Η παλμικό ραντάρ είναι η κλασική και ακόμα πιο κοινή μορφή ραντάρ: ο πομπός είναι σε πολύ μικρή (η παλμός) και στη συνέχεια σχετικά μεγάλο, ενώ ο δέκτης ακούει την ηχώ. Από τη διάρκεια κάθε ηχώ ακολουθεί η απόσταση (Απόσταση από στόχο σε ραντάρ). Αυτό το τμήμα ασχολείται με τις παραμέτρους που χαρακτηρίζουν ένα ραντάρ παλμών — Για έναν ειδικό EW, αυτές είναι ακριβώς οι παράμετροι με τις οποίες αναγνωρίζετε ένα ραντάρ.
Συχνότητα επανάληψης σφυγμού
Η Συχνότητα επανάληψης σφυγμού (PRF) είναι ο αριθμός παλμών που εκπέμπει το ραντάρ ανά δευτερόλεπτο, εκφρασμένος σε Hz ή παλμούς ανά δευτερόλεπτο (pps). Τυπικές τιμές κυμαίνονται από αρκετές εκατοντάδες Hz (επιτήρηση μεγάλης εμβέλειας) σε εκατοντάδες χιλιάδες Hz (εντοπισμός pulse-dopple).
Το PRF είναι ίσως η πιο σημαντική επιλογή σχεδιασμού ενός ραντάρ παλμών, επειδή καθορίζει μια θεμελιώδη ανταλλαγή:
- Χαμηλή PRF → πολύς χρόνος ακρόασης μεταξύ των παλμών → μεγάλη σαφής εύρος (Μέγιστη μη εξυπηρετούμενη εμβέλεια), αλλά η μέτρηση Doppler γίνεται διφορούμενη: οι ταχύτητες δεν είναι σαφείς.
- Υψηλό PRF → Η μέτρηση Doppler είναι σαφής (καλή για τον προσδιορισμό της ταχύτητας και την καταστολή της ακαταστασίας), αλλά το σαφές εύρος γίνεται μικρό: Οι μετρήσεις εύρους γίνονται διφορούμενες.
- Μέσο PRF → και τα δύο λίγο διφορούμενα; Σύγχρονα ραντάρ λύνουν αυτό με εναλλασσόμενο πολλαπλά PRF (Διαμόρφωση PRI).
Το PRF είναι βασικό συστατικό του ηλεκτρονικού δακτυλικού αποτυπώματος ενός ραντάρ. Τα συστήματα ESM ταξινομούν τις συλλεγόμενες εκπομπές αρχικά σε συχνότητα, PRF και πλάτος παλμού — Ο τύπος ραντάρ, και συχνά το οπλικό σύστημα πίσω από αυτό, μπορεί να εντοπιστεί.
Διάστημα επανάληψης σφυγμού και πλάτος σφυγμού
Η Διάστημα επανάληψης σφυγμού (PRI, που ονομάζεται επίσης χρόνος επανάληψης παλμών) είναι ο χρόνος από την αρχή του ενός παλμού μέχρι την αρχή του επόμενου. Το PRI και το PRF είναι το αντίθετο:
Η Πλάτος παλμού (PW, διάρκεια παλμού, τ) είναι το πόσο χρόνο ο πομπός είναι στην πραγματικότητα ανά παλμό, συνήθως 0.1 – 100 μs. Ο λόγος μεταξύ του χρόνου μετάδοσης και του συνολικού χρόνου ονομάζεται κύκλος υπηρεσίας:
Το πλάτος του παλμού είναι από μόνο του ένας συμβιβασμός:
- Κοντός παλμός → ανάλυση λεπτού εύρους (Ανάλυση εύρους) και μικρό ελάχιστο εύρος (Ελάχιστη εμβέλεια), αλλά λίγη ενέργεια ανά παλμό → λιγότερο εύρος.
- Μακρύς παλμός → Πολύ ενέργεια ανά παλμό → Περισσότερα εύρος, αλλά χονδροειδής ανάλυση εύρους και μεγάλη ελάχιστη εμβέλεια. Σφυγμός συμπίεσης (Σφυγμός συμπίεσης και ενσωμάτωση σφυγμού) διαλύει αυτό το δίλημμα.
Μέσα σε ένα PRI αυτό συμβαίνει: αποστολή (PW), στη συνέχεια, ακούστε τον επόμενο παλμό. Ο χρόνος ακρόασης (PRI − PW) καθορίζει πόσο μακριά μπορεί να επανέλθει μια ηχώ πριν από τα επόμενα φύλλα παλμού.
