पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति

पल्स रिपीटिशन फ्रीक्वेंसी (PRF) एक विशिष्ट समय इकाई में दोहराए जाने वाले सिग्नल की दालों की संख्या है। इस शब्द का प्रयोग कई तकनीकी विषयों में किया जाता है, विशेष रूप से राडार।

रडार में, एक विशेष वाहक आवृत्ति का रेडियो सिग्नल चालू और बंद होता है; आवृत्ति शब्द वाहक को संदर्भित करता है, जबकि PRF स्विच की संख्या को संदर्भित करता है। दोनों को चक्र प्रति सेकंड या हेटर्स ़ के संदर्भ में मापा जाता है। पीआरएफ आम तौर पर आवृत्ति से बहुत कम होता है। उदाहरण के लिए, टाइप 7 जीसीआई रडार की तरह एक विशिष्ट द्वितीय विश्व युद्ध के रडार में 209 मेगाहर्ट्ज (209 मिलियन चक्र प्रति सेकंड) की मूल वाहक आवृत्ति और 300 या 500 पल्स प्रति सेकंड का पीआरएफ था। एक संबंधित माप रडार सिग्नल विशेषताओं # पल्स चौड़ाई है, प्रत्येक पल्स के दौरान ट्रांसमीटर चालू होने की मात्रा।

रेडियो सिग्नल की एक संक्षिप्त पल्स उत्पन्न करने के बाद, ट्रांसमीटर को बंद कर दिया जाता है ताकि रिसीवर यूनिट दूर के लक्ष्यों से उस सिग्नल के प्रतिबिंबों को सुन सकें। चूंकि रेडियो सिग्नल को लक्ष्य से बाहर जाना पड़ता है और फिर से वापस आना पड़ता है, इसलिए आवश्यक इंटर-पल्स शांत अवधि रडार की वांछित सीमा का एक कार्य है। लंबी दूरी के संकेतों के लिए लंबी अवधि की आवश्यकता होती है, जिसके लिए कम PRF की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, उच्च पीआरएफ कम अधिकतम रेंज का उत्पादन करते हैं, लेकिन एक निश्चित समय में अधिक दालों और इस प्रकार रेडियो ऊर्जा का प्रसारण करते हैं। यह मजबूत प्रतिबिंब बनाता है जो पहचान को आसान बनाता है। रडार सिस्टम को इन दो प्रतिस्पर्धी आवश्यकताओं को संतुलित करना चाहिए।

पुराने इलेक्ट्रानिक युद्ध उपयोग करते हुए, PRF आमतौर पर एक विशिष्ट मूल्य के लिए तय किए जाते थे, या संभावित मूल्यों के सीमित सेट के बीच स्विच किए जा सकते थे। यह प्रत्येक रडार प्रणाली को एक विशिष्ट पीआरएफ देता है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक युद्ध में जहाज या विमान जैसे किसी विशेष मंच के प्रकार या वर्ग की पहचान करने के लिए किया जा सकता है, या कुछ मामलों में, एक विशेष इकाई। विमान में रडार चेतावनी रिसीवर में सामान्य पीआरएफ का एक पुस्तकालय शामिल होता है जो न केवल रडार के प्रकार की पहचान कर सकता है, बल्कि कुछ मामलों में संचालन के तरीके की भी पहचान कर सकता है। उदाहरण के लिए, जब S-75 Dvina|SA-2 SAM बैटरी लॉक हो गई थी, तो इसने पायलटों को चेतावनी दी थी। आधुनिक रडार सिस्टम आम तौर पर अपने पीआरएफ, पल्स चौड़ाई और वाहक आवृत्ति को आसानी से बदलने में सक्षम होते हैं, जिससे पहचान करना और अधिक कठिन हो जाता है।

सोनार और LIDAR का सिस्टम में भी PRF होते हैं, जैसा कि किसी स्पंदित सिस्टम में होता है। सोनार के मामले में, स्पंद पुनरावृत्ति दर (पीआरआर) शब्द अधिक सामान्य है, हालांकि यह एक ही अवधारणा को संदर्भित करता है।

