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

§5.10 Radary impulsowe

Start

W radar impulsowy jest klasyczną i nadal najczęstszą formą radaru: nadajnik jest na bardzo krótkim ( puls), a następnie stosunkowo długi, podczas gdy odbiornik słucha echa. Od czasu trwania każdego echa następuje odległość (Odległość od celu do radaru). Ta sekcja dotyczy parametrów charakteryzujących radar impulsowy — Jak na specjalistę od EW, to są dokładnie parametry, dzięki którym można zidentyfikować radar.

PW PRI = 1 / PRF czas nasłuchiwania (odebrany)
Szerokość impulsu radarowego (PW), czas powtarzania impulsu (PRI).

Częstość powtarzania pulsu

W Częstość powtarzania pulsu (PRF) oznacza liczbę impulsów przenoszonych przez radar na sekundę, wyrażoną w Hz lub impulsów na sekundę (pps). Typowe wartości biegną od kilkuset Hz (nadzór dalekiego zasięgu) do setek tysięcy Hz (śledzenie pulsu).

PRF jest prawdopodobnie najważniejszym wyborem projektu radaru pulsacyjnego, ponieważ określa podstawową wymianę:

Znaczenie EW

PRF jest kluczowym elementem elektronicznego odcisku palca radaru. Systemy ESM klasyfikują wychwytywane emisje początkowo na częstotliwościach, PRF i szerokości impulsu — Typ radaru, a często system broni za nim, można namierzyć.

Powtórzenie pulsu Interval i szerokość pulsu

W Powtórzenie pulsu Interval (PRI, zwany także czasem powtarzania pulsu) to czas od początku jednego impulsu do początku następnego. PRI i PRF są przeciwieństwem:

PRI = 1 / PRF i PRF = 1 / PRI Przykład: PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms = 1000 μs

W Szerokość impulsu (PW, czas trwania impulsu, τ) to czas trwania nadajnika na impuls, zazwyczaj 0.1 – 100 μs. Stosunek czasu transmisji do czasu całkowitego nazywa się cykl pracy:

cykl pracy = PW / PRI = PW × PRF Przykład: PW = 1 μs, PRI = 1000 μs → cykl pracy = 0,001 = 0,1%

Szerokość impulsu jest sama w sobie kompromisem:

W ramach jednego PRI dzieje się to: wysłać (PW), a następnie słuchać następnego pulsu. Czas nasłuchiwania (PRI − PW) określa, jak daleko echo może wrócić przed następnym pulsem.

Moc szczytowa i średnia moc radaru impulsowego

Z radarem pulsacyjnym, musisz rozdzielić dwie zdolności:

Pavg = Pp × cykl pracy = Pp × (PW / PRI) gdzie: Pavg = średnia moc (W)Pp = moc szczytowa (W)PW = szerokość (-y) pulsu, PRI = przedział (-y) powtarzania impulsu
Podgląd

Radar ma Pp = 500 kW, PW = 2 μs i PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Cykl obowiązkowy = 2 / 2000 = 0,001 Pavg = 500,000 × 0,001 = 500 W. Półmegawatowy szczyt, ale średnio nie więcej niż czajnik.

To wyjaśnia, dlaczego radary pulsu mogą dostarczyć tak ogromną moc szczytową: Przewód transmisyjny musi pracować tylko przez ułamek czasu i może "odpocząć". Wyjaśnia również szczegóły EW: odbiornik słuchający radaru rejestruje pełny szczytowy impuls mocy — Dlatego RWR słyszy radar z znacznie większej odległości niż radar widzi samolot.

Minimalny zakres

Tak długo jak nadajnik jest włączony, odbiornik nie może słuchać — Duplexer podłączył antenę do nadajnika i odbiornik jest osłonięty. Echo wraca podczas Więc wysłanie pulsu jest stracone. W rezultacie każdy radar impulsowy ma Minimalny zakres: cele bliżej są niewidoczne.

