EMS õpikeskkond · Ülevaade · 5 · §5.10 · English version

§5.10 Pulssradar

Alusta

The impulssradar on klassikaline ja endiselt kõige levinum radarivorm: saatja on väga lühike (saatja) impulssJa siis suhteliselt kaua, samal ajal kui vastuvõtja kuulab kajasid. Iga kaja kestusest järgneb kaugus ()Kaugus sihtmärgist radarini). Käesolevas jaotises käsitletakse impulssradarit iseloomustavaid parameetreid. — EW spetsialisti jaoks on need täpselt parameetrid, mille abil saate radari tuvastada.

PW PRI = 1 / PRF kuulamisaeg (saadud)
Impulssradari impulsi laius (PW), impulsside korduste intervall (PRI).

Impulsi kordumise sagedus

The Impulsi kordumise sagedus (PRF) on impulsside arv, mida radar edastab sekundis, väljendatuna Hz-des või impulssides sekundis (pps). Tüüpilised väärtused ulatuvad mitmesajast Hz-st (pikatoimeline jälgimine) sadade tuhandete Hz-ni (impulsi-dupli jälgimine).

PRF on ehk impulssradari kõige olulisem disainivalik, sest see määrab fundamentaalse vahetuse:

EW asjakohasus

PRF on radari elektroonilise sõrmejälje põhikomponent. ESM-süsteemid liigitavad kogutud heitkogused esialgu sageduse, PRF ja impulsi laiuse järgi. — Radaritüüpi ja sageli selle taga olevat relvasüsteemi on võimalik jälgida.

Impulsi kordumise intervall ja impulsi laius

The Pulsi kordumise intervall (PRI, mida nimetatakse ka impulsi korduse ajaks) on aeg ühe impulsi algusest järgmise alguseni. PRI ja PRF on vastupidised:

PRI = 1 / PRF ja PRF = 1 / PRI Näide: PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms = 1000 μs

The Impulsi laius (PW, impulsi kestus, τ) on see, kui kaua saatja on tegelikult impulsi kohta sisse lülitatud, tavaliselt 0,1 – 100 μs. Ülekandeaja ja koguaja suhet nimetatakse töötsükkel:

töötsükkel = PW / PRI = PW × PRF näide: PW = 1 μs, PRI = 1000 μs → töötsükkel = 0,001 = 0,1%

Pulsi laius on iseenesest kompromiss:

Ühe PRI sees toimub: saatke (PW), seejärel kuulake järgmist impulssi. Kuulamisaeg (PRI − PW) määrab, kui kaugele võib kaja tagasi tulla enne järgmise pulsi lahkumist.

impulsi radari tippvõimsus ja keskmine võimsus

Pulssradariga peate hoidma kaks võimeid eraldi:

Pavg Pp × töötsükkel = Pp × (PW / PRI) kus: Pavg = keskmine võimsus (W)Pp = tippvõimsus (W)PW = impulsi laius (s), PRI = impulsi kordumise intervall (s)
Eelvaade

Radaril on Pp = 500 kW, PW = 2 μs ja PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Töötsükkel = 2/2000 = 0,001. Pavg = 500 000 × 0,001 = 500 W. Pool megavatist piiki, kuid keskmiselt mitte rohkem kui veekeetja.

See selgitab, miks impulssradarid võivad anda nii tohutu tippvõimsuse: Ülekandetoru peab töötama ainult murdosa ajast ja võib "puhata". See seletab ka EW detaili: radarit kuulav vastuvõtja tabab maksimaalse võimsuse impulsi — Sellepärast võib RWR kuulda radarit palju kaugemal, kui radar suudab lennukit näha.

Miinimumvahemik

Kuni saatja on sisse lülitatud, ei saa vastuvõtja kuulata — Duplekser on ühendanud antenni saatjaga ja vastuvõtja on varjestatud. Kaja tuleb tagasi ajal Pulsi saatmine on kadunud. Selle tulemusena on igal impulssradaril MiinimumvahemikLähemad eesmärgid on nähtamatud.

