Импульсно-доплеровский радар

Тип радиолокационной системы

Антенна бортовой импульсно-доплеровской РЛС

Импульсно -доплеровский радар — это радиолокационная система, которая определяет дальность до цели с помощью импульсно-тактовых методов и использует эффект Доплера отраженного сигнала для определения скорости целевого объекта. Он сочетает в себе особенности импульсных радаров и радаров непрерывного излучения , которые ранее были разделены из-за сложности электроники .

Первый рабочий импульсно-доплеровский радар был в CIM-10 Bomarc , американской сверхзвуковой ракете большой дальности с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, которая была вооружена ядерным оружием W40 для уничтожения целых формирований атакующих вражеских самолетов. ^[1] Импульсно-доплеровские системы впервые широко использовались на истребителях, начиная с 1960-х годов. Более ранние радары использовали импульсную синхронизацию для определения дальности и угла антенны (или аналогичные средства) для определения пеленга. Однако это работало только тогда, когда антенна радара не была направлена ​​вниз; в этом случае отражение от земли подавляло любые отражения от других объектов. Поскольку земля движется с той же скоростью, но в противоположном направлении от самолета, доплеровские методы позволяют отфильтровывать отражения от земли, обнаруживая самолеты и транспортные средства. Это дает импульсно-доплеровским радарам возможность « смотреть вниз/стрелять вниз ». Вторичным преимуществом военных радаров является снижение передаваемой мощности при достижении приемлемых характеристик для повышения безопасности скрытого радара. ^[2]

Импульсно-доплеровские методы также нашли широкое применение в метеорологических радарах , позволяя радару определять скорость ветра по скорости любых осадков в воздухе. Импульсно-доплеровский радар также является основой радара с синтезированной апертурой, используемого в радиолокационной астрономии , дистанционном зондировании и картографировании. В управлении воздушным движением они используются для различения самолетов от помех. Помимо вышеупомянутых обычных приложений наблюдения, импульсно-доплеровский радар успешно применяется в здравоохранении, например, для оценки риска падения и обнаружения падений, для сестринского ухода или клинических целей. ^[3]

История

Самые ранние радиолокационные системы не работали так, как ожидалось. Причина была связана с эффектами Доплера, которые ухудшают работу систем, не предназначенных для учета движущихся объектов. Быстро движущиеся объекты вызывают сдвиг фазы в передаваемом импульсе, что может привести к отмене сигнала. Доплеровский эффект оказывает максимальное пагубное воздействие на системы индикации движущихся целей , которые должны использовать обратный сдвиг фазы для компенсации Доплера в детекторе.

Также было обнаружено, что погодные эффекты Доплера (осадки) ухудшают работу обычных радаров и радаров-указателей движущихся целей, которые могут маскировать отражения от самолетов. Это явление было адаптировано для использования с метеорологическими радарами в 1950-х годах после рассекречивания некоторых систем Второй мировой войны.

Импульсно-доплеровский радар был разработан во время Второй мировой войны для преодоления ограничений путем увеличения частоты повторения импульсов . Это потребовало разработки клистрона , лампы бегущей волны и твердотельных устройств. Ранние импульсно-доплеровские радары были несовместимы с другими высокомощными микроволновыми усилительными устройствами, которые не являются когерентными , но были разработаны более сложные методы, которые регистрируют фазу каждого переданного импульса для сравнения с возвращенными эхами.

К ранним примерам военных систем относится AN/SPG-51 B, разработанная в 1950-х годах специально для работы в условиях ураганов без ухудшения характеристик.

Система управления огнем Hughes AN/ASG-18 была прототипом бортовой радиолокационной/комбинированной системы для планируемого самолета-перехватчика North American XF-108 Rapier для ВВС США, а позднее для Lockheed YF-12 . Первая в США импульсно-доплеровская РЛС, ^[4] система имела возможность обзора/сбития и могла отслеживать одну цель за раз.

