Environnement d'apprentissage du SME · Aperçu général · 5 · §5.10 · English version

§5.10 Radar pulsé

Démarrer

Les radar à impulsions est la forme radar classique et encore plus courante: l'émetteur est sur très court (le pouls), puis relativement longtemps, pendant que le récepteur écoute des échos. De la durée de chaque écho suit la distance (Distance entre la cible et le radar). Cette section traite des paramètres qui caractérisent un radar d'impulsions — pour un spécialiste de l'EW, ce sont exactement les paramètres par lesquels vous identifiez un radar.

PW PRI = 1 / PRF temps d'écoute (reçu)
Largeur des impulsions radar (PW), intervalle de répétition des impulsions (PRI).

Fréquence de répétition des impulsions

Les Fréquence de répétition des impulsions (PRF) est le nombre d'impulsions que le radar transmet par seconde, exprimé en Hz ou d'impulsions par seconde (pps). Les valeurs typiques vont de plusieurs centaines de Hz (surveillance à longue distance) à des centaines de milliers de Hz (suivi de l'impulsion).

Le PRF est peut-être le choix de conception le plus important d'un radar à impulsions, car il détermine un échange fondamental:

Importance de l'efficacité énergétique

Le PRF est un élément clé de l'empreinte électronique d'un radar. Les systèmes ESM classent les émissions capturées initialement sur la fréquence, le PRF et la largeur des impulsions — Le type radar, et souvent le système d'armes derrière lui, peut être tracé.

Largeur de l'intervalle et de l'impulsion

Les Intervalle de répétition du pouls (PRI, aussi appelé temps de répétition d'impulsions) est le temps du début d'une impulsion au début de la suivante. PRI et PRF sont le contraire:

PRI = 1 / PRF et PRF = 1 / PRI exemple: PRF = 1 000 Hz → PRI = 1 ms = 1 000 μs

Les Largeur du pouls (PW, durée de l'impulsion, τ) est la durée de fonctionnement de l'émetteur par impulsion, généralement 0,1 – 100 μs. Le rapport entre le temps de transmission et le temps total est appelé le cycle d'essai:

cycle d ' essai = PW / PRI = PW × PRF exemple: PW = 1 μs, PRI = 1 000 μs → cycle d'essai = 0,001 = 0,1%

La largeur du pouls est un compromis en soi:

Au sein d'un PRI cela se produit: envoyer (PW), puis écouter le pouls suivant. Le temps d'écoute (PRI − PW) détermine jusqu'où un écho peut revenir avant que le pouls suivant ne parte.

Puissance maximale et puissance moyenne du radar à impulsions

Avec un radar à impulsions, vous devez séparer deux capacités:

PAvg = Pp × cycle d ' essai = Pp × (PW / PRI) où: PAvg = puissance moyenne (W)Pp = puissance maximale (W)PW = largeur de l'impulsion (s), PRI = intervalle de répétition de l'impulsion (s)
Aperçu

Un radar a Pp = 500 kW, PW = 2 μs et PRF = 500 Hz (PRI = 2 000 μs). Cycle d ' essai = 2/2000 = 0,001.Avg = 500 000 × 0,001 = 500 W. La moitié d'un pic de mégawatt, mais en moyenne pas plus d'une bouilloire.

Cela explique pourquoi les radars d'impulsions peuvent fournir une puissance aussi énorme: Le tube de transmission ne doit fonctionner qu'une fraction du temps et peut « se reposer ». Il explique également un détail EW: un récepteur à l'écoute du radar capture l'impulsion de puissance maximale — C'est pourquoi un RWR peut entendre un radar à beaucoup plus grande distance que le radar peut voir l'avion.

Plage minimale

Tant que l'émetteur est allumé, le récepteur ne peut pas écouter — Le duplexier a connecté l'antenne à l'émetteur et le récepteur est protégé. Un écho qui revient pendant Donc envoyer le pouls est perdu. En conséquence, chaque radar à impulsions a une Plage minimale: les buts plus proches sont invisibles.

Paysmin = (c × PW) / 2 où: Paysmin = plage minimale (m)c = vitesse de la lumière8 m/sPW = largeur de l ' impulsion (s)(en pratique un petit temps de récupération du duplexer est ajouté)
Aperçu

PW = 2 μs → Rmin = (3 × 108 × 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Tout à moins de 300 mètres est pour cette zone radar aveugle. Avec PW = 100 μs (impulsion à longue portée), elle atteint 15 km!

Par conséquent, les radars qui doivent également être en mesure de voir de près (radars de navigation, défense à courte portée) utilisent des impulsions très courtes, et échangent de nombreux radars de surveillance de longues impulsions avec des impulsions courtes (proche de vue).

Gamme maximale peu ambitieuse

Après chaque impulsion, le radar écoutera jusqu'à ce que la prochaine impulsion parte. Le radar suppose implicitement que chaque écho reçu dernier envoi pouls. Si l'écho d'un objectif très lointain se situe dans la prochaine impulsion, alors elle est attribuée à la mauvaise impulsion et placée à une distance beaucoup trop courte: un deuxième écho autour. La distance à l'intérieur de laquelle aucune confusion ne peut se produire est appelée la Gamme maximale peu ambitieuse (Rmax, unamb):

Paysmax, unamb = (c × PRI) / 2 = c / (2 × FRP) où: Paysmax, unamb = plage maximale sans ambiguïté (m)PRI = intervalle (s) de répétition des impulsions, PRF en Hz
Aperçu

PRF = 1 000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax, unamb = (3 × 108 × 0,001)/2 = 150 km. Une cible à 180 km ne délivre son écho que 1,2 ms après l'impulsion — donc 0,2 ms après l'impulsion suivante — et apparaît faussement à (0,2 ms × c)/2 = 30 km.

