펄스 반복 주파수
Pulse repetition frequency펄스 반복 주파수(PRF)는 특정 시간 단위로 반복되는 신호의 펄스 수입니다.이 용어는 여러 기술 분야, 특히 레이더에서 사용됩니다.
레이더에서 특정 반송파 주파수의 무선 신호가 켜지거나 꺼집니다. "주파수"라는 용어는 반송파를 의미하며, PRF는 스위치 수를 의미합니다.둘 다 초당 사이클 또는 헤르츠로 측정됩니다.일반적으로 PRF는 주파수보다 훨씬 낮습니다.예를 들어 타입 7 GCI 레이더와 같은 일반적인 제2차 세계대전 레이더는 기본 반송파 주파수가 209MHz(초당 2억900만 사이클)이고 PRF는 초당 300 또는 500펄스였습니다.관련된 척도는 펄스 폭, 즉 각 펄스 동안 송신기가 켜지는 시간입니다.
무선신호의 짧은 펄스를 생성한 후, 수신 유닛이 원거리 타겟으로부터의 신호의 반사를 듣기 위해 송신기가 꺼진다.무선 신호는 목표물에 도달했다가 다시 돌아와야 하므로 필요한 펄스 간 정숙 기간은 레이더가 원하는 범위의 함수입니다.더 긴 범위 신호의 경우 더 긴 기간이 필요하며, 더 낮은 PRF가 필요합니다.반대로, PRF가 높을수록 최대 범위가 짧아지지만, 주어진 시간에 더 많은 펄스, 즉 무선 에너지를 방송합니다.이렇게 하면 반사가 더 강해져 탐지가 더 쉬워집니다.레이더 시스템은 이 두 가지 경쟁 요건의 균형을 맞춰야 한다.
구형 전자 장치를 사용하여 PRF는 일반적으로 특정 값으로 고정되거나 가능한 값의 제한된 집합으로 전환될 수 있다.이를 통해 각 레이더 시스템에 특성 PRF를 제공하여 전자전에서 선박이나 항공기 또는 경우에 따라 특정 유닛과 같은 특정 플랫폼의 유형 또는 클래스를 식별하기 위해 사용할 수 있다.항공기의 레이더 경고 수신기에는 레이더 유형뿐만 아니라 일부 경우에는 작동 모드를 식별할 수 있는 공통 PRF 라이브러리가 포함된다.이를 통해 예를 들어 SA-2 SAM 배터리가 "잠겼을 때" 조종사에게 경고를 할 수 있었다.최신 레이더 시스템은 일반적으로 PRF, 펄스 폭 및 반송파 주파수를 원활하게 변경할 수 있어 식별이 훨씬 더 어렵습니다.
음파탐지기 및 레이더 시스템에는 펄스 시스템과 마찬가지로 PRF가 있습니다.음파 탐지기의 경우 펄스 반복률(PRR)이라는 용어가 더 일반적이지만 동일한 개념을 나타냅니다.
서론
전자기파(예: 전파 또는 광)는 개념적으로 순수한 단일 주파수 현상인 반면, 펄스는 수학적으로 특정 진폭, PRR, 기본 주파수, 위상 특성, et cetera(푸리에 분석 참조)의 펄스열을 생성하는 상호작용에서 합하고 무효화하는 다수의 순수 주파수로 구성된다고 생각할 수 있다.첫 번째 용어(PRF)는 장치 기술 문헌(전기 공학 및 일부 과학)에서 더 일반적이며, 후자(PRR)는 군사 우주 용어(특히 미국 군사 용어) 및 레이더 및 음파 탐지 시스템의 훈련 및 기술 매뉴얼과 같은 장비 사양에서 더 일반적으로 사용됩니다.
PRF(또는 PRR)의 역수를 Pulse Repeation Time(PRT; 펄스 반복 시간), Pulse Repeation Interval(PRI; 펄스 반복 간격) 또는 Inter-Pulse Period(IPP; 인터펄스 주기)라고 하는데, 이는 한 펄스의 시작에서 다음 펄스의 시작까지의 경과 시간입니다.IPP 용어는 일반적으로 디지털로 처리할 PRT 기간의 양을 나타낼 때 사용됩니다.각 PRT에는 일정한 수의 범위 게이트가 있지만 모든 게이트가 사용되는 것은 아닙니다.예를 들어 APY-1 레이더는 고정 50개의 범위 게이트를 가진 128개의 IPP를 사용하여 FFT를 사용하여 128개의 도플러 필터를 생성했습니다.5개의 PRF 각각에 있는 다른 레인지 게이트 수는 모두 50개 미만입니다.