Μέγιστη ισχύς και μέση ισχύς του ραντάρ παλμών
Με ραντάρ παλμών, πρέπει να κρατάς δύο ικανότητες χώρια.
- Μέγιστη ισχύς (P)Π): η δύναμη κατά τη διάρκεια του ίδιου του παλμού — Συχνά εκατοντάδες κιλοβάτ σε μεγαβάτ.
- Μέση ισχύς (P)avg): Ο μέσος όρος ισχύος καθ 'όλη την διάρκεια, συμπεριλαμβανομένων των μακρών σιωπών. Αυτό καθορίζει τη διαχείριση της ενέργειας (τρόφιμα, ψύξη) και — μέσος όρος χρόνου — Η ικανότητα ανίχνευσης.
Ένα ραντάρ έχει PΠ = 500 kW, PW = 2 μs και PRF = 500 Hz (PRI = 2.000 μs). Κύκλος καθηκόντων = 2/2000 = 0.001.avg = 500.000 × 0,001 = 500 W. Μισή μεγαβάτ κορυφή, αλλά κατά μέσο όρο όχι περισσότερο από βραστήρα.
Αυτό εξηγεί γιατί τα ραντάρ παλμών μπορούν να δώσουν τέτοια τεράστια αιχμή ισχύος: Ο σωλήνας μετάδοσης πρέπει να λειτουργεί μόνο ένα κλάσμα του χρόνου και μπορεί "να ξεκουραστεί." Εξηγεί επίσης μια λεπτομέρεια EW: ένας δέκτης που ακούει το ραντάρ συλλαμβάνει τον πλήρη παλμό ενέργειας αιχμής — Αυτός είναι ο λόγος που ένα RWR μπορεί να ακούσει ένα ραντάρ σε πολύ μεγαλύτερη απόσταση από ό, τι το ραντάρ μπορεί να δει το αεροπλάνο.
Ελάχιστη εμβέλεια
Όσο ο πομπός είναι ανοιχτός, ο δέκτης δεν μπορεί να ακούσει — Ο duplexer έχει συνδέσει την κεραία με τον πομπό και ο δέκτης είναι θωρακισμένος. Μια ηχώ επιστρέφει. κατά τη διάρκεια Οπότε η αποστολή του παλμού χάθηκε. Ως αποτέλεσμα, κάθε ραντάρ παλμών έχει ένα Ελάχιστη εμβέλεια: στόχοι πιο κοντά είναι αόρατοι.
PW = 2 μs → Rλεπτά = (3 × 108 × 2 × 10-6) / 2 = 300 μ. Όλα μέσα σε 300 μέτρα είναι γι' αυτή την τυφλή περιοχή ραντάρ. Με PW = 100 μs (σφυγμός μεγάλης εμβέλειας) μεγαλώνει στα 15 χιλιόμετρα!
Ως εκ τούτου, τα ραντάρ που πρέπει επίσης να είναι σε θέση να βλέπουν στενά (εντοπιστές πλοήγησης, άμυνα μικρής εμβέλειας) χρησιμοποιούν πολύ κοντούς παλμούς, και ανταλλάσσουν πολλά ραντάρ επιτήρησης μακρούς παλμούς με βραχείς παλμούς (κοντά στην προβολή).
Μέγιστη μη εξυπηρετούμενη εμβέλεια
Μετά από κάθε παλμό, το ραντάρ θα ακούει μέχρι να φύγει ο επόμενος παλμός. Το ραντάρ υποθέτει σιωπηρά ότι κάθε ηχώ ελήφθη στο τελευταία αποστολή Σφυγμός. Αν μια ηχώ ενός πολύ μακρινού στόχου έρχεται μέσα στον επόμενο παλμό, τότε αποδίδεται σε λάθος παλμό και τοποθετείται σε πολύ μικρή απόσταση: ένα Ηχώ δεύτερης φοράς. Η απόσταση μέσα στην οποία δεν μπορεί να συμβεί σύγχυση ονομάζεται η Μέγιστη μη εξυπηρετούμενη εμβέλεια (R)max,unamb):
PRF = 1.000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax,unamb = (3 × 108 × 0.001/2 = 150 km. Ένας στόχος στα 180 χλμ παραδίδει μόνο την ηχώ του 1,2 ms μετά τον παλμό. — έτσι 0,2 ms μετά τον επόμενο παλμό — και εμφανίζεται ψευδώς σε (0,2 ms × c)/2 = 30 km.