Ici vous voyez l'échange PRF de Fréquence de répétition des impulsions sous sa forme la plus pure: Plus le PRF est élevé, plus la portée est faible. Un radar doppler d'impulsion avec PRF = 100 kHz n'a qu'une portée claire de 1,5 km et doit reconstruire sa gamme de mesures par des astuces intelligentes (modulation PRI). Ce qui veut dire "double" ici. — et pourquoi le même problème existe aussi dans le domaine de la vitesse — est en cours d'approfondissement dans Ambiguïté.

modulation PRI

Beaucoup de radars ne maintiennent pas leur PRI constant, mais ils varient délibérément: modulation PRI. Les principales formes et leurs objectifs:

FormeQu'est-ce qui se passe?Pourquoi
ConstantePRI fixesimplicité; mais prévisible et ambigu
PRI décalésérie fixe de 2–8 PRI différents, répétantvitesse de levage de la MTI (radar Pulse doppler et indicateur de la cible mobile), les échos de seconde fois
PRI amerPRI varie (pseudo) au hasard par impulsiondifficile à prévoir pour les trompeurs; protège contre les techniques de faux écho
Commutateur PRF / interrupteur de maintienblocs d'impulsions avec les autres PRFRésoudre la portée et les doubles dopplers (radars moyenne-PRF)
PRI glissantLe PRI est en marche ou en pannePar exemple, prévenir l'éclipse, déplacer l'ambiguïté

Comment la variation PRI résout-elle l'ambiguïté? Un véritable écho dans Rmax, unamb Restez à la même distance, quel que soit le PRI que vous choisissez. Une seconde fois, l'écho « saute » dans la distance apparente à mesure que le PRI change — et tombe dans le panier. Le même principe s'applique dans le domaine des vitesses doppler.

Importance de l'efficacité énergétique

PRI-modulation est une épée à deux tranchants. Pour le radar, il s'agit d'une protection; pour l'opérateur de MES, le schéma de modulation PRI (séquence du poignard, profondeur du jitter) est un identificateur supplémentaire. Les trompeurs modernes doivent prédire le PRI pour pouvoir placer de faux échos avant le réel — Jitter rend cela fondamentalement plus difficile.

Seuil, taux de fausse alerte constant et contrôle automatique du gain

Quand un radar voit-il une cible? Si le signal reçu est supérieur à un seuil (seuil) sort. Le choix de ce seuil est un dilemme fondamental:

Un seuil fixe fonctionne mal parce que le fond (bruit + encombrant + brouillage) varie énormément selon la direction et la distance. C'est pourquoi les radars utilisent Taux constant de fausse alerte (CFAR) processeur: Pour chaque cellule testée, le processeur mesure le niveau de fond dans les cellules environnantes et place le seuil au-dessus d'une marge fixe. Résultat: Le nombre de fausses alarmes par seconde reste constant, que l'arrière-plan soit toujours ou encombré.

détection détection Seuil d'adaptation CFAR bruit zone d'encombrement (seuil automatique supérieur)
CFAR fournit le seuil de détection avec le fond local: nombre constant de fausses alarmes.

En outre, protège Contrôle automatique des gains (AGC) le récepteur: AGC contrôle automatiquement le renfort en arrière à des signaux forts (objectifs étroits, encombrant fort, brouillage) de sorte que le récepteur ne sature pas, et vers le haut à des signaux faibles. Sans AGC, un signal fort fermerait toute la chaîne de transmission.

Importance de l'efficacité énergétique

La logique du seuil est une approche pour EW. Ruisjamming repousse le seuil CFAR, faisant disparaître des cibles réelles en dessous (le radar ne « voit » rien, mais sait être bloqué). Et AGC peut être abusé: techniques de dénivelé telles que AGC-deception / gain inverse jouer avec des impulsions fortes pour perturber le contrôle de renforcement des radars de suivi.

Compression des impulsions et intégration des impulsions

Deux techniques de traitement des signaux permettent d'élever les performances des radars d'impulsions bien au-dessus de leurs spécifications "calé".

Compression des impulsions

Le dilemme de Largeur de l'intervalle et de l'impulsion: une longue impulsion donne une portée, une courte impulsion donne une résolution. Compression des impulsions livre les deux en même temps. Le radar transmet une longue impulsion qui est modulée en interne — Par exemple, une fréquence croissante (Chirp / linéaire FM) ou un code de phase (Code du barker). Le récepteur « sait » que la modulation et la compression de l'écho long avec un filtre assorti à un pic court et élevé.

Résolution de plage avec compression: ΔR = c / (2 × B) B = bande passante de modulation (Hz) — plus la durée de l'impulsion mais la bande passante détermine la résolution taux de compression = PW × B (souvent 100 – 10 000)
Aperçu

Une impulsion de 100 μs avec une bande passante de 10 MHz se comporte en énergie comme une impulsion de 100 μs (grande plage) mais en résolution comme une impulsion de 0,1 μs: ΔR = 15 m au lieu de 15 km.

Intégration des impulsions

Un écho peut disparaître sous le bruit, mais une cible est frappée par des dizaines d'impulsions pendant une onde d'antenne. Intégration des impulsions Regroupez ces échos. Le bruit est aléatoire et en partie à mi-chemin; L'écho cible est toujours au même endroit et grandit le long. C'est ainsi que s'élève le SNR effectif.

Importance de l'efficacité énergétique

La compression des impulsions rend également les radars résistants au brouillage: Le filtre assorti ne renforce que les signaux avec exactement la bonne modulation interne. Une pitié qui n'imite pas le chirp perd exactement le bénéfice de compression — fréquent — contre le vrai écho. C'est pourquoi DRFM moderne (Digital RF Memory) investit dans l'enregistrement et le replay exacts de la forme pulsée.