The radar di impulso è la forma radar classica e ancora più comune: il trasmettitore è molto corto (il impulso) e poi relativamente lungo, mentre il ricevitore ascolta eco. Dalla durata di ogni eco segue la distanza (Distanza dal bersaglio al radar). Questa sezione tratta i parametri che caratterizzano un radar di impulso — per uno specialista EW, questi sono esattamente i parametri con cui si identifica un radar.
Frequenza di ripetizione di impulso
The Frequenza di ripetizione di impulso (PRF) è il numero di impulsi che il radar trasmette al secondo, espressi in Hz o impulsi al secondo (pps). I valori tipici vanno da diverse centinaia di Hz (sorveglianza a lungo raggio) a centinaia di migliaia di Hz (tracciamento del pulse-dopple).
La PRF è forse la scelta più importante di un radar a impulsi, perché determina uno scambio fondamentale:
- PRF basso → un sacco di tempo di ascolto tra i impulsi → grande intervallo non ambiguo (Gamma massima non ambigua), ma la misura del doppler diventa ambigua: le velocità non sono ambigue.
- Alta PRF → La misurazione Doppler è inequivocabile (buona per la determinazione della velocità e la soppressione del disordine), ma la gamma non ambigua diventa piccola: le misurazioni della gamma diventano ambigue.
- PRF media → sia un po' ambiguo; i radar moderni risolvono questo alternando più PRF (Modulazione del prezzo).
La PRF è un componente chiave dell'impronta digitale elettronica di un radar. I sistemi ESM classificano le emissioni catturate inizialmente su frequenza, PRF e larghezza di impulso — Il tipo di radar, e spesso il sistema di arma dietro di esso, può essere tracciato.
Pulse Ripetition Interval and Pulse Width
The Intervallo di ripetizione di impulso (PRI, chiamato anche tempo di ripetizione del polso) è il tempo dall'inizio di un impulso all'inizio del successivo. PRI e PRF sono l'opposto:
The Larghezza di impulso (PW, durata del polso, τ) è quanto tempo il trasmettitore è effettivamente su per polso, in genere 0.1 – 100 μs. Il rapporto tra tempo di trasmissione e tempo totale è chiamato ciclo di lavoro:
La larghezza del polso è un compromesso in sé:
- Pulsante corto → risoluzione della gamma fine (Risoluzione della gamma) e gamma minima corta (Gamma minima), ma poca energia per polso → meno gamma.
- Impulso lungo → Un sacco di energia per polso → Più gamma, ma la risoluzione di gamma grossolana e grande gamma minima. Compressione di impulso (Compressione e integrazione del polso) rompe questo dilemma.
All'interno di un PRI questo accade: inviare (PW), poi ascoltare il polso successivo. Il tempo di ascolto (PRI − PW) determina fino a che punto un echo può tornare prima delle prossime foglie di impulso.
Potenza massima e potenza media del radar di impulso
Con un radar di impulso, devi tenere a bada due abilità:
- Potenza massima (PP): la potenza durante il polso stesso — Spesso centinaia di kilowatt ai megawatt.
- Potenza media (Pav): La media di potenza per tutto il tempo, compresi i lunghi silenzi. Ciò determina la gestione dell'energia (cibo, raffreddamento) e — media nel tempo — La capacità di rilevamento.
Un radar ha PP = 500 kW, PW = 2 μs e PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Ciclo di dovere = 2/2000 = 0.001. Pav = 500.000 × 0,001 = 500 W. Mezzo megawatt picco, ma in media non più di un bollitore.
Questo spiega perché i radar di impulso possono fornire una potenza di picco così enorme: Il tubo di trasmissione deve solo lavorare una frazione del tempo e può "riposo". Spiega anche un dettaglio EW: un ricevitore che ascolta il radar cattura l'impulso massimo di potenza — Ecco perché un RWR può sentire un radar a distanza molto maggiore di quanto il radar possa vedere l'aereo.
Gamma minima
Finché il trasmettitore è acceso, il ricevitore non può ascoltare — Il duplexer ha collegato l'antenna al trasmettitore e il ricevitore è schermato. Un eco che torna indietro durante Quindi mandare il polso e' perso. Di conseguenza, ogni radar di impulso ha un Gamma minima: gli obiettivi più vicini sono invisibili.
PW = 2 μs → Rmin min min = (3 × 108 × 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Tutto entro 300 metri è per questa zona cieca radar. Con PW = 100 μs (impulso a lungo raggio) cresce a 15 km!
Pertanto, i radar che devono anche essere in grado di vedere da vicino (ramoni di navigazione, difesa a corto raggio) usano impulsi molto brevi, e scambiano molti radar di sorveglianza impulsi lunghi con brevi impulsi (vicino alla vista).
Gamma massima non ambigua
Dopo ogni impulso, il radar ascolterà fino a quando il polso successivo non partirà. Il radar assume implicitamente che ogni eco ricevuto al ultima nave polso. Se un echo di un obiettivo molto lontano viene all'interno del polso successivo, allora è attribuito al polso sbagliato e posto a una distanza troppo breve: uno eco di seconda volta. La distanza entro la quale non può verificarsi confusione è chiamata Gamma massima non ambigua (R)max.?
PRF = 1.000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax. = (3 × 108 × 0.001)/2 = 150 km. Un bersaglio a 180 km consegna solo il suo eco 1,2 ms dopo il polso — così 0,2 ms dopo il polso successivo — e appare falsamente a (0.2 ms × c)/2 = 30 km.
