EMS Learning Environment · Sinopsis · 5 · §5.10 · English version

§5.10 Rase de pulso

Comienzo

El radar de pulso es la forma de radar clásica y todavía más común: el transmisor está en muy corto (el pulso) y luego relativamente largo, mientras el receptor escucha ecos. Desde la duración de cada eco sigue la distancia (Distancia del objetivo al radar). Esta sección trata de los parámetros que caracterizan un radar de pulso — para un especialista en EW, estos son exactamente los parámetros por los que identifica un radar.

PW PRI = 1 / PRF tiempo de escucha (recibido)
Ancho de pulso (PW), intervalo de repetición de pulso (PRI).

Frecuencia de repetición de pulsos

El Frecuencia de repetición de pulsos (PRF) es el número de pulsos que el radar transmite por segundo, expresado en Hz o pulsos por segundo (pps). Los valores típicos corren desde varios cientos de Hz (vigilancia de largo alcance) hasta cientos de miles de Hz ( rastreo de púlse-dopple).

El PRF es quizás la opción de diseño más importante de un radar de pulso, porque determina un intercambio fundamental:

EW relevance

El PRF es un componente clave de la huella electrónica de un radar. Los sistemas ESM clasifican las emisiones capturadas inicialmente en frecuencia, PRF y ancho de pulso — El tipo de radar, y a menudo el sistema de armas detrás de él, se puede rastrear.

Intervalo de repetición de pulsos y ancho de pulso

El Intervalo de repetición de pulsos (PRI, también llamado tiempo de repetición del pulso) es el tiempo desde el comienzo de un pulso hasta el comienzo de la siguiente. PRI y PRF son lo opuesto:

PRI = 1 / PRF y PRF = 1 / PRI ejemplo: PRF = 1.000 Hz → PRI = 1 ms = 1.000 μs

El Ancho de pulso (PW, duración del pulso, τ) es cuánto tiempo el transmisor está realmente en el pulso, típicamente 0.1 – 100 μs. La relación entre el tiempo de transmisión y el tiempo total se llama ciclo de trabajo:

ciclo de derechos = PW / PRI = PW × PRF ejemplo: PW = 1 μs, PRI = 1.000 μs → ciclo de servicio = 0,001 = 0,1%

El ancho del pulso es un compromiso en sí mismo:

Dentro de un PRI esto sucede: enviar (PW), luego escuchar el siguiente pulso. El tiempo de escucha (PRI - PW) determina hasta qué punto un eco puede volver antes de que salga el próximo pulso.

Potencia pico y potencia media del radar de pulso

Con un radar de pulso, tienes que mantener dos habilidades separadas:

Pavg Pp x ciclo de derechos = Pp × (PW / PRI) Donde: Pavg = potencia promedio (W)Pp = potencia máxima (W)PW = ancho de pulso (s), PRI = intervalo de repetición de pulsos (s)
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Un radar tiene Pp = 500 kW, PW = 2 μs y PRF = 500 Hz (PRI = 2.000 μs). Ciclo de deber = 2/2000 = 0,001. Pavg = 500.000 × 0,001 = 500 W. Medio pico de megavatio, pero en promedio no más que un hervidor.

Esto explica por qué los radares de pulso pueden ofrecer una enorme potencia máxima: El tubo de transmisión sólo tiene que trabajar una fracción del tiempo y puede "resto". También explica un detalle de EW: un receptor que escucha el radar captura el pulso de potencia máxima — Es por eso que un RWR puede escuchar un radar a mucha mayor distancia que el radar puede ver el avión.

Rango mínimo

Mientras el transmisor esté encendido, el receptor no puede escuchar — El dúplexer ha conectado la antena al transmisor y el receptor está blindado. Un eco volviendo durante Así que el envío del pulso está perdido. Como resultado, cada radar de pulso tiene un Rango mínimo: objetivos más cercanos son invisibles.

Rmin = (c × PW) / 2 Donde: Rmin = rango mínimo (m)c = velocidad de la luz8 m/sPW = ancho de pulso (s)(en la práctica se añade un pequeño tiempo de recuperación del dúplex)
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PW = 2 μs → Rmin = (3 × 108 × 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Todo dentro de 300 metros es para este área ciega de radar. Con PW = 100 μs ( pulso de largo alcance) crece a 15 km!

Por lo tanto, los radares que también necesitan ser capaces de ver de cerca ( radares de navegación, defensa de corto alcance) utilizan pulsos muy cortos, e intercambian muchos radares de vigilancia largos pulsos con pulsos cortos (cerrado a la vista).

Rango máximo sin ambigüedad

Después de cada pulso, el radar escuchará hasta que salga el siguiente pulso. El radar supone implícitamente que cada eco recibido en el el último envío pulso. Si un eco de una meta muy lejos llega dentro del próximo pulso, entonces se atribuye al pulso equivocado y se coloca a una distancia demasiado corta: una eco de segunda ronda. La distancia dentro de la cual no puede ocurrir confusión se llama Rango máximo sin ambigüedad (R)max,unamb):

Rmax,unamb = (c × PRI) / 2 = c / (2 × PRF) Donde: Rmax,unamb = rango máximo inequívoco (m)PRI = intervalo de repetición de pulsos (s), PRF en Hz
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PRF = 1.000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax,unamb = (3 × 108 × 0.001)/2 = 150 km. Un objetivo a 180 km sólo entrega su eco 1.2 ms después del pulso — así que 0,2 ms después del siguiente pulso — y aparece falsamente en (0.2 ms × c)/2 = 30 km.