Εδώ βλέπετε την ανταλλαγή PRF του Συχνότητα επανάληψης σφυγμού στην καθαρότερη μορφή του: Όσο υψηλότερο είναι το PRF, τόσο μικρότερο είναι το σαφές εύρος. Ένα ραντάρ έγκαιρης προειδοποίησης που πρέπει να κοιτάξει 400 χλμ μακριά μπορεί να χρησιμοποιήσει PRF ≈ 375 Hz το πολύ.Ένα ραντάρ dopler παλμών με PRF = 100 kHz έχει μόνο ένα σαφές εύρος 1,5 km και πρέπει να ανακατασκευάσει το εύρος των μετρήσεων του μέσω έξυπνων τεχνών (Διαμόρφωση PRI). Που σημαίνει "διπλό" ακριβώς εδώ. — και γιατί το ίδιο πρόβλημα υπάρχει και στον τομέα ταχύτητας — εμβαθύνει σε Ασάφεια.
Διαμόρφωση PRI
Πολλά ραντάρ δεν κρατούν το PRI σταθερό, αλλά σκόπιμα διαφέρουν: Διαμόρφωση PRIΟι κύριες μορφές και οι στόχοι τους:
| Σχήμα | Τι συμβαίνει; | Γιατί; |
|---|---|---|
| Σταθερό | σταθερό PRI | απλότητα· αλλά προβλέψιμη και διφορούμενη |
| Επισφαλής PRI | σταθερή σειρά των 2–8 διαφορετικά ΡΡΙ, επαναλαμβάνοντας | Ανύψωση τυφλών ταχυτήτων MTI (Σφυγμός ραντάρ και κινούμενος δείκτης στόχου), δεύτερη φορά-γύρω ηχώ unmask |
| Ζαλισμένο PRI | PRI ποικίλει (ψεύδο) τυχαία ανά παλμό | Είναι δύσκολο να προβλεφθεί για παραπλάνηση - jammers? Προστατεύει από ψευδείς τεχνικές ηχώ |
| Διακόπτης μεταγωγής PRF/κατοικίας | μπλοκ παλμών μεταξύ τους PRF | Διπλές διπλές λύσεις (μεσαία ραντάρ PRF) |
| συρόμενο PRI | Το PRI τρέχει ή όχι | π.χ. πρόληψη έκλειψης, μετατόπιση ασάφειας |
Πώς η PRI-μετατροπή λύνει την ασάφεια; Μια πραγματική ηχώ μέσα Rmax,unamb Μείνετε στην ίδια απόσταση, ότι PRI επιλέξετε. Μια δεύτερη φορά-γύρω ηχώ " άλματα" σε φαινομενική απόσταση καθώς το PRI αλλάζει — και πέφτει μέσα από το καλάθι. Η ίδια αρχή ισχύει και στον τομέα doppler για ταχύτητες.
Η PRI-modulation είναι δίκοπο σπαθί. Για το ραντάρ είναι προστασία· για τον χειριστή ESM, το πρότυπο της διαμόρφωσης PRI (ακολουθία stagger, βάθος jitter) είναι ένα πρόσθετο αναγνωριστικό. Σύγχρονη εξαπάτηση - jammers πρέπει να προβλέψει το PRI για να είναι σε θέση να τοποθετήσει ψευδή ηχώ πριν από την πραγματική — Αυτό το κάνει πιο δύσκολο.
Κατώτατο όριο, σταθερός ψεύτικος ρυθμός συναγερμού και αυτόματος έλεγχος κερδών
Πότε βλέπει ένα ραντάρ έναν στόχο; Εάν το σήμα που λαμβάνεται πάνω από ένα όριο (όριοΒγαίνει έξω. Η επιλογή αυτού του ορίου αποτελεί θεμελιώδες δίλημμα:
- Κατώτατο όριο Πολύ χαμηλά → Οι κορυφές θορύβου το ξεπερνούν → ψευδείς συναγερμοί, η οθόνη " τώρα κλείνει" και ο επεξεργαστής γίνεται υπερφορτωμένος.
- Κατώτατο όριο Πολύ ψηλά. → ασθενείς ηχώ στόχου παραμένουν κάτω από → αστοχίες ανίχνευσης.
Ένα σταθερό όριο λειτουργεί άσχημα, επειδή το φόντο (θόρυβος + ακαταστασία + παρεμβολή) ποικίλλει πάρα πολύ ανά κατεύθυνση και απόσταση. Γι' αυτό χρησιμοποιούν τα ραντάρ. Σταθερός ρυθμός ψευδούς συναγερμού (CFAR) επεξεργαστής: Για κάθε κύτταρο που υποβάλλεται σε δοκιμή, ο επεξεργαστής μετρά το επίπεδο υποβάθρου στις γύρω κυψέλες και θέτει το όριο πάνω από ένα σταθερό περιθώριο. Το αποτέλεσμα: Ο αριθμός των ψευδών συναγερμών ανά δευτερόλεπτο παραμένει σταθερός ανεξάρτητα από το αν το φόντο είναι ακόμα ή γεμάτο ακαταστασία.
