펄스 도플러 레이더

펄스-도플러 레이더는 펄스 타이밍 기술을 사용하여 목표물까지의 범위를 결정하고 반환된 신호의 도플러 효과를 사용하여 목표물 속도를 결정하는 레이더 시스템입니다.전자제품의 복잡성으로 인해 이전에는 분리되었던 펄스 레이더와 연속파 레이더의 특징을 결합합니다.

최초의 운용 가능한 펄스 도플러 레이더는 램젯 엔진으로 구동되는 미국의 장거리 초음속 미사일인 CIM-10 보마르크에 있었으며, 이 보마르크는 W40 핵무기로 무장하여 공격 중인 적기 ^[1]전열을 파괴했다.펄스 도플러 시스템은 1960년대부터 전투기에 널리 사용되었다.이전의 레이더는 방향성을 결정하기 위해 범위와 안테나 각도(또는 유사한 수단)를 결정하기 위해 펄스 타이밍을 사용했습니다.그러나, 이것은 레이더 안테나가 아래로 향하지 않을 때만 작동했다. 이 경우 지면에서 반사되는 반사가 다른 물체로부터의 반사를 압도했다.지면이 항공기와 같은 속도로, 그러나 반대 방향으로 움직이면, 도플러 기술은 지면의 귀환을 걸러내 항공기와 차량을 노출시킬 수 있게 한다.이를 통해 펄스 도플러 레이더의 "look-down/shoot-down" 기능이 제공됩니다.군사용 레이더의 두 번째 장점은 전송 전력을 줄이면서 허용 가능한 성능을 달성하여 스텔스 ^[2]레이더의 안전성을 향상시키는 것이다.

펄스 도플러 기법은 기상 레이더에서도 널리 사용되고 있어 레이더가 공기 중 강수 속도에서 풍속을 결정할 수 있다.펄스 도플러 레이더는 레이더 천문학, 원격 감지 및 매핑에 사용되는 합성 개구 레이더의 기초이기도 합니다.항공 교통 관제에서는 항공기와 잡동사니를 구별하는 데 사용됩니다.상기의 종래의 감시 애플리케이션 외에, 펄스 도플러 레이더는, 낙상 위험 평가나 낙상 검출과 같은 의료 분야에, 간호나 임상 ^[3]목적으로 성공적으로 적용되고 있다.

역사

초기의 레이더 시스템은 예상대로 작동하지 않았다.그 이유는 움직이는 물체를 설명하도록 설계되지 않은 시스템의 성능을 저하시키는 도플러 효과로 추적되었다.물체가 빠르게 움직이면 송신 펄스에서 위상 편이가 발생하여 신호가 취소될 수 있습니다.도플러는 검출기의 도플러 보정을 위해 역위상 시프트를 사용해야 하는 이동 표적 표시 시스템에 최대한 해로운 영향을 미친다.

도플러 기상 효과(침전)는 항공기 반사를 가릴 수 있는 기존 레이더와 이동 표적 지시 레이더를 저하시키는 것으로 밝혀졌다.이 현상은 일부 제2차 세계 대전 시스템의 기밀 해제 이후 1950년대에 기상 레이더에 사용하기 위해 적용되었다.

펄스 도플러 레이더는 제2차 세계대전 중 펄스 반복 주파수를 높여 한계를 극복하기 위해 개발됐다.이를 위해서는 클라이스트론, 이동파관, 고체 소자의 개발이 필요했다.초기 펄스 도플러는 일관성이 없는 다른 고출력 마이크로파 증폭 장치와 호환되지 않았지만, 반환된 에코와 비교하기 위해 각 송신 펄스의 위상을 기록하는 보다 정교한 기술이 개발되었습니다.

군사 시스템의 초기 예로는 성능 저하가 없는 허리케인 조건에서 작동하기 위해 1950년대에 개발된 AN/SPG-51B가 있다.