Aquí usted ve el intercambio de PRF Frecuencia de repetición de pulsos en su forma más pura: Cuanto mayor sea el PRF, menor será el rango inequívoco. Un radar de alerta temprana que tiene que mirar a 400 km de distancia puede utilizar PRF ♥ 375 Hz como máximo; un radar de pulso doppler con PRF = 100 kHz sólo tiene un rango claro de 1,5 km y necesita reconstruir su gama de mediciones mediante trucos inteligentes (Modulación primitiva). Lo que significa "doble" aquí. — y por qué el mismo problema también existe en el dominio de velocidad — se está profundizando Ambigüedad.

Modulación primitiva

Muchos radares no mantienen constante su PRI, pero varían deliberadamente: Modulación primitiva. Las principales formas y sus objetivos:

Forma¿Qué está pasando?¿Por qué?
ConstantePRI fijosimplicidad; pero predecible y ambiguo
PRI ESTADOserie fija de 2–8 prismáticos diferentes, repitiendoelevación de las velocidades ciegas de MTI (radar de doppler de pulso y indicador de movimiento), ecos de segunda ronda desenmascarados
Jittered PRIPRI varía (pseudo) al azar por pulsodifícil de predecir para los martillos de engaño; protege contra las falsas técnicas de eco
Cambio de PRF / interruptor de moradobloques de pulsos entre sí PRFResolver el rango y los dobles doppler (ranos medio-PRF)
Sliding PRIPRI está en marcha o en marchapor ejemplo, prevención del eclipse, cambio de ambigüedad

¿Cómo resuelve la ambigüedad el PRI? Un eco real dentro de Rmax,unamb Quédate a la misma distancia, sea cual sea el PRI que elijas. Un eco de segunda vez alrededor "saltos" en distancia aparente mientras el PRI cambia — y cae a través de la cesta. El mismo principio se aplica en el dominio doppler para velocidades.

EW relevance

PRI-modulación es una espada de dos filos. Para el radar es la protección; para el operador de ESM, el patrón de modulación PRI (secuencia de estagger, profundidad de jitter) es un identificador adicional. Moderno decepción-jammers debe predecir al PRI ser capaz de colocar falsos ecos ante el real — jitter hace eso fundamentalmente más difícil.

Tasa de alarma constante y control automático de ganancia

¿Cuándo ve un radar un blanco? Si la señal recibió por encima de un umbral (umbral) sale. La elección de ese umbral es un dilema fundamental:

Un umbral fijo funciona mal porque el fondo (ruido + desorden + jamming) varía enormemente por dirección y distancia. Por eso los radares usan Tasa de Alarma Falsa (CFAR) procesador: Para cada célula probada, el procesador mide el nivel de fondo en las células circundantes y coloca el umbral por encima de un margen fijo. El resultado: El número de falsas alarmas por segundo sigue siendo constante independientemente de si el fondo está todavía o lleno de desorden.

detección detección adaptive CFAR threshold ruido área de desorden ( umbral automatizado superior)
CFAR proporciona el umbral de detección con el fondo local: constante número de falsas alarmas.

Además, protege Control automático de ganancia (AGC) el receptor: AGC controla automáticamente el refuerzo de nuevo en señales fuertes (cerrar objetivos, fuerte desorden, interferencia) para que el receptor no saturar, y arriba a señales débiles. Sin AGC, una señal fuerte apagaría toda la cadena de transmisión.

EW relevance

La lógica del umbral es un enfoque para la EW. Ruisjamming empuja hacia arriba el umbral CFAR, haciendo que los objetivos reales desaparezcan debajo de él (el radar no ve nada, pero sabe ser atascado). Y AGC puede ser abusado: Las técnicas de engaño como AGC-decepción / ganancia inversa juegan con fuertes pulsos para interrumpir el control de refuerzo de los radares de rastreo.

Compresión de pulso e integración de pulsos

Dos técnicas de procesamiento de señales elevan el rendimiento de los radares de pulso muy por encima de sus especificaciones de "cale".

Compresión de pulso

El dilema Intervalo de repetición de pulsos y ancho de pulso: un pulso largo da rango, un pulso corto da resolución. Compresión de pulso entrega ambos al mismo tiempo. El radar transmite un largo pulso que se modula internamente — por ejemplo, una frecuencia creciente (chirp / linear FM) o un código de fase (Código Barker). El receptor "conoce" que modula y comprime el eco largo con un filtro a juego a un corto y alto pico.

Resolución de rango con compresión: ΔR = c / (2 × B) B = ancho de banda de modulación (Hz) — ya no la duración del pulso pero el ancho de banda determina la resolución ratio de compresión = PW × B (a menudo 100 – 10.000)
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Un pulso de cierre de 100 μs con ancho de banda de 10 MHz se comporta en energía como un pulso de 100 μs (grande rango) pero en resolución como un pulso de 0.1 μs: ΔR = 15 m en lugar de 15 km.

Integración del pulso

Un eco puede desaparecer bajo el ruido, pero un objetivo es alcanzado por docenas de pulsos durante una ola de antena. Integración del pulso Pon esos ecos juntos. El ruido es aleatorio y parcialmente intermedio; El eco objetivo siempre está en el mismo lugar y crece a lo largo. Así es como aumenta el SNR efectivo.

EW relevance

La compresión de pulso también hace que los radares resistentes a la interferencia: El filtro combinado sólo fortalece las señales con la modulación interna correcta. Una lástima que no mime el chirp pierde exactamente el beneficio de compresión — común — contra el eco real. Es por eso que el DRFM moderno (Digital RF Memory) está invirtiendo en la grabación exacta y reproducción del formulario de pulso.