A radar de pulso é a forma de radar clássica e ainda mais comum: pulso) e então relativamente longo, enquanto o receptor ouve ecos. A partir da duração de cada eco segue a distância (Distância do alvo ao radar). Esta seção trata dos parâmetros que caracterizam um radar de pulso — para um especialista em EW, estes são exatamente os parâmetros pelos quais você identifica um radar.
Frequência de repetição do pulso
A Frequência de repetição do pulso (PRF) é o número de pulsos que o radar transmite por segundo, expresso em Hz ou pulsos por segundo (pps). Os valores típicos vão de várias centenas de Hz (vigilância de longo alcance) a centenas de milhares de Hz (tracking pulse-dopple).
O PRF é talvez a escolha de design mais importante de um radar de pulso, porque determina uma troca fundamental:
- Baixo PRF → muito tempo de escuta entre os pulsos → grande gama inequívoca (Intervalo Máximo Inequívoco), mas a medição doppler torna-se ambígua: velocidades não são inequívocas.
- Alto PRF → A medição do Doppler é inequívoca (bom para determinação de velocidade e supressão de desordem), mas o alcance inequívoco torna-se pequeno: medições de alcance tornam-se ambíguas.
- Médio PRF → tanto um pouco ambíguo; radares modernos resolver isso alternando vários PRFs (Modulação PRI).
O PRF é um componente chave da impressão digital electrónica de um radar. Os sistemas ESM classificam inicialmente as emissões captadas em frequência, PRF e largura de pulso — O tipo de radar, e muitas vezes o sistema de armas por trás dele, pode ser rastreado.
Intervalo de repetição de pulso e largura de pulso
A Intervalo de Repetição de Pulso (PRI, também chamado tempo de repetição de pulso) é o tempo desde o início de um pulso até o início do próximo. PRI e PRF são o oposto:
A Largura do Pulso (PW, duração do pulso, τ) é quanto tempo o transmissor está realmente ligado por pulso, tipicamente 0,1 – 100 μs. A relação entre tempo de transmissão e tempo total é chamada de ciclo de serviço:
A largura do pulso é um compromisso em si:
- Pulso curto → resolução de gama fina (Resolução da gama) e curto intervalo mínimo (Intervalo mínimo), mas pouca energia por pulso → menor alcance.
- Pulso longo → Muita energia por pulso → Mais gama, mas resolução de gama grosseira e grande intervalo mínimo. Compressão do pulso (Compressão de pulso e integração de pulso) quebra este dilema.
Dentro de um PRI isso acontece: enviar (PW), em seguida, ouvir o próximo pulso. O tempo de escuta (PRI − PW) determina até onde um eco pode voltar antes do próximo pulso sair.
Potência máxima e potência média do radar de pulso
Com um radar de pulso, tens de manter duas capacidades separadas:
- Potência máxima (Pp): a potência durante o próprio pulso — Muitas vezes centenas de kilowatts a megawatts.
- Potência média (Pavg): A média de potência ao longo do tempo, incluindo os longos silêncios. Isto determina a gestão energética (alimentos, refrigeração) e — média ao longo do tempo — A capacidade de detecção.
Um radar tem Pp = 500 kW, PW = 2 μs e PRF = 500 Hz (PRI = 2.000 μs). Ciclo do direito = 2/2000 = 0,001 Pavg = 500.000 × 0,001 = 500 W. Meio pico de megawatts, mas em média não mais do que uma chaleira.
Isto explica porque é que os radares de pulso podem fornecer uma enorme potência de pico: O tubo de transmissão só tem que trabalhar uma fração do tempo e pode "descansar". Ele também explica um detalhe EW: um receptor que escuta o radar captura o pulso de pico de potência total — É por isso que um RWR pode ouvir um radar a uma distância muito maior do que o radar pode ver o avião.
Intervalo mínimo
Enquanto o transmissor estiver ligado, o receptor não pode ouvir. — O duplexer conectou a antena ao transmissor e o receptor está protegido. Um eco a voltar durante Então, o envio do pulso está perdido. Como resultado, cada radar de pulso tem Intervalo mínimo: objetivos mais próximos são invisíveis.
PW = 2 μs → Rmin = (3 × 10)8 × 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Tudo dentro de 300 metros é para este radar área cega. Com PW = 100 μs (pulso de longo alcance) cresce para 15 km!
Portanto, radares que também precisam ser capazes de ver de perto ( radares de navegação, defesa de curto alcance) usam pulsos muito curtos, e trocam muitos radares de vigilância pulsos longos com pulsos curtos (perto da vista).
Intervalo Máximo Inequívoco
Depois de cada pulso, o radar irá ouvir até o próximo pulso sair. O radar assume implicitamente que cada eco recebido no último envio pulso. Se um eco de um objetivo muito distante vem dentro do pulso seguinte, então é atribuído ao pulso errado e colocado a uma distância muito curta: um eco de segunda volta. A distância dentro da qual nenhuma confusão pode ocorrer é chamada de Intervalo Máximo Inequívoco (Rmax,unamb):
PRF = 1.000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax,unamb = (3 × 10)8 × 0,001)/2 = 150 km. Um alvo a 180 km só faz eco 1,2 ms após o pulso. — assim 0,2 ms após o pulso seguinte — e aparece falsamente em (0,2 ms × c)/2 = 30 km.