휴즈 AN/ASG-18 사격통제시스템은 미국 공군과 이후 록히드 YF-12를 위해 계획된 북미 XF-108 레이피어 요격기를 위한 공중 레이더/결합 시스템의 프로토타입이었다.미국 최초의 펄스 도플러 ^[4]레이더인 이 시스템은 하향/추적 기능을 가지고 있으며 한 번에 하나의 목표물을 추적할 수 있습니다.

날씨, 왕겨, 지형, 비행 기술, 그리고 스텔스는 항공기를 레이더로부터 숨기기 위해 사용되는 일반적인 전술이다.펄스 도플러 레이더는 이러한 약점을 제거합니다.

디지털 컴퓨터가 설계에 통합되면서 항공기에 펄스 도플러 레이더를 사용하는 것이 가능해졌다.펄스 도플러는 1970년대 중반까지 대부분의 현대 군용기에서 공대공 미사일 시스템을 지원하는 하향/추적 기능을 제공했다.

원칙

범위 측정

펄스 도플러 시스템은 전파 에너지의 펄스를 송신하고 물체의 반사를 수신할 때까지의 경과 시간을 측정하여 물체까지의 범위를 측정합니다.전파는 빛의 속도로 이동하기 때문에 물체까지의 거리는 경과시간에 빛의 속도를 곱한 값으로 거기와 뒤로 2를 나눈 값이다.

속도 측정

펄스-도플러 레이더는 도플러 효과를 기반으로 하며, 범위 내에서 움직이면 목표에서 반사된 신호에 대한 주파수 이동이 발생합니다.

${\displaystyle {\text{Doppler frequency}}={text{text{송신 주파수}}\times{text{c}}{C}}}.}$

펄스 도플러 레이더 작동에는 반지름 속도가 필수적입니다.리플렉터가 각 송신 펄스 사이를 이동할 때 반환되는 신호는 펄스 간에 위상차 또는 위상차이가 발생합니다.이 때문에 반사체는 반사신호에 도플러 변조를 일으킵니다.

펄스 도플러 레이더는 이 현상을 이용하여 성능을 향상시킵니다.

동일한 스캔 볼륨에서 연속적으로 돌아오는 펄스의 진폭은 다음과 같습니다.

$(\displaystyle I=)I_{0}\sin \leftfrac {4\pi(x_{0}+v\Delta t)}{\sinda }}\right)=I_{0}\sin(\Theta_{0}+\Delta\Theta),}$

어디에

${\displaystyle {x\mathrm{}}_{}}$ 0$({$은 목표물까지의 거리 레이더입니다.

$§$ $(\displaystyle$ \langda$)$는 레이더 파장입니다.

$δ$t $\displaystyle \Delta$ t는 두 펄스 사이의 시간입니다.

그렇게

$(\displaystyle \Delta \Theta = flac {4\pi v\Delta t}{\displayda }).}$

이를 통해 레이더는 확산 스펙트럼을 사용하여 물체를 분리하여 서로 다른 신호를 분리함으로써 동일한 공간에 위치한 여러 물체로부터 반사를 분리할 수 있습니다.

$({displaystyle v=targetspeed}}=targetfrac {4\pi \Delta t}}$

여기서 $\delta {\displaystyle \mathrm{}}$ \$display$ \$Delta \Theta }$는 범위 운동에 의해 유도되는 위상 이동입니다.

혜택들

펄스 도플러 항공기 감지 시스템에서 제거 속도를 선택할 수 있으므로 이 속도 이하의 속도는 감지되지 않습니다.1도 안테나 빔은 10마일(16km) 범위의 수백만 평방피트의 지형을 비추며, 도플러를 사용하지 않을 경우 수평선 또는 수평선 아래에서 수천 개의 탐지를 생성합니다.

펄스 도플러 레이더는 다음과 같은 신호 처리 기준을 사용하여 느리게 움직이는 물체에서 원치 않는 신호를 제외합니다.이를 클러터 ^[5]거부라고도 합니다.제거 속도는 일반적으로 일반적인 풍속(10~100마일/시 또는 15~150km/시) 바로 위에 설정됩니다.기상 ^[6]레이더의 경우 속도 임계값이 훨씬 낮습니다.