레이더 기술 내에서 PRF는 [1]레이더가 정확하게 결정할 수 있는 최대 목표 범위(Rmax)와 최대 도플러 속도(Vmax)를 결정하기 때문에 중요하다.반대로 PRR/PRF가 높으면 잠망경이나 빠르게 움직이는 비산물과 같은 더 가까운 물체의 표적 식별을 강화할 수 있다.따라서 탐색 레이더에 낮은 PRR을 사용하고 사격 통제 레이더에 매우 높은 PRF를 사용할 수 있습니다.많은 이중 목적 및 항법 레이더(특히 가변 PRR을 갖춘 해군 설계)는 숙련된 작업자가 레이더 사진을 개선하고 명확하게 하기 위해 PRR을 조정할 수 있도록 한다. 예를 들어, 파도 작용이 잘못된 귀환을 발생시키는 거친 바다 상태에서는 일반적으로 덜 복잡하거나 현저한 경관 특징(예: cll)에서 더 나은 귀환 신호를 생성한다.iff).
정의.
Pulse Repeation Frequency(PRF; 펄스 반복 주파수)는 펄스 활동이 초당 발생하는 횟수입니다.
이는 다른 유형의 파형을 설명하는 데 사용되는 초당 사이클과 유사합니다.
PRF는 펄스파의 특성인 시간 T(\에 반비례합니다.
반비례합니다. 
PRF는 일반적으로 다음 펄스가 발생하기 전에 펄스가 이동하는 거리인 펄스 간격과 관련이 있습니다.
물리
PRF는 특정 물리 현상에 대한 측정을 수행하는 데 중요합니다.
예를 들어 회전속도를 측정하기 위해 타코미터는 조정 가능한 PRF를 가진 스트로보 빛을 사용할 수 있다.스트로보 조명의 PRF는 회전하는 물체가 정지한 것처럼 보일 때까지 낮은 값에서 위로 조정됩니다.그러면 회전 속도계의 PRF가 회전 물체의 속도와 일치합니다.
다른 유형의 측정에는 빛, 마이크로파 및 음성 전송에서 반사된 에코 펄스의 지연 시간을 사용한 거리가 포함됩니다.
측정.
PRF는 거리를 측정하는 시스템과 장치에 매우 중요합니다.
PRF가 다르면 시스템은 매우 다른 기능을 수행할 수 있습니다.
레이더 시스템은 타깃으로부터 반사된 무선주파수 전자신호를 이용하여 타깃에 관한 정보를 결정한다.
레이더 작동에는 PRF가 필요합니다.이는 송신기 펄스가 공기 또는 우주로 전송되는 속도입니다.
범위의 모호성
레이더 시스템은 다음과 같은 관계에 의해 펄스 송수신 사이의 시간 지연을 통해 범위를 결정합니다.
정확한 범위 결정을 위해 다음 펄스를 전송하기 전에 펄스를 전송하고 반사해야 합니다.이로 인해 다음과 같은 최대 명확한 범위 제한이 발생합니다.
최대 범위는 탐지된 모든 대상에 대한 범위 모호성도 정의합니다.펄스 레이더 시스템의 주기적인 특성 때문에 일부 레이더 시스템에서는 단일 PRF를 사용하여 최대 범위의 정수 배수로 분리된 목표물 간의 차이를 결정하는 것이 불가능하다.보다 정교한 레이더 시스템은 서로 다른 주파수에서 동시에 또는 PRT가 변경되는 단일 주파수에서 여러 PRF를 사용함으로써 이 문제를 회피한다.
범위 모호성 해결 프로세스는 PRF가 이 한계를 초과할 때 참 범위를 식별하기 위해 사용됩니다.
낮은 PRF
3kHz 미만의 PRF를 사용하는 시스템은 최소 50km의 거리까지 직접 범위를 측정할 수 있기 때문에 낮은 PRF로 간주됩니다.낮은 PRF를 사용하는 레이더 시스템은 일반적으로 명확한 범위를 생성한다.
PRF가 3kHz 미만으로 떨어짐에 따라 일관성 한계로 인해 명확한 도플러 처리가 점점 더 어려워지고 있습니다.
예를 들어 펄스 속도가 500Hz인 L-밴드 레이더는 최대 300km의 실제 범위를 탐지하면서 75m/s(170마일/시) 이상의 애매한 속도를 생성합니다.이 조합은 민간 항공기 레이더와 기상 레이더에 적합합니다.
낮은 PRF 레이더는 지형 근처의 항공기 탐지를 방해하는 저속 잡동사니 존재 시 감도를 감소시켰다.일반적으로 지형 근처에서 허용 가능한 성능을 얻으려면 이동 표적 표시기가 필요하지만, 이는 수신기를 복잡하게 만드는 레이더 스캘핑 문제를 야기합니다.항공기와 우주선 탐지를 위한 낮은 PRF 레이더는 기상 현상에 의해 크게 저하되며, 이는 움직이는 표적 표시기를 사용하여 보상될 수 없다.
중간 PRF
범위와 속도는 모두 중간 PRF를 사용하여 식별할 수 있지만, 어느 것도 직접 식별할 수 없다.중간 PRF는 3kHz ~ 30kHz로, 5km ~ 50km의 레이더 범위에 해당합니다.이것은 최대 범위보다 훨씬 작은 애매한 범위입니다.범위 모호성 분해능은 중간 PRF 레이더에서 참 범위를 결정하는 데 사용됩니다.
