och puls radar är den klassiska och fortfarande vanligaste radarformen: sändaren är på mycket kort ( pulsoch sedan relativt länge, medan mottagaren lyssnar på ekon. Från varaktigheten av varje eko följer avståndet (Avstånd från mål till radar). Detta avsnitt behandlar parametrarna som karakteriserar en pulsradar — För en EW-specialist är dessa exakt de parametrar som du identifierar en radar.
Pulse Repetition Frequency
och Pulse Repetition Frequency (PRF) är antalet pulser som radarn sänder per sekund, uttryckt i Hz eller pulser per sekund (pps). Typiska värden löper från flera hundra Hz (lång räckvidd övervakning) till hundratusentals Hz (puls-doppel spårning).
PRF är kanske det viktigaste designvalet av en pulsradar, eftersom den bestämmer ett grundläggande utbyte:
- Låg PRF Mycket lyssnande tid mellan pulserna - stort otvetydigt utbud (Maximalt entydigt range), men dopplermätningen blir tvetydig: hastigheter är inte otvetydiga.
- Hög PRF Doppler-mätningen är otvetydig (bra för hastighetsbestämning och rodnadsförtryck), men det otvetydiga intervallet blir litet: Rangemätningar blir tvetydiga.
- Medium PRF Båda lite tvetydiga; Moderna radarer löser detta genom att växla flera PRF:er.PRI-modulering).
PRF är en nyckelkomponent i en radars elektroniska fingeravtryck. ESM-system klassificerar fångade utsläpp initialt på frekvens, PRF och pulsbredd — Radartypen, och ofta vapensystemet bakom den, kan spåras.
Pulse Repetition Interval och Pulse Width
och Pulse Repetition Interval (PRI, även kallad pulsrepetitionstid) är tiden från början av en puls till början av nästa. PRI och PRF är motsatsen:
och Pulsbredd (PW, pulslängd, θ) är hur länge sändaren faktiskt är på per puls, vanligtvis 0,1 – 100 μs. Förhållandet mellan överföringstid och totaltid kallas för TullcykelFrån:
Pulsbredd är en kompromiss i sig:
- Kort puls → fin intervallupplösning (Range resolution) och korta minimisortiment (Minsta intervallet), men lite energi per puls → mindre räckvidd.
- Lång puls • Massor av energi per puls → Mer intervall, men grov räckviddsupplösning och stort minimalt intervall. Pulskomprimering (Pulskomprimering)Pulskomprimering och pulsintegration) bryter detta dilemma.
Inom en PRI händer detta: Skicka (PW), lyssna sedan på nästa puls. Lyssningstiden (PRI − PW) bestämmer hur långt ett eko kan komma tillbaka innan nästa pulsblad.
Peak power och genomsnittlig kraft av puls radar
Med en pulsradar måste du hålla två förmågor ifrån varandra:
- Peak power (Pp p): kraften under själva pulsen — Ofta hundratals kilowatt till megawatt.
- Genomsnittlig kraft (PAvg): Strömgenomsnittet över hela tiden, inklusive de långa tystnaderna. Detta bestämmer energihanteringen (mat, kylning) och — genomsnittet över tiden — Detektionsförmågan.
En radar har Pp p = 500 kW, PW = 2 μs och PRF = 500 Hz (PRI = 2000 μs). Duty cycle = 2/2000 = 0,001 PAvg = 500.000 × 0,001 = 500 W. En halv megawatt-topp, men i genomsnitt inte mer än en vattenkokare.
Detta förklarar varför pulsradarer kan leverera så enorm toppkraft: Överföringsröret behöver bara arbeta en bråkdel av tiden och kan "vila". Det förklarar också en EW-detalj: en mottagare som lyssnar på radaren fångar den fulla pulsen på toppen. — Det är därför en RWR kan höra en radar på mycket större avstånd än radaren kan se planet.
Minsta intervallet
Så länge sändaren är på kan mottagaren inte lyssna — Duplexer har anslutit antennen till sändaren och mottagaren är skyddad. Ett eko kommer tillbaka under Att skicka pulsen går förlorad. Som ett resultat har varje pulsradar en Minsta intervalletMålen närmare är osynliga.
PW = 2 μsMin min min min min = (3 × 108 8 8 8 8 8 8 8 × 2 × 10-6) / 2 = 300 m. Allt inom 300 meter är för detta radar blinda område. Med PW = 100 μs (long-range puls) växer den till 15 km!
Därför använder radar som också måste kunna se noga (navigationsradarer, kortdistansförsvar) mycket korta pulser och utbyter många övervakningsradar långa pulser med korta pulser (nära utsikt).
Maximalt entydigt range
Efter varje puls kommer radaren att lyssna tills nästa puls lämnar. Radarn antar underförstått att varje eko fick vid Sista skeppade puls. Om ett eko av ett mycket långt mål kommer inom nästa puls, är det tillskrivet fel puls och placeras på ett alldeles för kort avstånd: en Second-time-around echoAvståndet inom vilket ingen förvirring kan inträffa kallas för Maximalt entydigt range (RMax, unamb):
PRF = 1000 Hz → PRI = 1 msMax, unamb = (3 × 108 8 8 8 8 8 8 8 × 0,001)/2 = 150 km. Ett mål på 180 km ger bara sitt eko 1,2 ms efter pulsen. — 0,2 ms efter nästa puls — visas falskt på (0,2 ms × c)/2 = 30 km.