Επιπλέον, προστατεύει Αυτόματος έλεγχος κερδών (AGC) ο παραλήπτης: Η AGC ελέγχει αυτόματα την ενίσχυση πίσω σε ισχυρά σήματα (κοντά στόχοι, ισχυρή ακαταστασία, παρεμβολή) έτσι ώστε ο δέκτης να μην κορεστεί, και πάνω σε ασθενή σήματα. Χωρίς την AGC, ένα ισχυρό σήμα θα έκλεινε όλη την αλυσίδα μετάδοσης.
Η κατώτατη λογική είναι μια προσέγγιση για το EW. Το Ruisjamming ωθεί το κατώφλι του CFAR, κάνοντας τους πραγματικούς στόχους να εξαφανιστούν από κάτω του (το ραντάρ "δεί" τίποτα, αλλά ξέρει να είναι μπλοκαρισμένο). Και η AGC μπορεί να κακοποιηθεί: Τεχνικές εξαπάτησης όπως η ΑGC-εξαπάτηση/αντίστροφο κέρδος παιχνίδι με ισχυρούς παλμούς για να διαταράξουν τον έλεγχο ενίσχυσης των ραντάρ εντοπισμού.
Σφυγμός συμπίεσης και ενσωμάτωση σφυγμού
Δύο τεχνικές επεξεργασίας σήματος ανυψώνουν την απόδοση των ραντάρ παλμών πολύ πάνω από τις προδιαγραφές τους.
Σφυγμός συμπίεσης
Το δίλημμα Διάστημα επανάληψης σφυγμού και πλάτος σφυγμού: ένας μακρύς παλμός δίνει εύρος, ένας σύντομος παλμός δίνει ανάλυση. Σφυγμός συμπίεσης Παραδίδει και τα δύο ταυτόχρονα. Το ραντάρ εκπέμπει ένα μακρύ παλμό που είναι εσωτερικά διαμορφωμένο — για παράδειγμα, μια αυξανόμενη συχνότητα (Τσιρπ. / γραμμικός FM) ή κωδικός φάσης (Κωδικός Barker). Ο δέκτης "γνωρίζει" ότι η διαμόρφωση και συμπιέζει τη μακρά ηχώ με ένα προσαρμοσμένο φίλτρο σε μια σύντομη, υψηλή κορυφή.
Ένας παλμός 100 μs chirp με εύρος ζώνης 10 MHz συμπεριφέρεται σε ενέργεια ως παλμός 100 μs (μεγάλη εμβέλεια) αλλά σε ανάλυση ως παλμός 0,1 μs: ΔR = 15 m αντί 15 km.
Ένταξη σφυγμού
Μια ηχώ μπορεί να εξαφανιστεί κάτω από το θόρυβο, αλλά ένας στόχος χτυπήθηκε από δεκάδες παλμούς κατά τη διάρκεια ενός κύματος κεραίας. Ένταξη σφυγμού Βάλε την ηχώ μαζί. Ο θόρυβος είναι τυχαίος και μερικώς μεσαίος. Ο στόχος ηχώ είναι πάντα στο ίδιο μέρος και μεγαλώνει κατά μήκος. Έτσι αυξάνεται η αποτελεσματική SNR.
- Συνοχή ενσωμάτωσης (πριν την ανίχνευση, με πληροφορίες φάσης): n παλμοί → SNR κέρδος στον παράγοντα n.
- Μη συνεκτική ενσωμάτωση (μετά τον εντοπισμό, μόνο πλάτος): μικρότερο κέρδος (~) αλλά απλούστερο.
Η συμπίεση παλμών καθιστά επίσης τα ραντάρ ανθεκτικά στην παρεμβολή: Το συνδυασμένο φίλτρο ενισχύει μόνο τα σήματα με ακριβώς τη σωστή εσωτερική διαφοροποίηση. Κρίμα που δεν μιμείται το τσιρπ χάνει ακριβώς το κέρδος συμπίεσης — συχνές — έναντι της πραγματικής ηχώς. Αυτός είναι ο λόγος που η σύγχρονη DRFM (Digital RF Memory) επενδύει στην ακριβή καταγραφή και επανάληψη της μορφής παλμού.