${\displaystyle\left\vert {{\text{Doppler frequency}}\times {\text{transmit frequency}}}:{\text{속도 임계값}}}.}$

공중 펄스-도플러 레이더에서 속도 임계값은 지면에 상대적인 항공기 속도에 의해 상쇄된다.

${\displaystyle \left \vert {\text {{Doppler frequency}\times C}}}-{\text {ground speed}\times \cos \Theta \right\vert >{\t},$

여기서$\delta {\displaystyle \mathrm{}}$ \$displaystyle \Theta }$는 안테나 위치와 항공기 비행 궤적 사이의 각도 오프셋입니다.

표면 반사는 거의 모든 레이더에 나타납니다.지상 레이더 근처의 반경 약 25마일(40km) 이내의 원형 영역에 지상 잡동사니가 나타난다.이 거리는 공중레이더와 우주레이더에서 훨씬 더 확장된다.지구 표면, 건물, 초목에서 반사되는 전파 에너지로 인한 잡동사니.클러터는 항공기와 ^[7]우주선을 탐지하고 보고하기 위한 레이더 내의 날씨를 포함한다.

Clutter는 펄스-진폭 시간 영역 레이더에 취약성 영역을 생성합니다.비도플러 레이더 시스템은 과도한 허위 경보로 인해 지상을 직접 가리킬 수 없으며, 이는 컴퓨터와 운영자를 압도한다.과부하를 방지하기 위해 감도를 클러터 부근에서 줄여야 합니다.이 취약성은 수평선 위의 빔 폭 몇 개 저고도 영역에서 시작하여 아래로 확장됩니다.이것은 또한 기상 현상과 관련된 움직이는 공기의 부피 전체에 존재한다.

Pulse-Doppler 레이더는 다음과 같이 이를 보정합니다.

• 컴퓨터를 과부하시키지 않고 감도를 낮추지 않고 레이더 안테나를 직접 지면을 향할 수 있습니다.
• 지형 및 날씨 근처의 작은 물체를 감지하기 위한 펄스-진폭 시간 영역 레이더와 관련된 취약 영역을 채웁니다.
• 서브클러터 ^[8]가시성을 향상시켜 MTI(이동 대상 표시) 대비 탐지 범위를 300% 이상 늘립니다.

룩다운/슈트다운 기능을 위해서는 약 60dB의 클러터 제거 기능이 필요하며, 펄스 도플러는 이 요건을 충족할 수 있는 유일한 전략입니다.이를 통해 저고도 및 저수평 환경과 관련된 취약성을 제거할 수 있습니다.

펄스 압축 및 MTI(Moving Target Indicator)는 최대 25dB의 서브클러터 가시성을 제공합니다.MTI 안테나 빔은 과도한 허위 알람환율을 피하기 위해 수평선 상공을 겨냥하여 시스템을 취약하게 만듭니다.항공기와 일부 미사일은 탐지(지구의 낮잠)를 피하기 위해 레이더 아래로 비행하는 기술을 사용하여 이러한 약점을 이용합니다.이 비행 기술은 펄스 도플러 레이더에 대해 효과적이지 않습니다.

펄스 도플러는 지형, 해수면, 기상 부근을 비행하는 미사일과 저관측성 항공기를 탐지할 때 유리합니다.

가청 도플러 및 대상 크기는 트랜스폰더 신호에서 아군 또는 적을 식별할 수 없는 경우 수동형 차량 유형 분류를 지원합니다.Medium Pulse Repeation Frequency(PRF; 중간 펄스 반복 주파수) 반사 마이크로파 신호는 초당 1,500 ~15,000 사이클로 음성이 들립니다.이것은 헬리콥터는 헬리콥터, 제트기는 제트기, 프로펠러 항공기는 프로펠러 같은 소리를 낸다는 것을 의미한다.움직이는 부품이 없는 항공기는 신호음을 낸다.목표물의 실제 크기는 가청 ^{[citation needed]}신호를 사용하여 계산할 수 있습니다.