중간 PRF는 군사 시스템의 하향/추적 기능에 필요한 펄스 도플러 레이더와 함께 사용됩니다.도플러 레이더 복귀는 일반적으로 속도가 음속을 초과할 때까지 모호하지 않습니다.
진정한 범위와 속도를 식별하려면 모호성 해결이라는 기술이 필요합니다.도플러 신호는 1.5kHz와 15kHz 사이에 있으며, 따라서 중간 PRF 레이더 시스템의 오디오 신호를 수동적 표적 분류에 사용할 수 있습니다.
예를 들어 듀티 사이클이 3.3%인 10kHz의 PRF를 사용하는 L 밴드 레이더 시스템은 450km(30 * C / 10,000km/s)까지의 실제 범위를 식별할 수 있습니다.이것은 계측된 범위입니다.명확한 속도는 1,500m/s(3,300마일/시)이다.
10 kHz의 PRF를 사용하는 L-밴드 레이더의 명확한 속도는 1,500 m/s (3,300 마일/시) (10,000 x C / (2 x 10^9)이다.밴드 패스 필터가 신호를 수신할 경우 (1,500/0.033) 45,000 m/s 이하로 이동하는 물체에 대해 진정한 속도를 찾을 수 있습니다.
중간 PRF에는 중복 검출 스킴이 필요한 고유한 레이더 스캘핑 문제가 있습니다.
높은 PRF
30kHz 이상의 PRF를 사용하는 시스템은 L 대역에서 최대 4.5km/s까지 직접 속도를 측정할 수 있지만 범위 분해능이 더 어려워지기 때문에 인터럽트 연속파(ICW) 레이더로 더 잘 알려져 있습니다.
높은 PRF는 근접 퓨즈 및 법 집행 레이더와 같이 근접 성능이 필요한 시스템으로 제한됩니다.
예를 들어 30kHz PRF를 사용하여 송신 펄스 사이의 대기 단계에서 30개의 샘플을 채취한 경우, 1마이크로초 샘플(30 x C / 30,000km/s)을 사용하여 최대 150km까지 실제 범위를 결정할 수 있습니다.이 범위를 초과하는 반사체는 탐지할 수 있지만 실제 범위를 식별할 수 없습니다.
이러한 펄스 주파수에서 송신 펄스 간에 여러 샘플을 채취하는 것이 점점 더 어려워지기 때문에 범위 측정이 짧은 [2]거리로 제한됩니다.
소나
음파 탐지 시스템은 매체가 액체 또는 공기이며 신호의 주파수가 오디오 또는 초음속이라는 점을 제외하면 레이더와 매우 유사합니다.레이더와 마찬가지로 주파수가 낮을수록 상대적으로 높은 에너지를 더 먼 거리에서 전파하고 분해능력은 떨어진다.주파수가 높을수록 감쇠 속도가 빨라져 주변 물체의 분해능이 높아집니다.
신호는 매체(거의 항상 물)에서 음속으로 전파되며 최대 PRF는 검사 대상 물체의 크기에 따라 달라집니다.예를 들어 물 속 음속은 1,497m/s이고 인체의 두께는 약 0.5m이므로 인체의 초음파 영상의 PRF는 약 2kHz(1,497/0.5) 미만이어야 한다.
또 다른 예로, 바다의 깊이는 약 2km이기 때문에 해저에서 소리가 돌아오는 데 1초가 걸린다.이러한 이유로 음파 탐지기는 매우 느린 기술로 PRF가 매우 낮습니다.
레이저
광파는 레이더 주파수로 사용할 수 있으며, 이 경우 시스템을 라이더라고 합니다.이는 'LIGHT Detection And Ranging'의 줄임말로 이니셜리즘 'RADIAR'의 본래 의미인 'RADIO Detection And Ranging'과 유사하다.두 단어 모두 그 이후 일반적으로 사용되는 영어 단어가 되었고, 따라서 이니셜이 아닌 약어이다.
레이저 범위 또는 기타 광신호 주파수 범위 탐지기는 훨씬 높은 주파수에서 레이더와 동일하게 작동합니다.비레이저 광검출은 자동화된 기계 제어 시스템(예: 차고 문을 제어하는 전동 눈, 컨베이어 선별 게이트 등)에 광범위하게 활용되며, 맥박수 검출과 범위를 사용하는 시스템은 휴먼 인터페이스의 벨과 휘파람 없이 레이더와 동일한 시스템 유형으로 심장에 있다.
낮은 무선 신호 주파수와 달리, 빛은 C-밴드 탐색 레이더 신호처럼 지구의 곡선을 돌거나 전리층에서 반사되지 않으므로, 라이다는 고주파 레이더 시스템과 같은 가시선에서만 유용합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ "Pulse Repetition Frequency". Radartutorial.
- ^ "Continuous Wave Radar". Retrieved January 29, 2011.[영구 데드링크]
