ă radar puls este forma radar clasic și încă cel mai comun: transmițătorul este pe foarte scurt ( puls) și apoi relativ lung, în timp ce receptorul ascultă ecouri. De la durata fiecărui ecou urmează distanţa (Distanța de la țintă la radar). Această secțiune se ocupă cu parametrii care caracterizează un radar puls — Pentru un specialist EW, aceştia sunt exact parametrii prin care identificaţi un radar.
Frecvenţa repetiţiilor pulsului
ă Frecvenţa repetiţiilor pulsului (PRF) este numărul de impulsuri pe care radarul le transmite pe secundă, exprimat în Hz sau impulsuri pe secundă (pps). Valorile tipice merg de la câteva sute de Hz (supraveghere cu rază lungă) la sute de mii de Hz (urmărire cu ajutorul unui dop).
PRF este probabil cea mai importantă alegere de proiectare a unui radar puls, deoarece determină un schimb fundamental:
- PRF scăzut → O mulțime de timp de ascultare între impulsuri → gama mare fără ambiguități (Distanţa maximă neclară), dar măsurarea Doppler devine ambiguă: vitezele nu sunt lipsite de ambiguitate.
- PRF ridicat → Măsurarea Doppler este lipsită de ambiguitate (bună pentru determinarea vitezei și suprimarea dezordinii), dar intervalul lipsit de ambiguitate devine mic: măsurarea intervalului devine ambiguă.
- PRF mediu → atât un pic ambiguu; radare moderne rezolva acest lucru prin alternarea PRF multiple (Modularea PRI).
PRF este o componentă cheie a amprentei electronice a unui radar. Sistemele MES clasifică inițial emisiile capturate pe frecvență, PRF și lățimea impulsurilor — Tipul radarului şi adesea sistemul de arme din spatele lui pot fi urmărite.
Interval de repetiție puls și lățime puls
ă Interval de repetare a pulsului (PRI, de asemenea, numit timp de repetiție puls) este timpul de la începutul unui puls la începutul următorului. PRI și PRF sunt opusul:
ă Lățimea pulsului (PW, durata pulsului, τ) este cât timp transmițătorul este de fapt pe fiecare puls, de obicei 0,1 – 100 μs. Raportul dintre timpul de transmisie și timpul total se numește Ciclul de serviciu:
Lăţimea pulsului este un compromis în sine:
- Puls scurt → Rezoluţie fină a intervalului (Rezoluția intervalului) şi interval minim scurt (Intervalul minim), dar puțină energie pe puls → mai puțin interval.
- Puls lung → Multă energie pe puls → Gamă mai mare, dar rezoluție de gamă grosieră și gamă minimă mare. Compresia pulsului (Compresia pulsului şi integrarea pulsului) rupe această dilemă.
În cadrul unui PRI acest lucru se întâmplă: trimite (PW), apoi ascultați următorul puls. Timpul de ascultare (PRI - PW) determină cât de departe poate reveni un ecou înainte ca următorul puls să plece.
Puterea maximă și puterea medie a radarului pulsului
Cu un radar puls, trebuie să păstreze două abilități în afară:
- Puterea maximă (Pp): puterea în timpul pulsului în sine — Adesea sute de kilowați la megawați.
- Puterea medie (Pavg): Media puterii pe tot parcursul timpului, inclusiv tăcerile lungi. Acest lucru determină gestionarea energiei (alimente, răcire) și — medie în timp — Capacitatea de detectare.
Un radar are Pp = 500 kW, PW = 2 μs și PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Ciclul de utilizare = 2/2000 = 0,001. Pavg = 500.000 × 0,001 = 500 W. Jumătate de vârf megawați, dar în medie nu mai mult de un ceainic.
Acest lucru explică de ce radarele puls pot furniza o astfel de putere de vârf enormă: Tubul de transmisie trebuie să funcţioneze doar o fracţiune din timp şi poate "rest." De asemenea, explică un detaliu EW: un receptor care ascultă radarul captează pulsul maxim de putere — De aceea un RWR poate auzi un radar la o distanţă mult mai mare decât radarul poate vedea avionul.
Intervalul minim
Atâta timp cât transmiţătorul este pornit, receptorul nu poate asculta — Duplexerul a conectat antena la transmiţător şi receptorul este protejat. Un ecou vine înapoi în timpul Deci, trimiterea pulsul este pierdut. Ca rezultat, fiecare radar are un Intervalul minim: obiectivele mai aproape sunt invizibile.
PW = 2 μs → Rmin = (3 × 108 × 2 × 10- 6) / 2 = 300 m. Totul pe o rază de 300 metri este pentru această zonă cu radar. Cu PW = 100 μs (puls cu rază lungă) crește la 15 km!
Prin urmare, radarele care trebuie să poată vedea îndeaproape (radiouri de navigare, apărare pe rază scurtă) utilizează impulsuri foarte scurte și schimbă multe radare de supraveghere cu impulsuri scurte (aproape de vedere).
Distanţa maximă neclară
După fiecare puls, radarul va asculta până când următorul puls pleacă. Radarul presupune implicit că fiecare ecou primit la ultima expediere Puls. Dacă un ecou al unui obiectiv foarte îndepărtat vine în următorul puls, atunci acesta este atribuit pulsului greșit și plasat la o distanță mult prea scurtă: unu a doua oară în jurul ecoului. Distanţa în care nu poate apărea nici o confuzie se numeşte Distanţa maximă neclară (Rmax,unamb):
PRF = 1000 Hz → PRI = 1 ms → Rmax,unamb = (3 × 108 × 0,001)/2 = 150 km. O ţintă la 180 km îşi eliberează ecoul doar 1,2 ms după puls. — deci 0,2 ms după următorul puls — și apare fals la (0,2 ms × c)/2 = 30 km.