Rmin = (c × PW) / 2 kus: Rmin = minimaalne vahemik (m)c = valguse kiirus8 m/sPW = impulsi laius (s)(praktikas lisatakse duplekserile väike taastumisaeg)
Eelvaade

PW = 2 μs → Rmin = (3 × 10)8 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Kõik 300 meetri ulatuses on selle radari pimeala jaoks. Kui PW = 100 μs (pikatoimeline impulss), kasvab see 15 km-ni!

Seetõttu kasutavad radarid, mis peavad samuti olema võimelised lähedalt nägema (navigatsiooniradarid, lühimaakaitse), väga lühikesi impulsse ja vahetavad palju seireradareid lühikeste impulssidega pikki impulsse (lähedane vaatamisele).

Maksimaalne üheselt mõistetav ulatus

Pärast igat impulssi kuulab radar kuni järgmise impulsi lahkumiseni. Radar eeldab kaudselt, et iga kaja saab vastu viimati saadetud pulss. Kui väga kauge eesmärgi kaja tuleb järgmise impulsi sisse, siis omistatakse see valele impulsile ja paigutatakse liiga lühikesele kaugusele: üks teistkordse kajaVahemaad, mille ulatuses ei saa segadust tekkida, nimetatakse Maksimaalne üheselt mõistetav ulatus (R)Max,unamb):

RMax,unamb = (c × PRI) / 2 = c / (2 × PRF) kus: RMax,unamb = maksimaalne üheselt mõistetav vahemik (m)PRI = impulsi kordumise intervall (s), PRF Hz-des
Eelvaade

PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms → RMax,unamb = (3 × 10)8 x 0,001)/2 = 150 km. Sihtmärk 180 km kaugusel annab oma kaja alles 1,2 ms pärast pulssi — 0,2 ms pärast järgmist impulssi — ja on vale (0,2 ms × c)/2 = 30 km juures.

Siin näete PRF-i vahetamist Impulsi kordumise sagedus kõige puhtamal kujul: Mida kõrgem on PRF, seda väiksem on üheselt mõistetav vahemik. Varajane hoiatusradar, mis peab vaatama 400 km kaugusele, võib kasutada maksimaalselt PRF ≈ 375 Hz; impulss-doppler-radaril, mille PRF = 100 kHz, on selge laskeulatus ainult 1,5 km ja ta peab oma mõõtmisulatuse rekonstrueerima nutikate trikkide abil (inglise keeles smart tricks).PRI modulatsioon). Mis tähendab siin "topelt". — ja miks sama probleem esineb ka kiirusdomeenis — süveneb Ebaselgus.

PRI modulatsioon

Paljud radarid ei hoia oma PRI-d konstantsena, kuid need varieeruvad tahtlikult: PRI modulatsioonPõhivormid ja nende eesmärgid:

KujuMis toimub?Miks
Püsivfikseeritudlihtsus, kuid etteaimatav ja mitmetähenduslik
Astmeline PRIfikseeritud seeria 2–8 erinevat PRI- d, korratesMTI pimekiiruse tõstmineImpulsi doppleri radar ja liikuva sihtmärgi indikaator, teine kord ümber kajab unmask
Jittered PRIPRI varieerub (pseudo) juhuslikult impulsi kohtaRaske ennustada petuskeemide jaoks; kaitseb valede kaja tehnikate eest
PRF-lüliti/viivituslülitiPRF-tüüpi impulsside plokidDoppler- ja doppler-paarisradarid (keskmine PRF-radar)
LükandpriPRI töötab sisse või väljant varjutuse vältimine, mitmetähenduslikkuse muutumine

Kuidas lahendab PRI-variatsioon ebaselgust? Tõeline kaja R-isMax,unamb Püsige samal kaugusel, olenemata sellest, mida te valite. Teine kord ümber kaja "hüppab" nähtaval kaugusel, kui PRI muutub — ja kukub läbi korvi. Sama põhimõte kehtib ka doppleri domeenis kiiruste puhul.

EW asjakohasus

PRI-modulatsioon on kaheteraline mõõk. Radari jaoks on see kaitse; ESM-operaatori jaoks on PRI modulatsiooni muster (stagger sequence, jitter depth) täiendav identifikaator. Kaasaegsed pettuse-rämpsajad peavad ennustama PRI-d, et oleks võimalik panna valed kajad enne tõelist — Jubedus teeb selle põhimõtteliselt raskemaks.