Här ser du PRF utbyte av Pulse Repetition Frequency i sin renaste form: Ju högre PRF, desto mindre är det otvetydiga intervallet. En tidig varningsradar som måste se 400 km bort kan använda PRF ≈ 375 Hz högst; en pulsdopplerradar med PRF = 100 kHz har bara ett tydligt intervall på 1,5 km och måste rekonstruera sitt sortiment av mätningar via smarta tricks (Smart tricks).PRI-modulering). Vilket betyder "dubbel" här. — och varför samma problem också finns i hastighetsdomänen — fördjupas i tvetydighet.
PRI-modulering
Många radarer håller inte sin PRI konstant, men de varierar medvetet: PRI-moduleringDe viktigaste formerna och deras mål:
| Shape | Vad händer? | Varför varför varför |
|---|---|---|
| Konstant | Fast PRI | enkelhet; men förutsägbar och tvetydig |
| Staggered PRI | Fast serie av 2–8 olika PRI, upprepa | lyfta blinda hastigheter av MTI (MTI)Pulse doppler radar och Moving Target Indicator), second time-around echoes unmask |
| Jittered PRI | PRI varierar (pseudo) slumpmässigt per puls | svårt att förutsäga för bedrägeri-jammers; skyddar mot falska eko-tekniker |
| PRF switching/dwell switch | block av pulser med varandra PRF | Lösningsområde och doppler dubbel (medium-PRF radarer) |
| Skjutning PRI | PRI körs på eller av | t.ex. förhindra förmörkelse, flytta tvetydighet |
Hur löser PRI-variation tvetydighet? Ett riktigt eko inuti RMax, unamb Håll dig på samma avstånd, oavsett PRI du väljer. En andra gången runt eko "hopp" i uppenbart avstånd när PRI ändras — och faller genom korgen. Samma princip gäller i doppler-domänen för hastigheter.
PRI-modulering är ett tvåkantigt svärd. För radar är det skydd; för ESM-operatören är mönster av PRI-modulering (staggersekvens, jitterdjup) en ytterligare identifierare. Moderna bedrägeri-jammers måste förutsäga PRI att kunna placera falska ekon före den verkliga — jitter gör det i grunden svårare.
Tröskel, konstant falsk växelkurs och automatisk fångstkontroll
När ser en radar ett mål? Om signalen erhållits ovanför ett tröskelvärde (tröskelvärde) kommer ut. Valet av denna tröskel är ett grundläggande dilemma:
- Tröskelvärde för låg Buller toppar komma över det falska larmSkärmen "snötter" och processorn blir överbelastad.
- Tröskelvärde för hög svaga mål ekon förblir under Missade upptäckter.
En fast tröskel fungerar dåligt eftersom bakgrunden (buller + rodnad + jamming) varierar enormt per riktning och avstånd. Det är därför radar använder Konstant False Alarm Rate (CFAR) processor: För varje cell som testats mäter processorn bakgrundsnivån i de omgivande cellerna och sätter tröskeln över en fast marginal. Resultatet: Antalet falska larm per sekund är konstant oavsett om bakgrunden fortfarande är eller full av röran.
Dessutom skyddar Automatisk Få kontroll (AGC) mottagaren: AGC kontrollerar automatiskt förstärkningen tillbaka vid starka signaler (nära mål, stark röran, jamming) så att mottagaren inte mättar och upp på svaga signaler. Utan AGC skulle en stark signal stänga hela överföringskedjan.
Tröskellogik är ett tillvägagångssätt för EW. Ruisjamming skjuter upp CFAR-tröskeln, vilket gör att verkliga mål försvinner under den (radarn "ser" ingenting, men vet att fastna). Och AGC kan missbrukas: Deceptionstekniker som AGC-bedrägeri / omvänt vinstspel med starka pulser för att störa förstärkningskontrollen av spårningsradarer.
Pulskomprimering och pulsintegration
Två signalbehandlingstekniker lyfter prestandan hos pulsradarer långt över deras "cale" specifikationer.
Pulskomprimering
dilemma av Pulse Repetition Interval och Pulse WidthEn lång puls ger utbud, en kort puls ger upplösning. Pulskomprimering levererar båda samtidigt. Radarn överför en lång puls som är internt modulerad — till exempel en ökande frekvens (chirp / linjär FM) eller en faskod (Barker kod). Mottagaren "vet" den moduleringen och komprimerar det långa ekoet med ett matchat filter till en kort, hög topp.
En 100 μs chirppuls med 10 MHz bandbredd beter sig i energi som en 100 μs puls (stort intervall) men i upplösning som en 0,1 μs puls: ΔR = 15 m istället för 15 km.
Pulsintegration
Ett eko kan försvinna under bullret, men ett mål drabbas av dussintals pulser under en antennvåg. Pulsintegration Sätt dessa ekon tillsammans. Buller är slumpmässigt och delvis mitt bort; Målet echo är alltid på samma ställe och växer tillsammans. Det är så den effektiva SNR stiger.
- Sammanhängande integration (före upptäckt, med fasinformation): n pulser → SNR vinst till faktor n.
- Icke-sammanhängande integration (efter upptäckt, endast amplitude): mindre vinst (~) men enklare.
Pulskomprimering gör också radar resistenta mot jamming: Det matchade filtret stärker bara signaler med exakt rätt internmodulering. En synd som inte efterliknar chirpen förlorar exakt kompressionsvinsten — gemensamma gemensamma — mot det verkliga echo. Därför investerar moderna DRFM (Digital RF Memory) i exakt inspelning och replay av pulsformen.