손해

목표 범위가 그래픽의 빨간색 선 위에 있을 경우 모호성 처리가 필요하며, 따라서 스캔 시간이 늘어납니다.

Exocet, Harpoon, Kitchen 및 공대공 미사일과 같이 음속 이상으로 이동하는 차량이 몇 초마다 1.6km(1마일)씩 이동할 수 있기 때문에 일부 시스템에서는 스캔 시간이 매우 중요합니다.해당 환경에서 작동하는 시스템의 경우 하늘의 전체 볼륨을 스캔하는 데 걸리는 최대 시간은 약 12초 이내여야 합니다.

Pulse-Doppler 레이더 자체는 팬 빔을 사용하지 않는 한 수평선 위의 전체 공간을 커버하기에는 너무 느릴 수 있습니다.이 접근법은 AN/SPS 49(V)5 초장거리 항공 감시 레이더와 함께 사용되며,^[9] 속도를 높이기 위해 고도 측정을 희생합니다.

펄스 도플러 안테나 동작은 적어도 3개의 서로 다른 PRF로부터의 모든 리턴 신호를 최대 예상 검출 범위로 처리할 수 있도록 충분히 느려야 합니다.이를 드웰 ^[10]타임이라고 합니다.펄스 도플러용 안테나 모션은 MTI를 사용하는 레이더만큼 느려야 합니다.

펄스 도플러를 포함한 검색 레이더는 일반적으로 이중 모드입니다.이는 펄스 도플러가 거짓 경보 발생률이 높은 지역(수평 또는 그 이하 및 날씨)에 사용될 때 최고의 성능을 발휘하는 반면, 기존 레이더는 거짓 경보 발생률이 낮은 빈 공간(맑은 하늘이 있는 수평선 위)에서 더 빠르게 스캔하기 때문입니다.

레이더 안테나에 의해 도입된 바람직하지 않은 위상 편이 서브클러터 가시성에 대한 성능 측정을 저하시킬 수 있기 때문에 안테나 유형은 멀티 모드 레이더에 대한 중요한 고려 사항입니다.

신호 처리

펄스 도플러의 신호 처리 향상 기능을 통해 작고 느린 대형 리플렉터에 근접한 고속 물체를 검출할 수 있습니다.이를 실현하기 위해서는 송신기가 일관성이 있어야 하며 검출 간격 동안 낮은 위상 노이즈를 생성해야 하며 수신기는 큰 순간 다이내믹 레인지를 가져야 합니다.

• 펄스 도플러 신호 처리 상세 설명

펄스 도플러 신호 처리에는 진정한 범위와 속도를 식별하기 위한 모호성 해결도 포함됩니다.

• 모호성 해결 상세 설명

복수의 PRF 로부터 수신한 신호를 비교하고, 레인지 애매성 해결 프로세스를 사용해 진정한 레인지를 판별합니다.

• 범위 모호성 해결 상세 설명

수신된 신호도 주파수 모호성 해결 프로세스를 사용하여 비교됩니다.

• 주파수 모호성 해결 상세 설명

범위 해상도

범위 분해능은 레이더가 두 개의 이산 반사를 감지할 수 있기 전에 동일한 속도로 이동하는 두 물체 사이의 최소 범위 간격입니다.

${\displaystyle {text {range resolution}} = scfrac {C} {\text{\text}PRF}}\times({\text{송신펄스간의 샘플수}}}).}$

이 샘플링 한계 외에 전송된 펄스의 지속 시간은 두 대상으로부터의 복귀가 펄스의 다른 부분으로부터 동시에 수신된다는 것을 의미할 수 있습니다.

속도 분해능

속도 분해능은 레이더가 두 개의 이산 반사를 탐지하기 전에 동일한 범위에서 이동하는 두 물체 사이의 최소 반경 속도 차이입니다.