Rmin = (c × PW) / 2 gdzie: Rmin = zakres minimalny (m)c = prędkość światła8 m / sPW = szerokość (-y) impulsu (-ów)(w praktyce dodano niewielki czas odzyskiwania duplexera)
Podgląd

PW = 2 μs → Rmin = (3 × 108 × 2 × 10- 6) / 2 = 300 m. Wszystko w promieniu 300 metrów jest dla tego obszaru niewidomych radarów. Z PW = 100 μs (impuls dalekiego zasięgu) rośnie do 15 km!

Dlatego też, radar, który także musi być w stanie zobaczyć z bliska (radary nawigacyjne, obrony krótkiego zasięgu) używać bardzo krótkie impulsy, i wymienić wiele radarów nadzoru długie impulsy z krótkimi impulsami (blisko widoku).

Maksymalny zakres jednoznaczny

Po każdym pulsie, radar będzie słuchał aż do następnego pulsu. Radar pośrednio zakłada, że każde echo otrzymane w ostatni wysłany Puls. Jeśli echo bardzo dalekiego celu znajduje się w następnym pulsie, to przypisywane jest do niewłaściwego pulsu i umieszczone w zdecydowanie zbyt krótkiej odległości: jeden echo czasu drugiego. Odległość, w której nie może wystąpić zamieszanie jest nazywana Maksymalny zakres jednoznaczny (Rmax, unamb):

Rmax, unamb = (c × PRI) / 2 = c / (2 × PRF) gdzie: Rmax, unamb = maksymalny zakres jednoznaczny (m)PRI = przedział (-y) powtarzania impulsów, PRF w Hz
Podgląd

PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax, unamb = (3 × 108 × 0,001) / 2 = 150 km. Cel na 180 km dostarcza tylko swoje echo 1,2 ms po pulsie — więc 0,2 ms po następnym impulsie — i pojawia się fałszywie przy (0,2 ms × c) / 2 = 30 km.

Tutaj widzicie wymianę PRF Częstość powtarzania pulsu w najczystszej formie: Im wyższa PRF, tym mniejszy zakres. Radar ostrzegający, który musi odszukać 400 km, może korzystać najwyżej z PRF 03375 Hz; radar dopplerowski impulsowy z PRF = 100 kHz ma wyraźny zasięg 1,5 km i musi zrekonstruować swój zakres pomiarów za pomocą inteligentnych trików (Modulacja PRI). Co oznacza "podwójny" tutaj. — i dlaczego ten sam problem istnieje również w domenie prędkości — jest pogłębiany w Niepewność.

Modulacja PRI

Wiele radarów nie utrzymuje stałej PRI, ale celowo się różnią: Modulacja PRIGłówne formy i ich cele:

KształtCo się dzieje?Dlaczego?
Stałestała PRIprostota; ale przewidywalna i niejednoznaczna
PRIstała seria 2–8 różnych PRI, powtarzające siępodnoszenie prędkości MTI na oślep (Radar dopplerowski pulsu i ruchomy wskaźnik docelowy), second-time-around echoes unmask
Jittered PRIPRI zmienia się (pseudo) losowo na impulstrudne do przewidzenia dla oszustw; chroni przed fałszywymi technikami echa
Przełącznik PRF / dwellbloki impulsów ze sobą PRFZakres rozpuszczania i podwójne dopplery (radary medium- PRF)
Przesuwane PRIPRI włącza lub wyłączanp. zapobieganie zaćmieniu, zmiana niejasności

W jaki sposób zmienność PRI- rozwiązuje niejasności? Prawdziwe echo wewnątrz Rmax, unamb Trzymaj się tej samej odległości, cokolwiek wybierzesz. Second-time-around echo "skacze" w widocznej odległości, jak zmienia się PRI — i spada przez kosz. Ta sama zasada ma zastosowanie w dopplerze dla prędkości.

Znaczenie EW

Premodulacja to dwuostrzany miecz. Dla radarów jest to ochrona; dla operatora ESM, wzór modulacji PRI (sekwencja staggera, głębokość jittera) jest dodatkowym identyfikatorem. Współczesni oszuści muszą przewidzieć, że PRI będzie w stanie umieścić fałszywe echa przed prawdziwym — Jitter czyni to znacznie trudniejszym.

