt tvetydigt område
Efter hver puls vil radaren lytte, indtil næste puls går. Radaren antager implicit, at hvert ekko modtaget på senest afsendt Pulsen. Hvis et ekko af et meget langt mål kommer inden for den næste puls, så det tilskrives den forkerte puls og placeret på en alt for kort afstand: en anden-tid-omkring ekko. Den afstand, inden for hvilken der ikke kan opstå forvirring kaldes Maksimalt tvetydigt område (Rmaks., unamb):
PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms → Rmaks., unamb = (3 × 108 × 0, 001) / 2 = 150 km. Et mål på 180 km leverer kun hans ekko 1,2 ms efter pulsen — så 0,2 ms efter næste puls — og synes forkert på (0,2 ms × c) / 2 = 30 km.
Her kan du se PRF udveksling af Impuls repetitionsfrekvens i sin reneste form: Jo højere PRF, jo mindre den entydige rækkevidde. En early-warning radar, der skal se 400 km væk, kan højst bruge PRF 4000Hz; en pulsdopler radar med PRF = 100 kHz har kun et klart område på 1,5 km og skal rekonstruere sit måleområde via smarte tricks (PRI-graduering). Hvilket betyder "dobbelt" lige her. — og hvorfor det samme problem også findes i hastigheden domæne — er blevet uddybet i Ambiguity.
PRI-graduering
Mange radar holder ikke deres PRI konstant, men de bevidst varierer: PRI-gradueringHovedformerne og deres mål:
| Form | Hvad sker der? | Hvorfor? |
|---|---|---|
| Konstant | fast PRI | enkelhed, men forudsigelig og tvetydig |
| Spændt PRI | faste serier på 2–8 forskellige PRI 'er, gentager | løfteblindehastigheder for MTI (Impulsdopler radar og glidende målindikator), anden-tid-omkring ekkoer unmask |
| Spred PRI | PRI varierer (pseudo) tilfældig per puls | vanskeligt at forudsige for deception- jammers; beskytter mod falsk ekko teknikker |
| PRF switch / dwell switch | pulsblokke med hinanden PRF | Løsning område og dopler doubler (medium-PRF radar) |
| Glidende PRI | PRI kører på eller off | f.eks. forebyggelse af formørkelse, skiftende tvetydighed |
Hvordan løser PRI- variation tvetydighed? Et ægte ekko indeni Rmaks., unamb Hold dig på samme afstand, uanset hvilken PRI du vælger. En anden-tid-rundt ekko "hopper" i tilsyneladende afstand som PRI ændringer — og falder gennem kurven. Det samme princip gælder på dopplerområdet for hastigheder.
PRI- graduering er et tokantet sværd. For radar er det beskyttelse; for ESM-operatøren er mønstret for PRI-modulation (stagersekvens, jitterdybde) en yderligere identifikator. Moderne deception- jammers skal forudsige PRI at være i stand til at placere falske ekkoer før den virkelige — Jim gør det fundamentalt vanskeligere.
Tærskel, konstant falsk alarmhastighed og automatisk gainkontrol
Hvornår ser en radar et mål? Hvis signalet modtages over en tærskel (tærskel) kommer ud. Valget af denne tærskel er et grundlæggende dilemma:
- Tærskel for lavt → Støj toppe komme over det → falsk alarm, skærmen "sneer lukket" og processoren bliver overbelastet.
- Tærskel for høj → svage mål ekkoer forbliver under → Manglende detektioner.
En fast tærskel virker dårligt, fordi baggrunden (støj + rod + jamming) varierer enormt pr. retning og afstand. Derfor bruger radar Konstant falsk alarmhastighed CFAR-processor: For hver testet celle måler processoren baggrundsniveauet i de omgivende celler og sætter tærsklen over en fast margin. Resultatet: Antallet af falske alarmer pr. sekund forbliver konstant, uanset om baggrunden er stadig eller fuld af rod.
Desuden beskytter Automatisk gainkontrol (AGC) modtageren: AGC styrer automatisk forstærkningen tilbage ved stærke signaler (tætte mål, stærke koblinger, jamming), så modtageren ikke mætter, og op ved svage signaler. Uden AGC ville et stærkt signal lukke hele transmissionskæden.
Tærskel logik er en tilgang for EW. Ruisjamming skubber CAR-tærsklen op, hvilket får rigtige mål til at forsvinde under den (radaren "ser" intet, men ved at blive blokeret). Og AGC kan misbruges: Deception teknikker såsom AGC-bedrag / omvendt gevinst spil med stærke impulser til at forstyrre forstærkning kontrol af sporing radar.
Impulskompression og impulsintegration
To signalbehandlingsteknikker løfter pulsradarernes ydeevne langt over deres "cale" specifikationer.
Pulskompression
Det dilemma Pulse Repetition Interval og Pulse bredde: en lang puls giver rækkevidde, en kort puls giver opløsning. Pulskompression leverer begge på samme tid. Radaren sender en lang puls, der er moduleret internt — f.eks. en stigende frekvens (chirp / lineær FM) eller en fasekode (Barkerkode). Modtageren "ved", at modulation og komprimerer det lange ekko med et matchende filter til en kort, høj top.
En 100 μs chirppuls med 10 MHz båndbredde opfører sig i energi som en 100 μs puls (stort område), men i opløsning som en 0,1 μs puls: ΔR = 15 m i stedet for 15 km.
Impulsintegration
Et ekko kan forsvinde under støjen, men et mål er ramt af snesevis af impulser under en antennebølge. Impulsintegration Sæt de ekkoer sammen. Støj er tilfældig og delvis mellemstor Målet ekko er altid på samme sted og vokser langs. Det er sådan, den effektive SNR stiger.
- Sammenhængende integration (før detektering, med faseinformation): n impulser → SNR gevinst til faktor n.
- Ikke-sammenhængende integration (efter påvisning, amplitude kun): mindre profit (~), men enklere.
Pulskompression gør også radar modstandsdygtige over for jamming: Det matchede filter styrker kun signaler med præcis den rigtige interne modulation. En skam, der ikke efterligner chirp præcis mister kompression overskud — Almindelig — mod det rigtige ekko. Derfor investerer moderne DRFM (Digital RF Memory) i nøjagtig optagelse og genindspilning af pulsformen.