${\displaystyle {text}}=frac {C\times {text}PRF}}{2회 {text{transmit frequency}}\times {text{text{transmit 펄스의 필터 크기}}}}.}$

특별한 배려

펄스-도플러 레이더에는 허용 가능한 성능을 달성하기 위해 충족해야 하는 특수 요구 사항이 있습니다.

펄스 반복 주파수

펄스 도플러는 일반적으로 약 3kHz ~ 30kHz의 중간 펄스 반복 주파수(PRF)를 사용합니다.송신 펄스 사이의 범위는 5km ~50km입니다

범위와 속도는 매체 PRF를 사용하여 직접 측정할 수 없으며, 실제 범위와 속도를 식별하려면 모호성 해결이 필요합니다.도플러 신호는 일반적으로 가청성이 있는 1kHz 이상이기 때문에 중간 PRF 시스템에서 나오는 오디오 신호를 패시브 타깃 분류에 사용할 수 있습니다.

각도 측정

레이더 시스템에는 각도 측정이 필요합니다.트랜스폰더는 일반적으로 펄스 도플러 레이더와 관련되지 않으므로 실제 ^[11][12]작동을 위해서는 사이드 로브 억제가 필요합니다.

추적 레이더 시스템은 각도 오차를 사용하여 레이더 안테나 빔에 수직인 측정을 생성하여 정확도를 향상시킵니다.각도 측정은 일정 기간 동안 평균화되고 반경 이동과 결합되어 짧은 시간 동안 목표 위치를 예측하기에 적합한 정보를 개발합니다.

추적 레이더에 사용되는 두 가지 각도 오류 기술은 모노펄스와 원뿔 스캔입니다.

• 모노펄스 레이더
• 원추형 스캔

일관성

펄스 도플러 레이더는 노이즈가 거의 없는 일관된 발진기가 필요합니다.위상 노이즈는 정지된 물체에 외관상 운동을 발생시킴으로써 서브클러터 가시성 성능을 저하시킵니다.

캐비티 마그네트론 및 크로스 필드 앰프는 이러한 장치에 의해 도입된 노이즈가 검출 성능을 방해하므로 적합하지 않습니다.펄스 도플러에 적합한 유일한 증폭 장치는 klystron, 이동파 튜브 및 솔리드 스테이트 장치입니다.

가리비

펄스 도플러 신호 처리는 스캘핑이라고 불리는 현상을 일으킵니다.이 이름은 탐지 성능에서 퍼낸 일련의 구멍과 연관되어 있습니다.

펄스 도플러 레이더의 스캘핑에는 클러터 제거 필터에 의해 생성된 블라인드 속도가 포함됩니다.모든 공간 볼륨은 3개 이상의 서로 다른 PRF를 사용하여 스캔해야 합니다.두 개의 PRF 검출 방식에는 각각 맹목적인 속도를 갖는 이산 범위 패턴과의 검출 갭이 있습니다.

윈도우 설정

링 아티팩트는 펄스 도플러 레이더에서 검색, 감지 및 모호성 해결에 문제를 일으킵니다.

호출음은 두 가지 방법으로 감소합니다.

우선, 송신 펄스의 형상을 조정해, 전연과 후연을 평활화해, 급격한 변화 없이 RF파워를 증감시킨다.이를 통해 사각파가 아닌 부드러운 끝을 가진 송신 펄스가 생성되므로 목표 반사에 관련된 링잉 현상이 감소합니다.

둘째, 수신 펄스의 형상을 필터에 인가할 때 발생하는 링잉을 최소화하는 윈도 기능을 이용해 조절한다.디지털 시스템에서는 고속 푸리에 변환에 적용되기 전에 각 샘플의 위상 및/또는 진폭을 조정합니다.Dolf-Chebyshev 창은 호출음이 없는 평평한 처리 플로어를 생성하므로 가장 효과적입니다. 그렇지 않으면 잘못된 경보가 ^[13]발생합니다.