Aqui você vê a troca PRF de Frequência de repetição do pulso Na sua forma mais pura: Quanto maior o PRF, menor o alcance inequívoco. Um radar de alerta precoce que tem de olhar a 400 km de distância pode usar PRF no máximo 375 Hz; um radar doppler de pulso com PRF = 100 kHz só tem uma faixa clara de 1,5 km e precisa reconstruir sua gama de medições através de truques inteligentes (Modulação PRI). O que significa "duplo" aqui. — e por que o mesmo problema também existe no domínio da velocidade — está a ser aprofundada em Ambiguidade.
Modulação PRI
Muitos radares não mantêm o seu PRI constante, mas eles deliberadamente variam: Modulação PRI. As principais formas e os seus objectivos:
| Forma | O que se passa? | Porquê? |
|---|---|---|
| Constante | PRI fixo | simplicidade; mas previsível e ambígua |
| PRI apunhalado | série fixa de 2–8 PRIs diferentes, repetindo | levantamento de velocidades cegas de MTI (radar doppler de pulso e indicador de destino móvel), ecos de segunda volta |
| PRI Jittered | PRI varia (pseudo) aleatório por pulso | difícil de prever para decepções; protege contra falsas técnicas de eco |
| Interruptor PRF / habitante | blocos de impulsos entre si PRF | Duplas de alcance de resolução e doppler (periodetectores PRF) |
| PRI deslizante | O PRI está ligado ou desligado | Por exemplo, prevenir o eclipse, alterar a ambiguidade |
Como o PRI-variação resolve ambiguidade? Um eco real dentro de Rmax,unamb Mantenha-se à mesma distância, o que quiser. Um eco de segunda volta "pula" à distância aparente à medida que o PRI muda — e cai pelo cesto. O mesmo princípio se aplica no domínio doppler para velocidades.
A modulação PRI é uma espada de dois gumes. Para o radar é de proteção; para o operador de ESM, o padrão de modulação PRI (sequência stagger, profundidade jitter) é um identificador adicional. Os modernos decepcionistas devem prever o PRI para poderem colocar falsos ecos diante do real — O nervosismo torna isso fundamentalmente mais difícil.
Limiar, taxa de alarme falso constante e controle de ganho automático
Quando é que um radar vê um alvo? Se o sinal recebido acima de um limiar (limiar) sai. A escolha desse limiar é um dilema fundamental:
- Limiar muito baixo → Os picos de ruído superam isso → alarmes falsos, a tela "neve fechada" e o processador fica sobrecarregado.
- Limiar muito alto → Ecos fracos do alvo permanecem abaixo → Detecções perdidas.
Um limiar fixo funciona mal porque o fundo (ruído + desordem + interferência) varia enormemente por direção e distância. É por isso que os radares usam Taxa de alarme falso constante (CFAR) processador: Para cada célula testada, o processador mede o nível de fundo nas células circundantes e coloca o limiar acima de uma margem fixa. O resultado: O número de alarmes falsos por segundo permanece constante, independentemente de o fundo estar ainda ou cheio de desordem.
Além disso, protege Controle automático de ganho (AGC) o receptor: AGC controla automaticamente o reforço de volta em sinais fortes (alvos próximos, desordem forte, interferência) para que o receptor não saturar, e até em sinais fracos. Sem AGC, um sinal forte desligaria toda a cadeia de transmissão.
A lógica do limiar é uma abordagem para a EW. Ruisjamming empurra para cima o limiar CFAR, fazendo alvos reais desaparecer abaixo dele (o radar "vê" nada, mas sabe ser bloqueado). E AGC pode ser abusado: Técnicas de decepção como AGC-decepção/ganho inverso jogar com pulsos fortes para interromper o controle de reforço de radares de rastreamento.
Compressão de pulso e integração de pulso
Duas técnicas de processamento de sinais elevam o desempenho dos radares de pulso bem acima de suas especificações de "cala".
Compressão do pulso
O dilema de Intervalo de repetição de pulso e largura de pulso: um pulso longo dá alcance, um pulso curto dá resolução. Compressão do pulso entrega ambos ao mesmo tempo. O radar transmite um pulso longo que é modulado internamente — por exemplo, uma frequência crescente (chirp / FM linear) ou um código de fase (Código Barker). O receptor "sabe" que modula e comprime o eco longo com um filtro combinado com um pico curto e alto.
Um pulso chirp de 100 μs com largura de banda de 10 MHz comporta-se em energia como um pulso de 100 μs (grande alcance), mas em resolução como um pulso de 0,1 μs: ΔR = 15 m em vez de 15 km.
Integração de impulsos
Um eco pode desaparecer sob o ruído, mas um alvo é atingido por dezenas de pulsos durante uma onda de antena. Integração de impulsos Junta esses ecos. O ruído é aleatório e parcialmente a meio; O eco alvo está sempre no mesmo lugar e cresce ao longo. É assim que o SNR eficaz aumenta.
- Integração coerente (antes da detecção, com informação de fase): n pulsos → ganho SNR para fator n.
- Integração não coerente (após detecção, amplitude apenas): menos lucro (~) mas mais simples.
A compressão de pulso também torna radares resistentes ao bloqueio: O filtro combinado só fortalece os sinais com a modulação interna correcta. Uma pena que não imita o chirp exatamente perde o lucro de compressão — frequentes — contra o eco real. É por isso que o DRFM moderno (Digital RF Memory) está investindo na gravação exata e repetição da forma de pulso.