Использование импульсно-доплеровского радара на самолетах стало возможным после того, как в конструкцию были включены цифровые компьютеры. Импульсно-доплеровский радар обеспечивал возможность обзора/сбития для поддержки ракетных систем класса «воздух-воздух» в большинстве современных военных самолетов к середине 1970-х годов.

Принцип

Принцип действия импульсно-доплеровского радара

Измерение дальности

Принцип импульсного радара

Импульсно-доплеровские системы измеряют расстояние до объектов, измеряя прошедшее время между отправкой импульса радиоэнергии и получением отражения от объекта. Радиоволны распространяются со скоростью света , поэтому расстояние до объекта равно прошедшему времени, умноженному на скорость света, деленное на два — туда и обратно.

Измерение скорости

Изменение длины волны, вызванное движением источника

Импульсно-доплеровский радар основан на эффекте Доплера , при котором движение в диапазоне вызывает сдвиг частоты сигнала, отраженного от цели. $${\displaystyle {\text{Doppler frequency}}={\frac {2\times {\text{transmit frequency}}\times {\text{radial velocity}}}{C}}.}$$

Радиальная скорость имеет важное значение для работы импульсно-доплеровского радара. Поскольку отражатель перемещается между каждым передаваемым импульсом, возвращаемый сигнал имеет разность фаз или сдвиг фаз от импульса к импульсу. Это заставляет отражатель производить доплеровскую модуляцию на отраженном сигнале.

Импульсно-доплеровские радары используют это явление для повышения производительности.

Амплитуда последовательно возвращающегося импульса из одного и того же сканируемого объема равна $${\displaystyle I=I_{0}\sin \left({\frac {4\pi (x_{0}+v\Delta t)}{\lambda }}\right)=I_{0}\sin(\Theta _{0}+\Delta \Theta ),}$$

• ${\displaystyle x_{0}}$это расстояние радара до цели,
• ${\displaystyle \lambda }$длина волны радара,
• ${\displaystyle \Delta t}$время между двумя импульсами.

Так $${\displaystyle \Delta \Theta ={\frac {4\pi v\Delta t}{\lambda }}.}$$

Это позволяет радару разделять отражения от нескольких объектов, расположенных в одном и том же объеме пространства, разделяя объекты с помощью расширенного спектра для разделения различных сигналов: где — фазовый сдвиг, вызванный перемещением по дальности. $${\displaystyle v={\text{target speed}}={\frac {\lambda \Delta \Theta }{4\pi \Delta t}},}$$ ${\displaystyle \Delta \Theta }$

Преимущества

Скорость отклонения выбирается в импульсно-доплеровских системах обнаружения самолетов, поэтому ничего ниже этой скорости не будет обнаружено. Луч антенны в один градус освещает миллионы квадратных футов местности на расстоянии 10 миль (16 км), и это производит тысячи обнаружений на горизонте или ниже, если не используется доплеровский метод.

Импульсно-доплеровский радар использует следующие критерии обработки сигнала для исключения нежелательных сигналов от медленно движущихся объектов. Это также известно как подавление помех. ^[5] Скорость подавления обычно устанавливается чуть выше преобладающей скорости ветра (от 10 до 100 миль в час или от 20 до 160 км/ч). Порог скорости для метеорологического радара намного ниже . ^[6] $${\displaystyle \left\vert {\frac {{\text{Doppler frequency}}\times C}{2\times {\text{transmit frequency}}}}\right\vert >{\text{velocity threshold}}.}$$

В бортовой импульсно-доплеровской РЛС порог скорости смещается на величину скорости самолета относительно земли. где — угловое смещение между положением антенны и траекторией полета самолета. $${\displaystyle \left\vert {\frac {{\text{Doppler frequency}}\times C}{2\times {\text{transmit frequency}}}}-{\text{ground speed}}\times \cos \Theta \right\vert >{\text{velocity threshold}},}$$ ${\displaystyle \Theta }$