안테나

펄스 도플러 레이더는 일반적으로 기계적으로 조준된 안테나 및 활성 위상 배열로 제한됩니다.

도파관과 같은 기계적 RF 구성요소는 진동에 의해 유도되는 위상 이동으로 인해 도플러 변조를 발생시킬 수 있습니다.이로 인해 예상되는 모든 오디오 주파수에서 고출력 기계적 진동을 발생시킬 수 있는 흔들림 테이블을 사용하여 풀 스펙트럼 작동 테스트를 수행해야 하는 요건이 도입됩니다.

도플러는 대부분의 전자조향 위상배열 안테나와 호환되지 않습니다.이는 안테나의 위상 편이 소자가 비호환이며 각 송신 펄스 전후에 위상 편이를 조정해야 하기 때문입니다.스플리어스 위상 시프트는 위상 시프트의 갑작스러운 임펄스에 의해 발생하며, 송신 펄스 사이의 수신 기간에 안착하면 도플러 변조가 정지 클러터에 놓인다.이러한 변조를 수신하면 서브클러터 가시성에 대한 성능 측정값이 손상됩니다.50ns 정도의 위상 시프터 안착 시간이 필요합니다.수신기 샘플링의 시작은 서브클러터 가시성의 각 20dB에 대해 적어도 1개의 위상 시프트 안착 시간 상수(또는 그 이상)를 연기해야 합니다.

1kHz 이상의 PRF에서 작동하는 대부분의 안테나 위상 시프터는 위상 시프터 안착 시간을 수십 나노초로 ^[14]단축하는 등의 특별한 규정이 없는 한 유사 위상 시프트를 발생시킵니다.

다음은 안테나 위상 편이 모듈에 대해 허용되는 최대 안착 시간을 제공합니다.

${\displaystyle T=syslogfrac {1}{e^{\frac\text{SCV}}{20}\times S\text{PRF}}}}}},}$

어디에

T = 위상 시프터 안착 시간,

SCV = 서브컨트롤러 가시성(dB 단위),

S = 각 송신 펄스 사이의 범위 샘플 수,

PRF = 최대 설계 펄스 반복 주파수.

안테나 유형 및 스캔 성능은 멀티 모드 레이더 시스템의 실질적인 고려 사항입니다.

회절

파도와 나무와 같은 처피 표면은 마이크로파 신호를 구부리는 데 적합한 회절 격자를 형성합니다.펄스 도플러는 매우 민감하여 산, 건물 또는 파도 꼭대기에서 회절을 사용하여 시선 방향의 단단한 장애물에 의해 차단되는 빠른 이동 물체를 탐지할 수 있습니다.이는 레이더가 서브클러터 가시성을 상당히 초과한 경우에만 가능한 손실 현상입니다.

굴절과 덕트는 L-밴드 이하의 송신 주파수를 사용하여 수평선을 확장합니다.이것은 회절과는 매우 다릅니다.수평 초과 레이더의 굴절은 지표면 위의 공기 기둥의 가변 밀도를 사용하여 RF 신호를 구부립니다.반전층은 도파로처럼 얇은 공기층에 RF신호를 가두는 과도 대류권 덕트를 생성할 수 있다.

서브터터 가시성

서브터 가시성에는 동적 범위에 비례하는 목표 전력 대비 클러터 전력의 최대 비율이 포함됩니다.이는 악천후 및 지표면 부근에서의 성능을 결정합니다.

${\displaystyle {dynamic range}=\min {\tfrac {case} {\text {noise power}} {\text {noise power}}&{\text {noise power}} {\tfrac {text}PRF}}{\text{filter size}}\2^{\text{sample bits}+{\text{filter size}}}&{\text{receiver dynamic range}}\end{case}}}.}$

서브터 가시성은 신호가 클 때 검출할 수 있는 최소 신호의 비율입니다.

