Den pulsradar er den klassiske og fortsatt vanligste radarformen: senderen er på svært kort (den puls) og deretter relativt lang, mens mottakeren lytter til ekko. Fra varigheten av hvert ekko følger avstanden (Avstand fra mål til radar). Dette avsnittet omhandler parametrene som karakteriserer en pulsradar — For en EW-spesialist er dette akkurat parametrene du identifiserer en radar.
Pulse Repetisjonsfrekvens
Den Pulse Repetisjonsfrekvens (PRF) er antall pulser som radaren overfører per sekund, uttrykt i Hz eller pulser per sekund (pps). Typiske verdier løper fra flere hundre Hz (langdistanseovervåkning) til hundretusener av Hz (pulse-dopple sporing).
PRF er kanskje det viktigste designvalget av en pulsradar, fordi det bestemmer en grunnleggende utveksling:
- Lav PRF → mye lyttetid mellom pulsene → store utvetydige område (Maksimalt uovertruffen rekkevidde), men doplermålingen blir tvetydig: hastigheter er ikke uvisst.
- høy PRF → Doppler-måling er utvetydig (god for hastighetsbegrensning og støtnedsettelse), men det utvetydige området blir lite: Rangemålinger blir tvetydige.
- Medium PRF → begge litt tvetydig; Moderne radarer løser dette ved å veksle flere PRFs (PRI-modulasjon).
PRF er en viktig del av det elektroniske fingeravtrykket til en radar. ESM systemer klassifisering fanget utslipp i utgangspunktet på frekvens, PRF og pulsbredde — Radartypen, og ofte våpensystemet bak den, kan spores.
Pulse repetisjonsintervall og Pulsebredde
Den Pulse-repetisjonsintervall (PRI, også kalt puls repetisjonstid) er tiden fra begynnelsen av en puls til begynnelsen av neste. PRI og PRF er det motsatte:
Den Pulsebredde (PW, puls varighet, τ) er hvor lenge senderen faktisk er på per puls, typisk 0,1 – 100 μs. Forholdet mellom overføringstid og total tid kalles pliktsyklus:)
Pulsbredden er et kompromiss i seg selv:
- Kort puls → fin rekkevidde oppløsning (Områdeoppløsning) og kort minimumområde (Minste rekkevidde), men lite energi per puls → mindre rekkevidde.
- Lang puls → Masse energi per puls → Mer rekkevidde, men grov rekkevidde oppløsning og flott minimum rekkevidde. Pulsekompresjon (Pulsekompresjon og pulsintegrasjonDette dilemmaet bryter.
Innenfor en PRI skjer dette: sende (PW), deretter lytte til neste puls. Lyttetiden (PRI − PW) bestemmer hvor langt et ekko kan komme tilbake før den neste pulsen går.
Peak power og gjennomsnittlig effekt av pulsradar
Med pulsradar må du holde to evner fra hverandre:
- Peak power (P)p): kraften under selve pulsen — Ofte hundrevis av kilowatt til megawatt.
- Gjennomsnittlig effekt (P)avg): Kraftgjennomsnittet over hele tiden, inkludert de lange stillhetene. Dette bestemmer energiforvaltningen (mat, kjøling) og — Gjennomsnittlig over tid — Oppdagingsevnen.
En radar har Pp = 500 kW, PW = 2 μs og PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Duty syklus = 2/2000 = 0,001. Pavg = 500.000 × 0,01 = 500 W. Halv en megawatt topp, men i gjennomsnitt ikke mer enn en vannkoker.
Dette forklarer hvorfor pulsradarer kan levere så enorm toppeffekt: Transmisjonsrøret trenger bare å jobbe en brøkdel av tiden og kan -rest - Den forklarer også en EW-detalj: en mottaker som lytter til radaren fanger den fulle toppeffektpulsen — Derfor kan en RWR høre en radar på mye større avstand enn radaren kan se flyet.
Minste rekkevidde
Så lenge senderen er på, kan mottakeren ikke lytte — Duplexeren har koblet antennen til senderen og mottakeren er skjermet. Et ekko kommer tilbake under Så å sende pulsen er tapt. Som et resultat har hver pulsradar en Minste rekkeviddeMålet nærmere er usynlig.
PW = 2 μs → Rmin = (3 × 108 × 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Alt innenfor 300 meter er for dette radar blinde området. Med PW = 100 μs (langdistansepuls) vokser den til 15 km!
Derfor bruker radarer som også trenger å være i stand til å se nøye (navigasjonsradarer, kortdistanseforsvar) svært korte pulser, og bytte mange overvåkingsradarer lange pulser med korte pulser (tll å se).
Maksimalt uovertruffen rekkevidde
Etter hver puls vil radaren lytte til neste pulsblad. Radaren antar indirekte at hvert ekko som mottas ved sist sendt puls. Hvis et ekko av et svært langt mål kommer innenfor den neste pulsen, tilskrives den feil puls og plasseres på en altfor kort avstand: andregangs ekko. Avstanden som ingen forvirring kan forekomme kalles Maksimalt uovertruffen rekkevidde (R)max,unamb):
PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax,unamb = (3 × 108 × 0,001)/2 = 150 km. Et mål på 180 km leverer hans ekko 1,2 ms etter pulsen — 0,2 ms etter neste puls — og vises falskt ved (0,2 ms × c)/2 = 30 km.