Поверхностные отражения появляются почти во всех радарах. Помехи от земли обычно появляются в круговой области в радиусе около 25 миль (40 км) около наземного радара. Это расстояние простирается гораздо дальше в воздушных и космических радарах. Помехи возникают из-за отражения радиоэнергии от поверхности земли, зданий и растительности. Помехи включают погоду в радаре, предназначенном для обнаружения и сообщения о самолетах и ​​космических кораблях. ^[7]

Помехи создают уязвимую область в импульсно-амплитудном временном радаре . Недоплеровские радарные системы не могут быть направлены непосредственно на землю из-за избыточных ложных тревог, которые подавляют компьютеры и операторов. Чувствительность должна быть снижена вблизи помех, чтобы избежать перегрузки. Эта уязвимость начинается в области низких высот на несколько ширин луча над горизонтом и распространяется вниз. Это также существует во всем объеме движущегося воздуха, связанного с погодными явлениями.

Импульсно-доплеровский радар исправляет это следующим образом.

• Позволяет направлять антенну радара прямо на землю, не перегружая компьютер и не снижая чувствительность.
• Заполняет область уязвимости, связанную с импульсно-амплитудным радаром временной области для обнаружения небольших объектов вблизи рельефа и погодных условий.
• Увеличивает дальность обнаружения на 300% и более по сравнению с индикацией движущихся целей (MTI) за счет улучшения видимости под помехами. ^[8]

Для возможности поиска/сбивания цели требуется способность подавления помех около 60 дБ , и импульсно-допплеровская стратегия является единственной, которая может удовлетворить это требование. Это устраняет уязвимости, связанные с низкой высотой и ниже горизонта.

Сжатие импульса и индикатор движущейся цели (MTI) обеспечивают видимость под помехами до 25 дБ. Луч антенны MTI направлен выше горизонта, чтобы избежать чрезмерного уровня ложных тревог, что делает системы уязвимыми. Самолеты и некоторые ракеты используют эту слабость, используя технику, называемую полетом ниже радара, чтобы избежать обнаружения ( nap-of-the-earth ). Эта техника полета неэффективна против импульсно-доплеровского радара.

Импульсно-доплеровский метод обеспечивает преимущество при обнаружении ракет и малозаметных самолетов, летящих вблизи рельефа местности, поверхности моря и погодных условий.

Звуковой Доплеровский и размер цели поддерживают пассивную классификацию типа транспортного средства, когда идентификация «свой-чужой» недоступна из сигнала транспондера . Средняя частота повторения импульсов (PRF) отраженных микроволновых сигналов находится в диапазоне от 1500 до 15 000 циклов в секунду, что слышно. Это означает, что вертолет звучит как вертолет, реактивный самолет звучит как реактивный самолет, а винтовой самолет звучит как пропеллеры. Самолет без движущихся частей производит тон. Фактический размер цели можно рассчитать с помощью звукового сигнала. ^{[ необходима цитата ]}

Ущерб

Максимальный диапазон отражательной способности (красный) и однозначного диапазона доплеровской скорости (синий) с фиксированной частотой повторения импульсов.

Обработка неоднозначности требуется, когда целевой диапазон находится выше красной линии на графике, что увеличивает время сканирования.

Время сканирования является критическим фактором для некоторых систем, поскольку транспортные средства, движущиеся со скоростью звука или выше, могут пролетать одну милю (1,6 км) каждые несколько секунд, например, Exocet , Harpoon , Kitchen и ракеты класса «воздух-воздух» . Максимальное время сканирования всего объема неба должно составлять порядка дюжины секунд или меньше для систем, работающих в этой среде.