$\displaystyle \ text { text } = spec frac \ text { dynamic range } { \ text {CFAR 검출 임계값}}}.}$

다음과 같은 경우 느리게 움직이는 더 큰 잡동사니 반사가 있을 때 작고 빠르게 움직이는 표적 반사를 감지할 수 있습니다.

${\displaystyle {target power}} {\frac {text {target power}} {\text {target power}} {\text {target power}}}}$

성능

펄스-도플러 레이더 방정식을 사용하여 전력 소비량, 검출 범위 및 마이크로파 안전 위험과 같은 다양한 설계 제약 조건 간의 트레이드오프를 이해할 수 있다.이는 멸균 환경에서 성능을 평가할 수 있는 매우 단순한 형태의 모델링입니다.

이론적 범위 성능은 다음과 같습니다.

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

어디에

R = 목표물까지의 거리,

P_t = 송신기 전력,

G_t = 송신 안테나의 이득,

A_r = 수신 안테나의 유효 개구(면적)

θ = 표적의 레이더 단면 또는 산란 계수

F = 안테나 패턴 전파 계수,

D = 도플러 필터 크기(각 고속 푸리에 변환의 송신 펄스),

K_b = 볼츠만의 상수,

T = 절대 온도,

B = 수신기 대역폭(밴드 통과 필터),

N = 노이즈 수치.

이 방정식은 레이더 방정식을 소음 방정식과 결합하여 여러 탐지 필터에 걸친 대역 내 소음 분포를 고려함으로써 도출된다.값 D는 펄스 도플러 신호 처리 및 송신기 FM 노이즈 감소를 모두 고려하기 위해 표준 레이더 범위 방정식에 추가됩니다.

검출범위는 소정의 소비전력에 대한 필터수의 제4근에 비례하여 증가한다.또는 소정의 검출 범위에서의 파일러 수만큼 소비전력을 저감한다.

펄스 도플러 신호 처리는 필터에 들어가는 개별 반사 펄스의 모든 에너지를 통합합니다.즉, 1024개의 요소를 갖춘 펄스 도플러 신호 처리 시스템은 펄스 도플러 레이더와 함께 사용해야 하는 신호 처리 유형으로 인해 30.103dB의 개선을 제공합니다.물체에서 나오는 모든 개별 펄스의 에너지는 필터링 프로세스에 의해 함께 추가됩니다.

1024 포인트필터의 신호 처리는 송신기와 안테나의 호환성을 전제로 30.103dB의 성능을 향상시킵니다.이는 최대 거리 562% 증가에 해당합니다.

이러한 개선은 펄스 도플러가 군사 및 천문학에 필수적인 이유입니다.

항공기 추적 용도

항공기 탐지를 위한 펄스 도플러 레이더는 두 가지 모드가 있습니다.

• 스캔
• 추적하다

스캔 모드에는 주파수 필터링, 진폭 임계값 지정 및 모호성 해결이 포함됩니다.반사가 감지되고 해결되면 펄스 도플러 레이더는 트랙 주위의 공간 볼륨에 대해 자동으로 추적 모드로 전환됩니다.

트랙 모드는 도플러 속도를 연속 스캔의 범위 이동과 비교하는 위상 잠금 루프와 같이 작동합니다.잠김은 두 측정값의 차이가 임계값 미만임을 나타냅니다. 이 차이는 뉴턴 역학을 만족하는 물체에서만 발생할 수 있습니다.다른 유형의 전자 신호는 잠금을 생성할 수 없습니다.다른 유형의 레이더에는 잠금이 없습니다.

정상 ^[15]작동 중에는 잠금 기준을 충족해야 합니다.

• 펄스 도플러 신호 처리 lock잠금

잠금 장치는 헬리콥터와 전자 교란을 제외하고 사람이 개입할 필요가 없습니다.

기상현상은 뉴턴 역학이 아닌 기단과 관련된 단열과정을 따르기 때문에 기상레이더에는 잠금기준이 사용되지 않는다.

