La freqüència de repetició d'impulsos (PRF) és el nombre d'impulsos d'un senyal repetitiu en una unitat de temps específica. El terme s'utilitza en diverses disciplines tècniques, en particular en el radar.
En un radar, un senyal de ràdio d'una freqüència portadora particular s'activa i desactiva; el terme "freqüència" fa referència a la portadora, mentre que la PRF fa referència al nombre d'interruptors. Ambdues es mesuren en termes de cicles per segon, o hertzs. La PRF normalment és molt inferior a la freqüència. Per exemple, un radar típic de la Segona Guerra Mundial com el radar GCI Tipus 7 tenia una freqüència portadora bàsica de 209 MHz (209 milions de cicles per segon) i una PRF de 300 o 500 polsos per segon. Una mesura relacionada és l'amplada del pols, la quantitat de temps que el transmissor està encès durant cada pols.
Després de produir un breu pols de senyal de ràdio, el transmissor s'apaga perquè les unitats receptores detectin les reflexions d'aquest senyal en objectius distants. Com que el senyal de ràdio ha de viatjar fins a l'objectiu i tornar, el període de silenci entre polsos requerit és una funció de l'abast desitjat del radar. Es requereixen períodes més llargs per a senyals de major abast, cosa que requereix PRF més baixes. Per contra, les PRF més altes produeixen abastos màxims més curts, però emeten més polsos i, per tant, energia de ràdio, en un temps determinat. Això crea reflexions més fortes que faciliten la detecció. Els sistemes de radar han d'equilibrar aquests dos requisits contraposats.
Utilitzant electrònica antiga, les PRF generalment es fixaven a un valor específic o es podien canviar entre un conjunt limitat de valors possibles. Això dóna a cada sistema de radar una PRF característica, que es pot utilitzar en la guerra electrònica per identificar el tipus o la classe d'una plataforma particular, com ara un vaixell o un avió, o en alguns casos, una unitat particular. Els receptors d'alerta de radar en avions inclouen una biblioteca de PRF comunes que poden identificar no només el tipus de radar, sinó també en alguns casos el mode de funcionament. Això permetia avisar els pilots quan una bateria SAM SA-2 s'havia "bloquejat", per exemple. Els sistemes de radar moderns generalment són capaços de canviar suaument la seva PRF, l'amplada del pols i la freqüència portadora, cosa que dificulta molt la identificació.
Els sistemes sonar i lidar també tenen PRF, com qualsevol sistema pulsat. En el cas del sonar, el terme freqüència de repetició d'impulsos (PRR) és més comú, tot i que es refereix al mateix concepte.
Introducció Les ones electromagnètiques (per exemple, de ràdio o de llum) són conceptualment fenòmens purs d'una sola freqüència, mentre que els polsos es poden considerar matemàticament com a compostos per diverses freqüències pures que sumen i s'anul·len en interaccions que creen un tren de polsos de les amplituds específiques, PRR, freqüències base, característiques de fase, etc. (vegeu Anàlisi de Fourier). El primer terme (PRF) és més comú en la literatura tècnica de dispositius (enginyeria elèctrica i algunes ciències), i el segon (PRR) s'utilitza més habitualment en la terminologia aeroespacial militar (especialment la terminologia de les forces armades dels Estats Units) i en les especificacions d'equips, com ara manuals de formació i tècnics per a sistemes de radar i sonar.
El recíproc de PRF (o PRR) s'anomena temps de repetició d'impulsos (PRT), interval de repetició d'impulsos (PRI) o període entre impulsos (IPP), que és el temps transcorregut des del començament d'un impuls fins al començament del següent impuls. El terme IPP s'utilitza normalment quan es refereix a la quantitat de períodes PRT que s'han de processar digitalment. Cada PRT té un nombre fix de portes de distància, però no s'utilitzen totes. Per exemple, el radar APY-1 utilitzava 128 IPP amb un nombre fix de 50 portes de distància, produint 128 filtres Doppler utilitzant una FFT. El nombre diferent de portes de distància a cadascun dels cinc PRF és inferior a 50.