Импульсно-доплеровский радар сам по себе может быть слишком медленным, чтобы охватить весь объем пространства над горизонтом, если не использовать веерный луч. Этот подход используется с радаром сверхдальнего действия AN/SPS 49(V)5, который жертвует измерением высоты ради увеличения скорости. ^[9]

Движение антенны импульсно-доплеровского метода должно быть достаточно медленным, чтобы все отраженные сигналы от как минимум 3 различных PRF могли быть обработаны до максимально ожидаемого диапазона обнаружения. Это известно как время задержки . ^[10] Движение антенны для импульсно-доплеровского метода должно быть таким же медленным, как и у радара с использованием MTI .

Поисковые радары, включающие импульсно-доплеровский режим, обычно являются двухрежимными, поскольку наилучшая общая производительность достигается при использовании импульсно-доплеровского режима для областей с высоким уровнем ложных срабатываний (горизонт или ниже, а также погодные условия), в то время как обычные радары будут сканировать быстрее в свободном пространстве, где уровень ложных срабатываний низкий (над горизонтом при ясном небе).

Тип антенны является важным фактором для многорежимного радара, поскольку нежелательный сдвиг фаз, вносимый антенной радара, может ухудшить результаты измерений видимости под помехами.

Обработка сигнала

Улучшение обработки сигнала импульсным Доплером позволяет обнаруживать небольшие высокоскоростные объекты в непосредственной близости от больших медленно движущихся отражателей. Для достижения этого передатчик должен быть когерентным и должен производить низкий фазовый шум в течение интервала обнаружения, а приемник должен иметь большой мгновенный динамический диапазон .

Обработка импульсно-доплеровского сигнала также включает разрешение неоднозначности для определения истинной дальности и скорости.

Полученные сигналы от нескольких PRF сравниваются для определения истинной дальности с использованием процесса разрешения неоднозначности дальности .

Полученные сигналы также сравниваются с использованием процесса разрешения неоднозначности частоты .

Разрешение по диапазону

Разрешение по дальности — это минимальное расстояние между двумя объектами, движущимися с одинаковой скоростью, при котором радар сможет обнаружить два отдельных отражения: $${\displaystyle {\text{range resolution}}={\frac {C}{{\text{PRF}}\times ({\text{number of samples between transmit pulses}})}}.}$$

В дополнение к этому пределу выборки, длительность передаваемого импульса может означать, что отраженные сигналы от двух целей будут получены одновременно из разных частей импульса.

Разрешение скорости

Разрешение по скорости — это минимальная разность радиальных скоростей между двумя объектами, движущимися на одном и том же расстоянии, прежде чем радар сможет обнаружить два дискретных отражения: $${\displaystyle {\text{velocity resolution}}={\frac {C\times {\text{PRF}}}{2\times {\text{transmit frequency}}\times {\text{filter size in transmit pulses}}}}.}$$

Особое внимание

Импульсно-доплеровский радар предъявляет особые требования, которые необходимо соблюдать для достижения приемлемых характеристик.

Частота повторения импульсов

Импульсный допплер обычно использует среднюю частоту повторения импульсов (PRF) от 3 кГц до 30 кГц. Диапазон между передаваемыми импульсами составляет от 5 км до 50 км.

Дальность и скорость не могут быть измерены напрямую с использованием среднего PRF, и для определения истинного расстояния и скорости требуется разрешение неоднозначности. Доплеровские сигналы, как правило, выше 1 кГц, что является слышимым, поэтому аудиосигналы от систем со средним PRF могут использоваться для пассивной классификации целей.

Угловое измерение

Радарные системы требуют угловых измерений. Транспондеры обычно не связаны с импульсно-доплеровским радаром, поэтому для практической работы требуется подавление боковых лепестков. ^{[11] [12]}

Системы слежения за радаром используют угловую погрешность для повышения точности, производя измерения перпендикулярно лучу антенны радара. Угловые измерения усредняются по промежутку времени и объединяются с радиальным движением для разработки информации, подходящей для прогнозирования положения цели на короткий промежуток времени в будущем.

В радарах слежения используются два метода измерения угловой погрешности: моноимпульсный и конический .