펄스 도플러 신호 처리는 역치 속도 이하의 검출이 발생하지 않도록 저속의 반사를 선택적으로 제외한다.이를 통해 미끼 항공기를 제외하고 지형, 날씨, 생물학적 장애 및 기계적 교란이 제거됩니다.

일부 레이더 시스템에서는 검출의 목표 도플러 신호가 주파수 영역에서 트랙 모드의 오퍼레이터를 위한 시간 영역 사운드로 다시 변환됩니다.작업자는 헬리콥터 및 전자 교란 인식과 같은 수동적 표적 분류에 이 소리를 사용합니다.

헬리콥터

펄스 도플러 레이더는 위상 잠금 루프처럼 작동하기 때문에 대형 이동 부품이 있는 항공기에 대한 특별한 고려가 필요하다.음속 근처로 이동하는 날개 끝은 지형과 날씨 근처에서 헬리콥터가 느리게 움직일 때 감지할 수 있는 유일한 신호를 생성합니다.

헬리콥터는 잡음이 없는 맑은 환경을 제외하고는 빠르게 뛰는 소음 발생기처럼 보인다.공중물체의 종류를 수동적으로 식별하기 위한 가청신호를 생성한다.반사기 동작에 의해 발생하는 마이크로파 도플러 주파수 편이는 A 스코프, B 스코프, C 스코프 및 RHI 표시기와 같은 기존 레이더 디스플레이의 종류에 추가하여 표적 분류에 사용되는 인간의 가청음 범위(20-20,000Hz)에 포함된다.인간의 귀는 전자 장비보다 차이를 더 잘 구별할 수 있을 것이다.

도플러 속도 피드백 정보는 시스템이 잠금 없이 스캔에서 트랙으로 전환할 수 있도록 반경 이동에서 링크를 해제해야 하기 때문에 특수 모드가 필요합니다.

잠금 기준을 충족할 수 없는 방해 신호 및 간섭에 대한 트랙 정보를 개발하기 위해 유사한 기법이 필요합니다.

멀티 모드

펄스 도플러 레이더는 항공기 선회 및 교차 궤적을 처리하기 위해 다중 모드여야 한다.

일단 트랙 모드가 되면, 펄스 도플러 레이더는 반경 속도가 최소 탐지 속도 아래로 떨어질 때 트랙을 둘러싼 공간의 부피에 대해 도플러 필터링을 수정할 수 있는 방법을 포함해야 합니다.도플러 필터 조정은 레이더 트랙 기능과 연계하여 트랙을 둘러싼 공간의 부피 내에서 도플러 제거 속도를 자동으로 조정해야 합니다.

주파수 변화가 없기 때문에 반경 속도가 0에 가까워지면 목표 신호가 도플러 필터에 의해 거부되기 때문에 이 기능이 없으면 추적이 중단됩니다.

멀티 모드 작동에는 반능동 레이더 호밍을 위한 연속파 조명도 포함될 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• 레이더 신호 특성(레이더 신호의 기초)
• 도플러 레이더(펄스 없음, 내비게이션 시스템에 사용)
• 기상 레이더(도플러 처리로 펄스)
• 연속파 레이더(펄스 없는 순수 도플러 처리)
• Fm-cw 레이더(비펄스, 스위프 주파수, 범위 및 도플러 처리)
• 앨리어싱 - 속도 추정치가 애매한 이유
• 도플러 초음파 - 의료용 초음파의 속도 측정.같은 원리로

외부 링크

• 도플러 레이더 프레젠테이션: 자기 상관 기술을 사용하는 이점을 강조합니다.
• 아이오와 대학의 레이더 원리 및 적용 과정 소개의 펄스 도플러 레이더 유인물
• Hamish Meikle의 최신 레이더 시스템 ( ISBN1-58053-294-2)
• Gaspare Galati가 편집한 고급 레이더 기법 및 시스템(ISBN 0-86341-172-X)

레퍼런스

참고 문헌