Dins de la tecnologia del radar, la PRF és important, ja que determina la distància màxima de l'objectiu (Rmàx) i la velocitat Doppler màxima ( V màx ) que el radar pot determinar amb precisió. Per contra, una PRR/PRF alta pot millorar la discriminació d'objectius d'objectes més propers, com ara un periscopi o un míssil de moviment ràpid. Això porta a l'ús de PRR baixes per al radar de cerca i PRF molt altes per als radars de control de foc. Molts radars de doble propòsit i de navegació, especialment els dissenys navals amb PRR variables, permeten a un operador expert ajustar la PRR per millorar i aclarir la imatge del radar, per exemple, en mal estat de la mar on l'acció de les onades genera falsos retorns i, en general, per a menys desordre o potser un millor senyal de retorn des d'un element paisatgístic prominent (per exemple, un penya-segat).
Definició La freqüència de repetició d'impulsos (PRF) és el nombre de vegades que es produeix una activitat pulsada cada segon.
Això és similar al cicle per segon que s'utilitza per descriure altres tipus de formes d'ona.
La PRF és inversament proporcional al període de temps que és la propietat d'una ona pulsada.
La PRF s'associa normalment amb l'espaiat dels polsos, que és la distància que recorre el pols abans que es produeixi el següent pols.
Física La PRF és crucial per obtenir mesures de certs fenòmens físics.
Per exemple, un tacòmetre pot utilitzar una llum estroboscòpica amb una PRF ajustable per mesurar la velocitat de rotació. La PRF de la llum estroboscòpica s'ajusta cap amunt des d'un valor baix fins que l'objecte en rotació sembla que s'atura. La PRF del tacòmetre coincidiria llavors amb la velocitat de l'objecte en rotació.
Altres tipus de mesures impliquen la distància utilitzant el temps de retard per als polsos d'eco reflectits de la llum, les microones i les transmissions de so.
Mesura La PRF és crucial per a sistemes i dispositius que mesuren distàncies.
Radar Làser mesurador Sonar
Diferents PRF permeten que els sistemes realitzin funcions molt diferents.
Un sistema de radar utilitza un senyal electromagnètic de radiofreqüència reflectit per un objectiu per determinar informació sobre aquest objectiu.
La PRF és necessària per al funcionament del radar. Aquesta és la velocitat a la qual els polsos del transmissor s'envien a l'aire o a l'espai.
Ambigüitat de rang miniatura|Un objectiu real entre 100 km o un ressò de segon escombrat en una distància de 400 quilòmetres Un sistema de radar determina l'abast a través del retard de temps entre la transmissió i la recepció d'impulsos mitjançant la relació:
Per a una determinació precisa de l'abast, s'ha de transmetre i reflectir un pols abans que es transmeti el següent pols. Això dóna lloc al límit màxim d'abast inequívoc:
L'abast màxim també defineix una ambigüitat d'abast per a tots els objectius detectats. A causa de la naturalesa periòdica dels sistemes de radar pulsats, és impossible que algun sistema de radar determini la diferència entre objectius separats per múltiples enters de l'abast màxim utilitzant una sola PRF. Els sistemes de radar més sofisticats eviten aquest problema mitjançant l'ús de múltiples PRF, ja sigui simultàniament en diferents freqüències o en una sola freqüència amb una PRT canviant.
El procés de resolució d'ambigüitat de rang s'utilitza per identificar el rang real quan la PRF està per sobre d'aquest límit.
PRF baixa Sistemes que utilitzen PRF inferior a 3 kHz es consideren PRF baixa perquè l'abast directe es pot mesurar a una distància d'almenys 50 km. Els sistemes de radar que utilitzen una PRF baixa solen produir un abast inequívoc.
El processament Doppler inequívoc esdevé un repte creixent a causa de les limitacions de coherència a mesura que la PRF cau per sota de 3 kHz.