Слаженность

Импульсно-доплеровский радар требует когерентного генератора с очень малым шумом. Фазовый шум снижает видимость подпомех, создавая видимое движение на неподвижных объектах.

Резонаторный магнетрон и усилитель скрещенных полей не подходят, поскольку шум, вносимый этими устройствами, мешает производительности обнаружения. Единственными усилительными устройствами, подходящими для импульсного Доплера, являются клистрон , лампа бегущей волны и твердотельные приборы.

Гребешки

Обработка импульсно-допплеровского сигнала представляет собой явление, называемое гребешком. Название связано с серией отверстий, которые вычерпываются из производительности обнаружения.

Гребнеобразование для импульсно-доплеровского радара включает слепые скорости, создаваемые фильтром подавления помех. Каждый объем пространства должен быть просканирован с использованием 3 или более различных PRF. Схема обнаружения с двумя PRF будет иметь пробелы обнаружения с рисунком дискретных диапазонов, каждый из которых имеет слепую скорость.

Окно

Артефакты звона создают проблему при поиске, обнаружении и разрешении неоднозначности в импульсно-доплеровском радаре.

Звон уменьшается двумя способами.

Во-первых, форма передаваемого импульса регулируется для сглаживания переднего и заднего фронтов, чтобы мощность радиочастот увеличивалась и уменьшалась без резких изменений. Это создает передаваемый импульс с плавными концами вместо прямоугольной волны, что уменьшает явление звона, которое в противном случае связано с отражением цели.

Во-вторых, форма принимаемого импульса регулируется с помощью оконной функции , которая минимизирует звон, возникающий всякий раз, когда импульсы подаются на фильтр. В цифровой системе это регулирует фазу и/или амплитуду каждого образца перед его применением к быстрому преобразованию Фурье . Окно Дольфа-Чебышева является наиболее эффективным, поскольку оно создает ровный пол обработки без звона, который в противном случае мог бы вызвать ложные тревоги. ^[13]

Антенна

Импульсно-доплеровские радары обычно ограничиваются механически наводимыми антеннами и активными фазированными решетками.

Механические радиочастотные компоненты, такие как волновод, могут производить доплеровскую модуляцию из-за фазового сдвига, вызванного вибрацией. Это вводит требование проводить полноспектральные эксплуатационные испытания с использованием вибростендов, которые могут производить мощную механическую вибрацию на всех ожидаемых звуковых частотах.

Доплеровский эффект несовместим с большинством фазированных антенных решеток с электронным управлением. Это связано с тем, что элементы фазовращателя в антенне невзаимны, и сдвиг фазы должен регулироваться до и после каждого передаваемого импульса. Ложный сдвиг фазы создается внезапным импульсом сдвига фазы, а установление в течение периода приема между передаваемыми импульсами помещает доплеровскую модуляцию на стационарные помехи. Эта модуляция приема искажает меру производительности для видимости подпомех. Требуется время установления фазовращателя порядка 50 нс. Начало выборки приемника должно быть отложено как минимум на 1 постоянную времени установления фазовращателя (или более) для каждых 20 дБ видимости подпомех.

Большинство антенных фазовращателей, работающих с частотой повторения импульсов выше 1 кГц, вносят ложный фазовый сдвиг, если не приняты специальные меры, такие как сокращение времени установления фазовращателя до нескольких десятков наносекунд. ^[14]

Ниже приведено максимально допустимое время установления для модулей фазового сдвига антенны . где $${\displaystyle T={\frac {1}{e^{\frac {\text{SCV}}{20}}\times S\times {\text{PRF}}}},}$$

• T = время установления фазовращателя,
• SCV = видимость суб-помех в дБ ,
• S = количество выборок диапазона между каждым передаваемым импульсом,
• PRF = максимальная расчетная частота повторения импульсов.

Тип антенны и производительность сканирования являются практическими факторами для многорежимных радиолокационных систем.