Qui si vede lo scambio PRF di Frequenza di ripetizione di impulso nella sua forma più pura: Più alto è il PRF, più piccolo è la gamma non ambigua. Un radar di allarme precoce che deve guardare a 400 km di distanza può utilizzare PRF ≈ 375 Hz al massimo; un radar doppler a impulsi con PRF = 100 kHz ha solo una gamma chiara di 1,5 km e ha bisogno di ricostruire la sua gamma di misure tramite trucchi intelligenti (Modulazione del prezzo). Il che significa "doppio" proprio qui. — e perché lo stesso problema esiste anche nel dominio della velocità — è essere approfondito in Ambiguità.
Modulazione del prezzo
Molti radar non tengono costante il loro PRI, ma deliberatamente variano: Modulazione del prezzo. Le principali forme e i loro obiettivi:
| Forma | Che succede? | Perché? |
|---|---|---|
| Costante | Prezzo fisso | semplicità; ma prevedibile e ambiguo |
| STAMPATO | serie fissa di 2–8 diversi PRI, ripetendo | velocità di sollevamento cieca di MTI (Pulse doppler radar e Indicatore di destinazione mobile), unmaschero di eco seconda volta |
| STAMPATO | Prezzo variabile (pseudo) casuale per polso | difficile da prevedere per inganno-giammers; protegge contro false tecniche eco |
| Interruttore PRF / commutatore di dimora | blocchi di impulsi tra loro PRF | Risolvere la gamma e doppler raddoppia (ramoni medi-PRF) |
| Prezzo scorrevole | Il prezzo è acceso o spento | ad esempio, prevenire l'eclissi, cambiare l'ambiguità |
Come risolve l'ambiguità della PRI-variazione? Un vero eco all'interno di Rmax. Resta alla stessa distanza, qualunque sia il PRE che scegli. Un'eco di seconda volta "scontri" in apparente distanza come il PRI cambia — e cade attraverso il cestino. Lo stesso principio si applica nel dominio doppler per velocità.
La prima-modulazione è una spada a due punte. Per il radar si tratta di protezione; per l'operatore ESM, il modello di modulazione PRI (sequenza di rotazione, profondità di jitter) è un identificatore aggiuntivo. Gli inganni moderni devono prevedere che il PRI sia in grado di porre false echi prima del reale — jitter lo rende fondamentalmente più difficile.
Tasso di allarme Falso costante e controllo automatico del guadagno
Quando un radar vede un bersaglio? Se il segnale ricevuto sopra una soglia (soglia) esce. La scelta di tale soglia è un dilemma fondamentale:
- Soglia troppo basso → Le cime del rumore superano → falsi allarmi, lo schermo "snows chiuso" e il processore diventa sovraccaricato.
- Soglia troppo alto → deboli echi di destinazione rimangono sotto → Rilevazioni mancate.
Una soglia fissa funziona male perché lo sfondo (rumore + clutter + jamming) varia enormemente per direzione e distanza. Ecco perché i radar usano Tasso di allarme Falso costante (CFAR) processore: Per ogni cella testata, il processore misura il livello di sfondo nelle celle circostanti e mette la soglia sopra un margine fisso. Il risultato: Il numero di falsi allarmi al secondo rimane costante indipendentemente dal fatto che lo sfondo sia ancora o pieno di disordine.
Inoltre, protegge Controllo automatico del guadagno (AGC) il destinatario: AGC controlla automaticamente il rinforzo a segnali forti (chiudi bersagli, ingombro forte, jamming) in modo che il ricevitore non satura, e fino a segnali deboli. Senza AGC, un segnale forte spegnerebbe l'intera catena di trasmissione.
La logica della soglia è un approccio per EW. Ruisjamming spinge la soglia CFAR, facendo sparire bersagli reali sotto di essa (il radar "non vede" niente, ma sa essere bloccato). E AGC può essere abusato: tecniche di inganno come AGC-deception/inverse gain play con forti impulsi per interrompere il controllo di rinforzo dei radar di tracciamento.
Compressione e integrazione del polso
Due tecniche di elaborazione del segnale sollevano le prestazioni dei radar di impulso ben al di sopra delle loro specifiche "cale".
Compressione del polso
Il dilemma di Pulse Ripetition Interval and Pulse Width: un polso lungo dà intervallo, un polso corto dà risoluzione. Compressione del polso consegna entrambi allo stesso tempo. Il radar trasmette un impulso lungo che viene modulato internamente — ad esempio, una frequenza crescente (Chirurgia / lineare FM) o un codice di fase (Codice Barker). Il ricevitore "conosce" che la modulazione e comprime l'eco lungo con un filtro abbinato ad un picco corto e alto.
Un polso di 100 μs chirp con larghezza di banda di 10 MHz si comporta in energia come un impulso di 100 μs (grande gamma) ma in risoluzione come un impulso di 0,1 μs: ΔR = 15 m invece di 15 km.
Integrazione del polso
Un eco può scomparire sotto il rumore, ma un bersaglio è colpito da decine di impulsi durante un'onda dell'antenna. Integrazione del polso Metti insieme quegli eco. Il rumore è casuale e in parte intermedio; L'eco di destinazione è sempre nello stesso posto e cresce lungo. Ecco come aumenta l'efficace SNR.
- Integrazione coerente (prima del rilevamento, con informazioni di fase): n impulsi → SNR guadagno al fattore n.
- Integrazione non coerenti (dopo il rilevamento, ampiezza solo): meno profitto (~) ma più semplice.
La compressione di impulso rende anche i radar resistenti al jamming: Il filtro abbinato rafforza solo i segnali con la giusta modulazione interna. Un peccato che non imita il chirp perde esattamente il profitto di compressione — comune — contro l'eco reale. Ecco perché il moderno DRFM (Digital RF Memory) sta investendo nella registrazione esatta e nella riproduzione della forma di impulso.