Per exemple, un radar de banda L amb la freqüència d'impulsos de 500 Hz produeix una velocitat ambigua per sobre de 75 m/s (170 milles/hora), mentre detecta un abast real de fins a 300 km. Aquesta combinació és adequada per al radar d'aeronaus civils i el radar meteorològic .
Els radars de baixa PRF tenen una sensibilitat reduïda en presència de desordres de baixa velocitat que interfereixen amb la detecció d'aeronaus a prop del terreny. L'indicador d'objectius mòbils generalment es requereix per a un rendiment acceptable a prop del terreny, però això introdueix problemes de festonatge del radar que compliquen el receptor. Els radars de baixa PRF destinats a la detecció d'aeronaus i naus espacials es degraden molt pels fenòmens meteorològics, que no es poden compensar amb un indicador d'objectius mòbils.
PRF mitjana L'abast i la velocitat es poden identificar utilitzant la PRF mitjana, però cap de les dues es pot identificar directament. La PRF mitjana és de 3 kHz a 30 kHz, que correspon a l'abast del radar de 5 km a 50 km. Aquest és l'abast ambigu, que és molt més petit que l'abast màxim. La resolució d'ambigüitat d'abast s'utilitza per determinar l'abast real en un radar PRF mitjà.
La PRF mitjana s'utilitza amb el radar Pulse-Doppler, que és necessari per a la capacitat de visualització/descens en sistemes militars. El retorn del radar Doppler generalment no és ambigu fins que la velocitat supera la velocitat del so.
Es requereix una tècnica anomenada resolució d'ambigüitat per identificar l'abast i la velocitat reals. Els senyals Doppler es troben entre 1,5 kHz i 15 kHz, que és audible, de manera que els senyals d'àudio dels sistemes de radar de PRF mitjana es poden utilitzar per a la classificació passiva d'objectius.
Per exemple, un sistema de radar de banda L que utilitza una PRF de 10 kHz amb un cicle de treball del 3,3% pot identificar un abast real fins a una distància de 450 km (30 * C / 10.000 km/s). Aquest és l'interval instrumentat. La velocitat inequívoca és de 1.500 m/s (3.300 milles/hora).
La velocitat inequívoca d'un radar de banda L utilitzant una PRF de 10 kHz seria 1.500 m/s (3.300 milles/hora) (10.000 x C / (2 x 10^9)). La velocitat real es pot trobar per a objectes que es mouen per sota dels 45.000 m/s si el filtre passa-banda admet el senyal (1.500/0,033).
El PRF mitjà té problemes únics de festonatge de radar que requereixen esquemes de detecció redundants.
PRF alta Sistemes que utilitzen PRF superior a 30 kHz més coneguda com a radar d'ona contínua interrompuda (ICW) perquè la velocitat directa es pot mesurar fins a 4,5 km/s a la banda L, però la resolució de distància esdevé més difícil.
Una PRF alta està limitada a sistemes que requereixen un rendiment proper, com ara fusibles de proximitat i radars de les forces de l'ordre .
Per exemple, si es prenen 30 mostres durant la fase de repòs entre els polsos de transmissió utilitzant un sensor de 30 PRF de kHz, aleshores l'abast real es pot determinar fins a un màxim de 150 km utilitzant mostres d'1 microsegon (30 x C / 30.000 km/s). Els reflectors més enllà d'aquest rang podrien ser detectables, però no es pot identificar el rang real.
Cada cop és més difícil prendre múltiples mostres entre polsos de transmissió a aquestes freqüències de pols, de manera que les mesures de distància es limiten a distàncies curtes.
Sonar Els sistemes de sonar funcionen de manera molt similar al radar, excepte que el medi és líquid o aire, i la freqüència del senyal és àudio o ultrasònic. Com el radar, les freqüències més baixes propaguen energies relativament més altes a distàncies més llargues amb menys capacitat de resolució. Les freqüències més altes, que s'esmorteeixen més ràpidament, proporcionen una major resolució dels objectes propers.