Próg, stała false alarm rate i automatyczna kontrola bramki

Kiedy radar widzi cel? Jeżeli sygnał otrzymany powyżej progu (próg) wychodzi. Wybór tego progu jest podstawowym dylematem:

Stała wartość progowa działa źle, ponieważ tło (hałas + hałas + zagłuszanie) różni się znacznie w zależności od kierunku i odległości. Dlatego radary używają Stała false alarm rate (CFAR) procesor: Dla każdej badanej komórki, procesor mierzy poziom tła w otaczających komórkach i umieszcza próg powyżej ustalonego marginesu. Wynik: Liczba fałszywych alarmów na sekundę pozostaje stała bez względu na to, czy tło jest nadal czy pełne bałaganu.

wykrywanie wykrywanie Próg adaptive CFAR hałas obszar zatrzasku (automatycznie wyższy próg)
CFAR zapewnia próg wykrywania z lokalnym tłem: stała liczba fałszywych alarmów.

Ponadto chroni Automatyczne sterowanie zyskiem (AGC) odbiorca: AGC automatycznie steruje wzmocnieniem z powrotem przy silnych sygnałach (bliskie cele, silne zagłuszanie, zagłuszanie) tak, że odbiornik nie nasyca, a w górę przy słabych sygnałach. Bez AGC jeden silny sygnał wyłączyłby cały łańcuch przesyłowy.

Znaczenie EW

Logika progów jest podejściem do EW. Ruisjamming wypycha próg CFAR, sprawiając, że prawdziwe cele znikają pod nim (radar "nie widzi" nic, ale wie, aby być zablokowane). I AGC może być nadużywany: Oszustwo techniki takie jak AGC- oszustwa / odwrotny zysk grać z silnymi impulsami, aby zakłócić kontrolę wzmocnienia radarów śledzenia.

Kompresja pulsu i integracja pulsu

Dwie techniki przetwarzania sygnałów podnoszą wydajność radarów pulsacyjnych znacznie powyżej ich "cale" specyfikacji.

Ciśnienie pulsu

Dylemat Powtórzenie pulsu Interval i szerokość pulsu: długi puls daje zasięg, krótki puls daje rozdzielczość. Ciśnienie pulsu w tym samym czasie. Radar przesyła długi impuls, który jest wewnętrznie modulowany — na przykład rosnąca częstotliwość (chirp / liniowe FM) lub kod fazy (Kod barkera). Odbiornik "wie", że modulacja i kompresuje długie echo z dopasowanym filtrem do jednego krótkiego, wysokiego szczytu.

Rozdzielczość zakresu z kompresją: ΔR = c / (2 × B) B = szerokość pasma modulacji (Hz) — nie czas trwania impulsu, ale szerokość pasma określa rozdzielczość współczynnik kompresji = PW × B (często 100 – 10 000)
Podgląd

Impuls wirowy 100 μs o szerokości pasma 10 MHz zachowuje się w energii jako impuls 100 μs (duży zakres), ale w rozdzielczości jako impuls 0,1 μs: ΔR = 15 m zamiast 15 km.

Integracja pulsu

Jedno echo może zniknąć pod hałasem, ale cel uderza dziesiątki impulsów podczas jednej fali anteny. Integracja pulsu Połącz te echa. Hałas jest przypadkowy i częściowo środkowy; Echo celu jest zawsze w tym samym miejscu i rośnie. W ten sposób wzrasta efektywna SNR.

Znaczenie EW

Kompresja impulsowa sprawia również, że radary są odporne na zagłuszanie: Dopasowany filtr wzmacnia sygnały tylko dzięki odpowiedniej modulacji wewnętrznej. Szkoda, że nie naśladuje chirp dokładnie traci zysk kompresji — często — kontra prawdziwe echo. Dlatego nowoczesna pamięć DRFM (Digital RF Memory) inwestuje w dokładne nagranie i powtórzenie impulsu.