Дифракция

Неровные поверхности, такие как волны и деревья, образуют дифракционную решетку, подходящую для изгибания микроволновых сигналов. Импульсный Допплер может быть настолько чувствительным, что дифракция от гор, зданий или вершин волн может использоваться для обнаружения быстро движущихся объектов, которые в противном случае были бы заблокированы твердым препятствием вдоль линии видимости. Это явление с большими потерями, которое становится возможным только тогда, когда радар имеет значительную избыточную видимость суб-помех.

Рефракция и канализация используют частоту передачи в диапазоне L или ниже для расширения горизонта, что сильно отличается от дифракции. Рефракция для загоризонтного радара использует переменную плотность в воздушном столбе над поверхностью земли для изгиба радиочастотных сигналов. Инверсионный слой может создавать переходный тропосферный канал, который улавливает радиочастотные сигналы в тонком слое воздуха, как волновод.

Видимость подзаголовка

Видимость подпомех включает максимальное отношение мощности помех к мощности цели, которое пропорционально динамическому диапазону. Это определяет производительность в сложных погодных условиях и вблизи поверхности земли. $${\displaystyle {\text{dynamic range}}=\min {\begin{cases}{\tfrac {\text{carrier power}}{\text{noise power}}}&{\text{transmit noise, where bandwidth is }}{\tfrac {\text{PRF}}{\text{filter size}}}\\2^{{\text{sample bits}}+{\text{filter size}}}&{\text{receiver dynamic range}}\end{cases}}.}$$

Видимость субпомех — это отношение наименьшего сигнала, который может быть обнаружен, к присутствию более сильного сигнала. $${\displaystyle {\text{subclutter visibility}}={\frac {\text{dynamic range}}{\text{CFAR detection threshold}}}.}$$

Небольшое отражение быстро движущейся цели может быть обнаружено на фоне более крупных медленно движущихся отражений помех, если выполняется следующее: $${\displaystyle {\text{target power}}>{\frac {\text{clutter power}}{\text{subclutter visibility}}}.}$$

Производительность

Уравнение импульсно-доплеровского радара можно использовать для понимания компромиссов между различными ограничениями конструкции, такими как энергопотребление, дальность обнаружения и микроволновые опасности. Это очень простая форма моделирования, которая позволяет оценивать производительность в стерильной среде.

Теоретическая дальность полета следующая.

${\displaystyle R=\left({\frac {P_{\text{t}}G_{\text{t}}A_{\text{r}}\sigma FD}{16\pi ^{2}k_{\text{B}}TBN}}\right)^{\frac {1}{4}},}$

где

R = расстояние до цели,

P _t = мощность передатчика,

G _t = коэффициент усиления передающей антенны,

A _r = эффективная апертура (площадь) приемной антенны,

σ = эффективная площадь рассеяния или коэффициент рассеяния цели,

F = коэффициент распространения диаграммы направленности антенны ,

D = размер фильтра Доплера (передача импульсов в каждом быстром преобразовании Фурье ),

k _B = постоянная Больцмана ,

T = абсолютная температура,

B = полоса пропускания приемника (полосовой фильтр) ,

N = коэффициент шума .

Это уравнение получено путем объединения уравнения радара с уравнением шума и учета внутриполосного распределения шума по нескольким фильтрам обнаружения. Значение D добавляется к стандартному уравнению дальности радара для учета как обработки импульсно-доплеровского сигнала , так и подавления шума передатчика FM .

Диапазон обнаружения увеличивается пропорционально четвертому корню из числа фильтров для заданного энергопотребления. В качестве альтернативы, потребление энергии уменьшается на число фильтров для заданного диапазона обнаружения.

Обработка импульсно-доплеровского сигнала интегрирует всю энергию из всех отдельных отраженных импульсов, которые поступают в фильтр. Это означает, что система обработки импульсно-доплеровского сигнала с 1024 элементами обеспечивает улучшение на 30.103 дБ из-за типа обработки сигнала, который должен использоваться с импульсно-доплеровским радаром. Энергия всех отдельных импульсов от объекта суммируется в процессе фильтрации.