Piirmäär, pidev valehäire ja automaatne kasumikontroll

Millal radar sihtmärki näeb? Kui signaal on vastu võetud üle läve ()künnistuleb välja. Selle künnise valik on põhimõtteline dilemma:

Fikseeritud lävi töötab halvasti, sest taust (müra + segadus + segamine) varieerub suuna ja vahemaa järgi tohutult. Sellepärast radarid kasutavadki. Püsiv valehäire määr (CFAR) protsessor: iga testitud raku puhul mõõdab protsessor ümbritsevate rakkude taustataset ja asetab läve fikseeritud marginaalist kõrgemale. Tulemus: valehäirete arv sekundis jääb konstantseks olenemata sellest, kas taust on ikka veel või täis segadust.

avastamise avastamise kohanduv CFAR lävi müra segaduse pindala (automaatselt kõrgem künnis)
CFAR annab avastamiskünnise kohaliku taustaga: valehäirete konstantne arv.

Lisaks kaitseb Automaatne kasumi juhtimine (AGC) vastuvõtja: AGC kontrollib automaatselt tugevdust tugevate signaalide korral (suletud sihtmärgid, tugev segadus, segamine), nii et vastuvõtja ei küllastuks, ja üles nõrkade signaalide korral. Ilma AGC-ta sulgeks üks tugev signaal kogu ülekandeahela.

EW asjakohasus

Künnise loogika on EW lähenemisviis. Ruisjamming lükkab CFAR-i läve üles, pannes selle alla kaduma tõelised sihtmärgid (radar "ei näe" midagi, kuid teab, et on kinni jäänud). Ja AGC-d saab kuritarvitada: pettuste tehnikad, nagu AGC-pettus / pöördvõitluse mängimine tugevate impulssidega, et häirida jälgimisradarite tugevdamise kontrolli.

Impulsi kokkusurumine ja impulsi integreerimine

Kaks signaalitöötlustehnikat tõstavad impulssradarite jõudlust tunduvalt kõrgemale nende "cale" spetsifikatsioonidest.

Impulsi kokkusurumine

dilemma Impulsi kordumise intervall ja impulsi laiusPikk impulss annab ulatuse, lühike impulss lahutusvõime. Impulsi kokkusurumine toimetab mõlemat korraga. Radar edastab pikka impulssi, mis on sisemiselt moduleeritud — Kasvava sagedusega (ntchirp / lineaarne FM või faasikood ()Barkeri kood). Vastuvõtja "teab", et modulatsioon ja surub pika kaja sobitatud filtriga ühele lühikesele, kõrgele tipule.

Vahemiku lahutusvõime kokkusurumise korral: ΔR = c / (2 × B) B = modulatsiooni ribalaius (Hz) — ei ole enam impulsi kestus, vaid ribalaius määrab lahutusvõime survesuhe = PW × B (sageli 100) – 10 000
Eelvaade

10 MHz ribalaiusega 100 μs kirpimpulss käitub energias 100 μs impulsina (suur ulatus), kuid lahutusvõimega 0,1 μs impulsina: ΔR = 15 km asemel.

Impulsi integreerimine

Üks kaja võib müra all kaduda, kuid sihtmärki tabavad ühe antennilaine ajal kümned impulsid. Impulsi integreerimine Pane need kajad kokku. Müra on juhuslik ja osaliselt keskel; Sihtmärgi kaja on alati samas kohas ja kasvab koos. Nii tõuseb efektiivne SNR.

EW asjakohasus

Impulsi kokkusurumine muudab radarid ka segamiskindlaks: Sobitatud filter tugevdab signaale ainult täpselt õige sisemise modulatsiooniga. Kahju, mis ei imiteeri kirpu, kaotab täpselt kompressioonikasumi — ühine — Tõelise kaja vastu. Seetõttu investeerib kaasaegne DRFM (Digital RF Memory) impulssvormi täpsesse salvestamisse ja taasesitamisse.