परिचय
विद्युत चुम्बकीय (जैसे रेडियो या प्रकाश) तरंगें वैचारिक रूप से शुद्ध एकल आवृत्ति घटनाएँ हैं, जबकि दालों को गणितीय रूप से कई शुद्ध आवृत्तियों से बना माना जा सकता है जो विशिष्ट आयामों, पीआरआर, बेस फ़्रीक्वेंसी की पल्स ट्रेन बनाने वाली बातचीत में योग और अशक्त करती हैं। चरण की विशेषताएं, वगैरह (फूरियर विश्लेषण देखें)। डिवाइस तकनीकी साहित्य ( विद्युत अभियन्त्रण और कुछ विज्ञान) में पहला शब्द (पीआरएफ) अधिक आम है, और बाद वाला (पीआरआर) आमतौर पर सैन्य-एयरोस्पेस शब्दावली (विशेष रूप से संयुक्त राज्य सशस्त्र बलों की शब्दावली) और प्रशिक्षण जैसे उपकरण विनिर्देशों में उपयोग किया जाता है। रडार और सोनार सिस्टम के लिए तकनीकी मैनुअल। PRF (या PRR) के गुणक व्युत्क्रम को पल्स रिपीटिशन टाइम (PRT), पल्स रिपीटिशन इंटरवल (PRI), या इंटर-पल्स पीरियड (IPP) कहा जाता है, जो कि एक पल्स की शुरुआत से शुरू होने तक का बीता हुआ समय है। अगली पल्स। डिजिटल रूप से संसाधित होने वाली PRT अवधियों की मात्रा का संदर्भ देते समय IPP शब्द का सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है। प्रत्येक पीआरटी में रेंज गेट्स की एक निश्चित संख्या होती है, लेकिन उनमें से सभी का उपयोग नहीं किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, APY-1 राडार ने 128 IPP का उपयोग निश्चित 50 रेंज गेट्स के साथ किया, एक FFT का उपयोग करके 128 डॉपलर प्रभाव फिल्टर का उत्पादन किया। पांच पीआरएफ में से प्रत्येक पर रेंज गेट्स की अलग-अलग संख्या 50 से कम है।

रडार प्रौद्योगिकी के भीतर PRF महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अधिकतम लक्ष्य सीमा (Rmax) और अधिकतम डॉप्लर वेग (वीmax) जिसे रडार द्वारा सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। इसके विपरीत, एक उच्च पीआरआर/पीआरएफ पेरिस्कोप या तेजी से चलने वाली मिसाइल जैसे निकट वस्तुओं के लक्ष्य भेदभाव को बढ़ा सकता है। यह खोज रडार के लिए कम पीआरआर और अग्नि नियंत्रण रडार के लिए बहुत उच्च पीआरएफ का उपयोग करता है। कई दोहरे उद्देश्य और नेविगेशन रडार-विशेष रूप से परिवर्तनीय पीआरआर के साथ नौसैनिक डिजाइन- एक कुशल ऑपरेटर को रडार तस्वीर को बढ़ाने और स्पष्ट करने के लिए पीआरआर को समायोजित करने की अनुमति देते हैं- उदाहरण के लिए खराब समुद्री राज्यों में जहां तरंग क्रिया गलत रिटर्न उत्पन्न करती है, और सामान्य रूप से कम अव्यवस्था के लिए, या शायद एक प्रमुख परिदृश्य विशेषता (जैसे, एक चट्टान) से बेहतर रिटर्न सिग्नल।

परिभाषा
पल्स रिपीटिशन फ़्रीक्वेंसी (PRF) हर सेकेंड में स्पंदित गतिविधि की संख्या होती है।

यह प्रति सेकंड चक्र के समान है जिसका उपयोग अन्य प्रकार के तरंगों का वर्णन करने के लिए किया जाता है।

पीआरएफ समय अवधि के व्युत्क्रमानुपाती होता है $$ \Tau $$ जो स्पंदित तरंग का गुण है।