Обработка сигнала для 1024-точечного фильтра повышает производительность на 30.103 дБ, предполагая совместимый передатчик и антенну. Это соответствует увеличению максимального расстояния на 562%.

Эти усовершенствования являются причиной того, что импульсный допплеровский метод так важен для военных целей и астрономии.

Использование отслеживания самолетов

Импульсно-доплеровский радар обнаружения воздушных судов имеет два режима.

• Сканировать
• Отслеживать

Режим сканирования включает в себя частотную фильтрацию, пороговую амплитуду и разрешение неоднозначности. После обнаружения и разрешения отражения импульсно-доплеровский радар автоматически переходит в режим отслеживания объема пространства, окружающего трек.

Режим отслеживания работает как фазовая автоподстройка частоты , где доплеровская скорость сравнивается с перемещением диапазона при последовательных сканированиях. Блокировка указывает на то, что разница между двумя измерениями ниже порогового значения, что может произойти только с объектом, который удовлетворяет ньютоновской механике . Другие типы электронных сигналов не могут создать блокировку. Блокировка не существует ни в одном другом типе радара.

Критерий блокировки должен быть соблюден во время нормальной работы. ^[15]

• Обработка импульсно-допплеровского сигнала § Блокировка

Блокировка устраняет необходимость вмешательства человека, за исключением вертолетов и электронных помех .

Погодные явления подчиняются адиабатическому процессу, связанному с воздушными массами , а не ньютоновской механике , поэтому критерий блокировки обычно не используется для метеорологических радаров.

Обработка импульсно-доплеровского сигнала выборочно исключает отражения с низкой скоростью, так что ниже пороговой скорости не происходит обнаружения. Это исключает помехи, связанные с местностью, погодой, биологическими веществами и механическими помехами , за исключением самолетов-приманок.

Целевой доплеровский сигнал от обнаружения преобразуется из частотной области обратно в звук временной области для оператора в режиме слежения на некоторых радиолокационных системах. Оператор использует этот звук для пассивной классификации целей, например, для распознавания вертолетов и электронного глушения.

Вертолеты

Особое внимание необходимо уделять самолетам с крупными движущимися частями, поскольку импульсно-доплеровский радар работает как фазовая автоподстройка частоты . Концы лопастей, движущиеся со скоростью, близкой к скорости звука, производят единственный сигнал, который можно обнаружить, когда вертолет движется медленно вблизи рельефа и погоды.

Вертолет выглядит как быстро пульсирующий источник шума, за исключением чистой среды без помех. Звуковой сигнал вырабатывается для пассивной идентификации типа воздушного объекта. Микроволновый доплеровский сдвиг частоты, вызванный движением отражателя, попадает в слышимый человеком диапазон звука (20–20 000  Гц ), который используется для классификации целей в дополнение к видам обычного радиолокационного отображения, используемого для этой цели, таким как A-scope, B-scope, C-scope и индикатор RHI. Человеческое ухо может заметить разницу лучше, чем электронное оборудование.

Необходим специальный режим, поскольку информация обратной связи по доплеровской скорости должна быть отделена от радиального движения, чтобы система могла перейти от сканирования к отслеживанию без блокировки.

Аналогичные методы необходимы для разработки информации о путях глушения сигналов и помех, которые не могут удовлетворить критерию блокировки.

Многорежимный

Импульсно-доплеровский радар должен быть многорежимным, чтобы контролировать повороты и пересечение траектории самолета.

В режиме отслеживания импульсно-доплеровский радар должен включать способ изменения доплеровской фильтрации для объема пространства, окружающего трек, когда радиальная скорость падает ниже минимальной скорости обнаружения. Регулировка доплеровского фильтра должна быть связана с функцией отслеживания радара для автоматической регулировки скорости доплеровского отклонения в объеме пространства, окружающего трек.