Her ser du PRF-utvekslingen Pulse Repetisjonsfrekvens i sin reneste form: Jo høyere PRF, jo mindre det utvetydige området. En tidligvarmingsradar som må se 400 km unna kan bruke PRF ≈ 375 Hz på det meste; en pulsdoppler radar med PRF = 100 kHz har bare et klart område på 1,5 km og trenger å rekonstruere sitt utvalg av målinger via smarte triks (PRI-modulasjon). Det betyr " dobbel" her. — og hvorfor det samme problemet også eksisterer i hastighetsdomene — Fordypes i Ambiguity..
PRI-modulasjon
Mange radarer holder ikke sin PRI konstant, men de varierer bevisst: PRI-modulasjonDe viktigste formene og deres mål:
| Form | Hva skjer? | Hvorfor |
|---|---|---|
| Konstant | Fast PRI | enkelhet; men forutsigbar og tvetydig |
| Staggered PRI | Fast serie på 2–8 forskjellige PRIer, gjenta | løfte blind hastigheter av MTI (Pulse doppler radar og bevegelig målindikator), andregangs ekko avmaske |
| Jittered PRI | PRI varierer (pseudo) tilfeldig per puls | vanskelig å forutsi for bedrag-jammere; beskytter mot falske ekko teknikker |
| PRF bytte / bow switch | blokker av pulser med hverandre PRF | Løsningsområde og doppler dobbler (medium-PRF radarer) |
| Slidende PRI | PRI kjører på eller av | For eksempel å hindre formørkelse, skifte tvetydighet |
Hvordan løser PRI-variasjon tvetydighet? Et ekte ekko inne i Rmax,unamb Hold deg på samme avstand, uansett hva PRI du velger. Et andregangs ekko-hopper i tilsynelatende avstand som PRI endres — og faller gjennom kurven. Det samme prinsippet gjelder i doppler-domenet for hastigheter.
PRI-modulasjon er et to-egget sverd. For radar er det beskyttelse; for ESM-operatøren er mønsteret av PRI-modulasjon (stigersekvens, jitterdybde) en ytterligere identifikator. Moderne bedrag-jammere må forutsi PRI å kunne plassere falske ekkoer før det virkelige — Det gjør det vanskeligere.
Terskel, konstant falsk alarmrate og automatisk gevinstkontroll
Når ser en radar et mål? Hvis signalet mottatt over en terskel (terskel) kommer ut. Valget av denne terskelen er et grunnleggende dilemma:
- Terskel for lav Støytopper kommer over det falske alarmer, skjermen - snøer lukket - og prosessoren blir overbelastet.
- Terskel For høy → svake mål ekko er under Gå glipp av deteksjoner..
En fast terskel virker dårlig fordi bakgrunnen (støy + rot + jamming) varierer enormt per retning og avstand. Derfor bruker radarene konstant falske alarmhastighet (CFAR) prosessor: For hver celle som testes, måler prosessoren bakgrunnsnivået i de omkringliggende cellene og setter terskelen over en fast margin. Resultatet: Antall falske alarmer per sekund forblir konstant uansett om bakgrunnen er stille eller fullt av rot.
I tillegg beskytter Automatisk gevinstkontroll (AGC) mottakeren: AGC styrer automatisk forsterkningen tilbake ved sterke signaler (lukke mål, sterk rot, jamming) slik at mottakeren ikke metter og opp ved svake signaler. Uten AGC ville et sterkt signal stenge hele overføringskjeden.
Terskellogikk er en tilnærming til EW. Ruisjamming presser opp CFAR-trinnsgrensen, noe som gjør at virkelige mål forsvinner under den (radaren " sees" ingenting, men vet å bli jammet). Og AGC kan misbrukes: Deceptionsteknikker som AGC-deception/invers gain spille med sterke pulser for å forstyrre forsterkningskontrollen av sporingsradarer.
Pulsekompresjon og pulsintegrasjon
To signalbehandlingsteknikker løfter ytelsen til pulsradarer godt over sine spesifikasjoner.
Pulsekompresjon
Dilemmaet til Pulse repetisjonsintervall og Pulsebredde: en lang puls gir rekkevidde, en kort puls gir oppløsning. Pulsekompresjon Leverer begge samtidig. Radaren overfører en lang puls som er internt modulert — For eksempel økende frekvens (chirp / lineær FM) eller en fasekode (Barker-kode). Mottakerenknow vet" at modulasjon og komprimerer det lange ekkoet med et matchet filter til en kort, høy topp.
En 100 μs chirppuls med 10 MHz båndbredde opptrer i energi som en 100 μs puls (stor rekkevidde) men i oppløsning som en 0,1 μs puls: ΔR = 15 m i stedet for 15 km.
Pulse integrasjon
Ett ekko kan forsvinne under støyen, men et mål blir truffet av dusinvis av pulser under én antennebølge. Pulse integrasjon Sett ekoene sammen. Støy er tilfeldig og delvis midtveis; Målet ekko er alltid på samme sted og vokser. Slik stiger den effektive SNR.
- Samarbeidsintegrasjon (før deteksjon, med faseinformasjon): n pulser → SNR gevinster til faktor n.
- Integrasjon uten sammenheng (etter deteksjon bare amplitude): mindre profitt (~) men enklere.
Pulsekompresjon gjør radarer resistente mot jamming: Det matchede filteret styrker bare signaler med nøyaktig den rette interne modulasjonen. En skam som ikke etterligner chirp nøyaktig mister kompresjonsfordelen — vanlig — mot det virkelige ekko. Derfor investerer moderne DRFM (Digital RF Memory) i nøyaktig opptak og gjenspilling av pulsformen.