 * $$ \Tau = \frac{1}{\text{PRF}}$$

PRF आमतौर पर पल्स स्पेसिंग से जुड़ा होता है, जो कि वह दूरी है जो पल्स अगली पल्स आने से पहले तय करती है।


 * $$ \text{Pulse Spacing} = \frac{\text{Propagation Speed}}{\text{PRF}}$$

भौतिकी
पीआरएफ कुछ भौतिकी घटना के लिए मापन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

उदाहरण के लिए, एक टैकोमीटर घूर्णी वेग को मापने के लिए समायोज्य PRF के साथ स्ट्रोब प्रकाश  का उपयोग कर सकता है। स्ट्रोब लाइट के लिए PRF को एक निम्न मान से ऊपर की ओर समायोजित किया जाता है जब तक कि घूमने वाली वस्तु स्थिर दिखाई न दे। टैकोमीटर का PRF फिर घूमने वाली वस्तु की गति से मेल खाएगा।

अन्य प्रकार के मापन में प्रकाश, माइक्रोवेव और ध्वनि प्रसारण से परावर्तित प्रतिध्वनि दालों के लिए विलंब समय का उपयोग करके दूरी शामिल होती है।

नाप
दूरी मापने वाले सिस्टम और उपकरणों के लिए PRF महत्वपूर्ण है।
 * राडार
 * लेजर रेंज फाइंडर
 * सोनार

विभिन्न पीआरएफ सिस्टम को बहुत भिन्न कार्य करने की अनुमति देते हैं।

एक रडार प्रणाली उस लक्ष्य के बारे में जानकारी निर्धारित करने के लिए एक लक्ष्य से परावर्तित एक रेडियो आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय संकेत का उपयोग करती है।

रडार संचालन के लिए PRF की आवश्यकता होती है। यह वह दर है जिस पर ट्रांसमीटर दालों को हवा या अंतरिक्ष में भेजा जाता है।

रेंज अस्पष्टता
एक रडार सिस्टम संबंध द्वारा पल्स ट्रांसमिशन और रिसेप्शन के बीच समय की देरी के माध्यम से सीमा निर्धारित करता है:


 * $$\text{Range} = \frac{c\tau}{2}$$

सटीक रेंज निर्धारण के लिए अगली पल्स प्रसारित होने से पहले एक पल्स को प्रेषित और प्रतिबिंबित किया जाना चाहिए। यह अधिकतम असंदिग्ध श्रेणी सीमा को जन्म देता है:


 * $$\text{Max Range} = \frac{c\tau_\text{PRT}}{2} = \frac{c}{2\,\text{PRF}} \qquad \begin{cases} \tau_\text{PRT} = \frac{1}{\text{PRF}} \end{cases}$$

अधिकतम सीमा भी सभी ज्ञात लक्ष्यों के लिए एक सीमा अस्पष्टता को परिभाषित करती है। स्पंदित रडार सिस्टम की आवधिक प्रकृति के कारण, कुछ रडार सिस्टम के लिए एकल पीआरएफ का उपयोग करके अधिकतम सीमा के पूर्णांक गुणकों द्वारा अलग किए गए लक्ष्यों के बीच अंतर निर्धारित करना असंभव है। अधिक परिष्कृत रडार प्रणालियां या तो अलग-अलग आवृत्तियों पर एक साथ या बदलते पीआरटी के साथ एकल आवृत्ति पर कई पीआरएफ के उपयोग के माध्यम से इस समस्या से बचती हैं।

पीआरएफ इस सीमा से ऊपर होने पर रेंज अस्पष्टता संकल्प का उपयोग वास्तविक सीमा की पहचान करने के लिए किया जाता है।

कम पीआरएफ
3 किलोहर्ट्ज़ से कम पीआरएफ का उपयोग करने वाले सिस्टम को कम पीआरएफ माना जाता है क्योंकि डायरेक्ट रेंज को कम से कम 50 किमी की दूरी तक मापा जा सकता है। कम पीआरएफ का उपयोग करने वाले रडार सिस्टम आमतौर पर स्पष्ट सीमा का उत्पादन करते हैं।