Aici vedeți schimbul de PRF de Frecvenţa repetiţiilor pulsului în cea mai pură formă: Cu cât PRF este mai mare, cu atât este mai mică gama fără ambiguitate. Un radar de avertizare timpurie care trebuie să se uite la 400 km distanţă poate utiliza PRF Modularea PRI). Ceea ce înseamnă "dublu" chiar aici. — și de ce aceeași problemă există și în domeniul vitezei — se adânceşte în Ambiguitate.
Modularea PRI
Multe radare nu-şi păstrează permanent PRI, dar variază în mod deliberat: Modularea PRI. Principalele forme și obiectivele acestora:
| Forma | Ce se întâmplă? | De ce? |
|---|---|---|
| Constantă | PRI fixă | simplitate; dar previzibilă și ambiguă |
| PRI stagnat | serie fixă de 2–8 PRI-uri diferite, repet | vitezele de ridicare ale ITM (Pulse Doppler radar și în mișcare indicator țintă), a doua oară în jurul valorii de ecouri unmask |
| PRI Jittered | PRI variază (pseudo) aleator per puls | dificil de prezis pentru înșelăciune-jammers; protejează împotriva tehnicilor de ecou false |
| Comutare PRF / comutator de locuire | blocuri de impulsuri între ele PRF | Gamă de soluţionare şi dubluri Doppler (radiouri medii PRF) |
| Sliding PRI | PRI rulează pe sau off | de exemplu prevenirea eclipsei, schimbarea ambiguității |
Cum rezolvă variabilitatea PRI? Un ecou real în interiorul Rmax,unamb Rămâi la aceeaşi distanţă, orice PRI alegi. O a doua oară în jurul ecoului "sări" la o distanţă aparentă pe măsură ce PRI se schimbă — şi cade prin coş. Același principiu se aplică în domeniul Doppler pentru viteze.
Modularea PRI este o sabie cu două tăişuri. Pentru radar este protecţie; pentru operatorul MES, modelul modulării PRI (secvenţa de blocare, adâncimea jitter) este un identificator suplimentar. Înşelătorii moderni trebuie să prezică PRI pentru a putea plasa ecouri false înaintea realului — E mai dificil.
Prag, rata de alarmă falsă constantă și controlul automat al câștigului
Când vede un radar o ţintă? Dacă semnalul primit peste un prag (prag) iese. Alegerea acestui prag este o dilemă fundamentală:
- Prag prea mică → Vârfurile de zgomot trec peste ele → alarme false, ecranul "zăpadă închisă" și procesorul devine supraîncărcat.
- Prag prea sus → Ecouri țintă slabe rămân mai jos → Detectări omise.
Un prag fix funcționează prost deoarece fundalul (zgomot + dezordine + bruiaj) variază enorm pe direcție și distanță. De aceea radarele folosesc Rata constantă de alarmă falsă (CFAR) procesor: Pentru fiecare celulă testată, procesorul măsoară nivelul de fond din celulele înconjurătoare și pune pragul deasupra unei marje fixe. Rezultatul: Numărul alarmelor false pe secundă rămâne constant indiferent dacă fundalul este încă sau este plin de dezordine.
În plus, protejează Control automat al câştigului (AGC) destinatarul: AGC controlează automat armarea înapoi la semnale puternice (țintă de închidere, dezordine puternică, bruiaj) astfel încât receptorul să nu satureze, și până la semnale slabe. Fără AGC, un semnal puternic ar opri întregul lanț de transmisie.
Logica pragului este o abordare pentru EW. Ruisjamming împinge în sus pragul CFAR, ceea ce face ținte reale dispar sub ea ( radarul "se vede" nimic, dar știe să fie blocat). Și AGC poate fi abuzat: Tehnici de decepție cum ar fi AGC-decepție / câștig invers joc cu impulsuri puternice pentru a perturba controlul de întărire a radarelor de urmărire.
Compresia pulsului şi integrarea pulsului
Două tehnici de procesare a semnalului ridică performanţa radarelor cu mult deasupra specificaţiilor lor "cale."
Compresia pulsului
Dilema Interval de repetiție puls și lățime puls: un puls lung oferă gama, un puls scurt oferă rezoluție. Compresia pulsului livrează ambele în același timp. Radarul transmite un puls lung care este modulat intern — de exemplu, o frecvenţă tot mai mare (cirp / liniar FM) sau un cod de fază (Codul Barker). Receptorul "știe" că modularea și comprima ecoul lung cu un filtru potrivit la un vârf scurt, înalt.
Un puls cirp de 100 μs cu banda de 10 MHz se comportă în energie ca un puls de 100 μs (interval mare), dar în rezoluție ca un puls de 0,1 μs: ΔR = 15 m în loc de 15 km.
Integrarea pulsului
Un ecou poate dispărea sub zgomot, dar o ţintă este lovită de zeci de impulsuri în timpul unei unde de antenă. Integrarea pulsului Pune aceste ecouri împreună. Zgomotul este aleatoriu și parțial la mijloc; Echo ţintă este întotdeauna în acelaşi loc şi creşte de-a lungul. Acesta este modul în care SNR eficient crește.
- Integrarea coerentă (înainte de detectare, cu informații de fază): n impulsuri → SNR câștigă la factor n.
- Integrarea necoerentă (după detectare, numai amplitudine): mai puțin profit (~), dar mai simplu.
Compresia pulsului face radarele rezistente la bruiaj: Filtrul potrivit consolidează doar semnalele cu modularea internă exactă. Un păcat care nu imită ciripitul pierde exact profitul de compresie — frecvente — versus adevăratul ecou. De aceea DRFM modern (Digital RF Memory) investesc în înregistrarea exactă și reluarea formei de puls.