www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Частота повторения импульсов

время передачи
или длительность
импульса τ
Следующий
зондирующий
импульс
Тестовые
импульсы
Эхо-сигнал
интервал приема
интервал
покоя
Время повторения импульса (PRT)
или период повторения импульса (PRP)

Рис. 1: Временные этапы периодов работы радиолокатора

время передачи
или длительность
импульса τ
Следующий
зондирующий
импульс
Тестовые
импульсы
Эхо-сигнал
интервал приема
интервал
покоя
Время повторения импульса (PRT)
или период повторения импульса (PRP)

Рис. 1: Временные этапы периодов работы радиолокатора

Что такое частота повторения?

Частота повторения импульсов

Частота повторения импульсов (англ.: Pulse Repetition Frequency PRF) – это количество импульсов, которые формируются передатчиком в единицу времени, обычно — в секунду.

Радиолокатор излучает каждый импульс на несущей частоте в течение времени передачи (или длительности импульса τ), ожидает возврата эхо-сигналов в течение времени «слушания» или интервала приема и затем излучает следующий импульс (что показано на Рисунке 1). Время между началом одного импульса и началом следующего импульса называется периодом повторения (иногда — следования) импульсов или межимпульсным интервалом (англ.: Pulse Repetition Time PRT или Pulse Repetition Period PRP). Период повторения импульсов есть величина, обратная частоте повторения импульсов, то есть:

PRT = 1 (1)
PRF
Интервал приема

В общем смысле, интервал приема — это интервал времени между излучаемыми импульсами. Интервал приема всегда меньше чем разность между периодом повторения импульсов и длительностью импульса. Он иногда ограничивается так называемым интервалом покоя, в течение которого приемник уже выключен непосредственно перед следующим излучаемым импульсом.

В некоторых радиолокаторах между излучаемым импульсом и интервалом приема существует короткий интервал времени, соответствующий времени восстановления антенного переключателя. В течение этого времени антенный переключатель исключает проникновение излучаемых импульсов большой мощности в приемник. В случае очень низкой излучаемой мощности необходимости в этом нет и прием эхо-сигналов может происходить уже во время излучения. В таких случаях интервал приема включает в себя время излучения.

следующая пачка
пачка
(состоящая здесь из
четырех импульсов)
общий интервал покоя

Figure 2: Burst mode of a pulse radar

следующая пачка
пачка
(состоящая здесь из
четырех импульсов)
общий интервал покоя

Рисунок 2. Режим излучения пачек для импульсного радиолокатора

Интервал покоя

Если интервал приема заканчивается еще до момента излучения следующего импульса, то промежуток между ними называют интервалом покоя. Как правило, в современных радиолокаторах в этом промежутке времени выполняются циклы тестирования.

Для радиолокаторов, использующих фазированные антенные решетки, такой интервал покоя является критически необходимым. В это время фазовращатели антенны должны быть перепрограммированы для подготовки к переносу луча антенны в следующее требуемое направление. Эта операция может занимать до 200 мкс, поэтому в таких случаях интервал покоя принимает довольно большие значения по сравнению с интервалом приема. В течение этого интервала покоя приемник уже выключен поскольку во время перепрограммирования антенны не может выполняться прием эхо-сигналов.

Поскольку в течение интервала покоя в любом случае не могут быть обработаны никакие реальные данные, то это время используется для выполнения внутренних процедур тестирования в модулях приемного тракта. Это делается для проверки состояния определенных электронных цепей и, в случае необходимости, их регулировки. Для этого генерируются сигналы с известными параметрами. Такие сигналы поступают в приемный тракт и их обработка в отдельных модулях контролируется. Для того, чтобы отметки этих сигналов не появлялись на индикаторе видеопроцессор отключает эти сигналы. При необходимости, по результатам тестирования модули приемника могут быть автоматически перенастроены и сформировано детализированное сообщение об ошибке.

Режим излучения пачек импульсов

Распределение длительности интервала покоя не должно быть равномерным. Для этого могут излучаться один за другим несколько импульсов, каждый из которых имеет короткий интервал приема до начала интервала покоя. Например, если в течение нескольких периодов импульсы излучаются в одном направлении (как это необходимо для обработки пары импульсов или для обнаружения движущейся цели), тогда интервал покоя не является необходимым. Это положительно влияет на бюджет времени радиолокатора. Кроме этого, в течение более короткого времени случайное нежелательное изменение фазы генерируемого сигнала маловероятно. Поэтому радиолокатор будет более точным при измерении дальности.

Одновременно с этим в таком режиме частота повторения импульсов намного выше, чем в обычном режиме. Благодаря этому увеличивается однозначно определяемая скорость (смотри Противоречие Допплера).

Режим излучения пачек импульсов в основном используется в дидактических (учебных) радиолокаторах. В таких радиолокаторах не требуется большого интервала приема из-за коротких расстояний в лабораторных помещениях. Однако им требуется более длительный интервал покоя для передачи данных об эхо-сигналах по относительно узкополосному последовательному интерфейсу на компьютер. Например, они передают только 10 импульсов в секунду, что соответствует средней частоте повторения импульсов 10 Гц. Эти десять импульсов передаются, но в течение 200 микросекунд. Для расчета однозначной допплеровской частоты это соответствует частоте повторения импульсов 50 кГц. Последующее время покоя составляет почти целую секунду. В течение этого времени данные передаются по интерфейсу USB со скоростью 280 Мбит/с.