सुसंगतता सीमाओं के कारण स्पष्ट डॉपलर प्रसंस्करण एक बढ़ती हुई चुनौती बन जाती है क्योंकि PRF 3 kHz से कम हो जाता है।

उदाहरण के लिए, 500 हर्ट्ज पल्स रेट वाला एल बैंड रडार 300 किमी तक की वास्तविक सीमा का पता लगाते हुए 75 मी/सेक (170 मील/घंटा) से अधिक आवृत्ति अस्पष्टता रिज़ॉल्यूशन उत्पन्न करता है। यह संयोजन नागरिक विमान रडार और मौसम रडार के लिए उपयुक्त है।


 * $$\text{300 km range} = \frac{C}{2 \times 500}$$
 * $$\text{75 m/s velocity} = \frac{500 \times C}{2 \times 10^9}$$

कम पीआरएफ रडार ने कम-वेग अव्यवस्था की उपस्थिति में संवेदनशीलता कम कर दी है जो इलाके के पास विमान का पता लगाने में बाधा डालती है। इलाके के पास स्वीकार्य प्रदर्शन के लिए मूविंग टारगेट इंडिकेटर की आवश्यकता होती है, लेकिन यह रडार स्कैलपिंग मुद्दों को पेश करता है जो रिसीवर को जटिल बनाता है। विमान और अंतरिक्ष यान का पता लगाने के लिए बनाए गए कम पीआरएफ रडार मौसम की घटनाओं से भारी रूप से खराब हो जाते हैं, जिसकी भरपाई मूविंग टारगेट इंडिकेटर का उपयोग करके नहीं की जा सकती।

मध्यम पीआरएफ
मध्यम पीआरएफ का उपयोग करके रेंज और वेग दोनों की पहचान की जा सकती है, लेकिन सीधे किसी की पहचान नहीं की जा सकती। मध्यम पीआरएफ 3 किलोहर्ट्ज़ से 30 किलोहर्ट्ज़ तक है, जो 5 किमी से 50 किमी तक की रडार सीमा के अनुरूप है। यह अस्पष्ट सीमा है, जो अधिकतम सीमा से बहुत छोटी है। मध्यम पीआरएफ रडार में वास्तविक सीमा निर्धारित करने के लिए रेंज अस्पष्टता संकल्प का उपयोग किया जाता है।

मध्यम पीआरएफ का उपयोग पल्स-डॉपलर रडार के साथ किया जाता है, जो सैन्य प्रणालियों में लुक-डाउन/शूट-डाउन क्षमता के लिए आवश्यक है। डॉपलर रडार रिटर्न आमतौर पर तब तक अस्पष्ट नहीं होता जब तक कि वेग ध्वनि की गति से अधिक न हो जाए।

वास्तविक सीमा और गति की पहचान करने के लिए अस्पष्टता संकल्प नामक तकनीक की आवश्यकता होती है। डॉपलर सिग्नल 1.5 kHz और 15 kHz के बीच आते हैं, जो श्रव्य है, इसलिए मध्यम-पीआरएफ रडार सिस्टम से ऑडियो सिग्नल निष्क्रिय लक्ष्य वर्गीकरण के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

उदाहरण के लिए, 3.3% के कार्य चक्र के साथ 10 kHz के PRF का उपयोग करने वाला एक L बैंड रडार सिस्टम 450 किमी (30 * C / 10,000 km/s) की दूरी तक वास्तविक सीमा की पहचान कर सकता है। यह इंस्ट्रूमेंटेड रेंज है। स्पष्ट वेग 1,500 मी/से (3,300 मील/घंटा) है।
 * $$\text{450 km} = \frac{C}{0.033 \times 2 \times 10,000}$$
 * $$\text{1,500 m/s} = \frac{10,000 \times C}{2 \times 10^9}$$

10 kHz के PRF का उपयोग करने वाले L-बैंड रडार का स्पष्ट वेग 1,500 m/s (3,300 मील/घंटा) (10,000 x C / (2 x 10^9)) होगा। अगर बैंड पास फ़िल्टर सिग्नल (1,500/0.033) को स्वीकार करता है, तो 45,000 मीटर/सेकेंड के नीचे गतिमान वस्तुओं के लिए सही वेग पाया जा सकता है।