Без этой функции отслеживание прекратится, поскольку в противном случае сигнал цели будет отклонен фильтром Доплера, когда радиальная скорость приблизится к нулю из-за отсутствия изменения частоты.

Многорежимная работа может также включать в себя непрерывную подсветку для полуактивного радиолокационного самонаведения .

Смотрите также

• Характеристики радиолокационного сигнала (основы радиолокационного сигнала)
• Доплеровский радар (неимпульсный; используется в навигационных системах)
• Метеорологический радар (импульсный с доплеровской обработкой)
• Радар непрерывного излучения (неимпульсный, с чистой доплеровской обработкой)
• Fm-cw радар (неимпульсный, с качающейся частотой, диапазоном и доплеровской обработкой)
• Наложение спектров - причина неоднозначных оценок скорости
• Допплерография - измерение скорости в медицинском ультразвуке. Основано на том же принципе

Внешние ссылки

• Презентация доплеровского радара, в которой подчеркиваются преимущества использования метода автокорреляции
• Раздаточные материалы по импульсно-доплеровскому радару из курса «Введение в принципы и применение радаров» в Университете Айовы
• Современные радиолокационные системы Хамиша Мейкла ( ISBN  1-58053-294-2 )
• Advanced Radar Techniques and Systems под редакцией Гаспаре Галати ( ISBN 0-86341-172-X ) 

Ссылки

1. Тактическая ракетная аэродинамика, том 141. стр. 17. Майкл Дж. Хемш, Американский институт аэронавтики и астронавтики. Американский институт аэронавтики и астронавтики, 1992
2. "AN/APQ-174/186 Многорежимный радар". Raytheon .
3. Лян, Лю; Попеску, Михаил; Скубик, Марджори; Ранц, Мэрилин; Ярдиби, Тарик; Каддихи, Пол (2011). «Автоматическое обнаружение падения на основе сигнатуры движения доплеровского радара». Труды 5-й Международной конференции ICST по всепроникающим вычислительным технологиям для здравоохранения . IEEE PervasiveHealth. doi :10.4108/icst.pervasivehealth.2011.245993. ISBN 978-1-936968-15-2. S2CID  14786782.
4. Пейс 1991, стр. 152.
5. "Clutter Rejection (Pulse Doppler), Radar Systems Engineering". IEEE New Hampshire Section, University of New Hampshire. Архивировано из оригинала 2012-03-31 . Получено 2011-09-04 .
6. "Путь к Nexrad, разработка доплеровского радара в Национальной лаборатории сильных штормов" (PDF) . Национальное управление океанических и атмосферных исследований, Национальная лаборатория сильных штормов. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-21 . Получено 2011-09-04 .
7. "Как работает доплеровский радар?". Доплеровский радар метеорологического маяка. Архивировано из оригинала 2012-03-31 . Получено 2011-09-04 .
8. "Subclutter Visibility and Improvement Factor". Архивировано из оригинала 1 января 2011 г. Получено 29 января 2011 г.
9. "AN/SPS-49 Сверхдальний радиолокационный обсерватория". Федерация американских ученых .
10. «Время задержки и количество попаданий за сканирование». Radartutorial.
11. "Подавление боковых лепестков". Radartutorial.eu.
12. "Подавление боковых лепестков". Массачусетский технологический институт . Архивировано из оригинала 2012-03-31 . Получено 2011-09-06 .
13. "Окно Дольфа-Чебышева". Стэнфордский университет . Получено 29 января 2011 г.
14. "Высокопроизводительный фазовращатель L-диапазона" (PDF) . Получено 2 августа 2011 г.
15. "AWACS Surveillance Radar" (PDF) . Norhrop Grummond. Архивировано из оригинала (PDF) 2009-02-27.

Библиография

• Пейс, Стив (1991). X-Fighters: Экспериментальные и прототипные истребители ВВС США, XP-59 по YF-23 . Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International. ISBN 0-87938-540-5.