मध्यम पीआरएफ में अद्वितीय रडार स्कैलोपिंग मुद्दे हैं जिनके लिए अनावश्यक पहचान योजनाओं की आवश्यकता होती है।

उच्च पीआरएफ
30 kHz से अधिक PRF का उपयोग करने वाले सिस्टम को इंटरप्टेड कंटीन्यूअस-वेव (ICW) रडार के रूप में बेहतर जाना जाता है क्योंकि L बैंड पर प्रत्यक्ष वेग को 4.5 km/s तक मापा जा सकता है, लेकिन रेंज रिज़ॉल्यूशन अधिक कठिन हो जाता है।

उच्च पीआरएफ उन प्रणालियों तक सीमित है जिनके लिए करीबी प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, जैसे निकटता फ़्यूज़ और राडार बंदूक

उदाहरण के लिए, यदि 30 kHz PRF का उपयोग करके संचारित स्पंदनों के बीच मौन चरण के दौरान 30 नमूने लिए जाते हैं, तो 1 माइक्रोसेकंड नमूने (30 x C / 30,000 km/s) का उपयोग करके अधिकतम 150 किमी की वास्तविक सीमा निर्धारित की जा सकती है। इस सीमा से परे के रिफ्लेक्टर का पता लगाया जा सकता है, लेकिन सही रेंज की पहचान नहीं की जा सकती है।
 * $$\text{150 km} = \frac{30 \times C}{2 \times 30,000}$$
 * $$\text{4,500 m/s} = \frac{30,000 \times C}{2 \times 10^9}$$

इन पल्स फ्रीक्वेंसी पर ट्रांसमिट पल्स के बीच कई सैंपल लेना बहुत मुश्किल हो जाता है, इसलिए रेंज माप कम दूरी तक सीमित होते हैं।

सोनार
सोनार प्रणालियां राडार की तरह काम करती हैं, सिवाय इसके कि माध्यम तरल या वायु है, और सिग्नल की आवृत्ति या तो ऑडियो या अल्ट्रा-सोनिक है। रडार की तरह, कम आवृत्तियाँ अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जाओं को लंबी दूरियों तक कम हल करने की क्षमता के साथ प्रसारित करती हैं। उच्च आवृत्तियाँ, जो तेजी से नम होती हैं, आस-पास की वस्तुओं का बढ़ा हुआ रिज़ॉल्यूशन प्रदान करती हैं।

संकेत माध्यम (लगभग हमेशा पानी) में ध्वनि की गति से फैलते हैं, और अधिकतम पीआरएफ जांच की जा रही वस्तु के आकार पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, पानी में ध्वनि की गति 1,497 m/s है, और मानव शरीर लगभग 0.5 मीटर मोटा है, इसलिए मानव शरीर की मेडिकल अल्ट्रासोनोग्राफी के लिए PRF लगभग 2 kHz (1,497/0.5) से कम होना चाहिए।

एक अन्य उदाहरण के रूप में, समुद्र की गहराई लगभग 2 किमी है, इसलिए ध्वनि को समुद्र तल से लौटने में एक सेकंड से अधिक का समय लगता है। सोनार इस कारण से बहुत कम PRF वाली एक बहुत ही धीमी तकनीक है।

लेजर
प्रकाश तरंगों का उपयोग रडार आवृत्तियों के रूप में किया जा सकता है, इस मामले में प्रणाली को लिडार के रूप में जाना जाता है। यह लाईट डिटेक्शन एंड रेंजिंग के लिए छोटा है, प्रारंभिक राडार के मूल अर्थ के समान है, जो रेडियो डिटेक्शन एंड रेंजिंग था। तब से दोनों आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले अंग्रेजी शब्द बन गए हैं, और इसलिए इनिशियलिज़्म के बजाय संक्षिप्त शब्द हैं।

लेज़र रेंज या अन्य लाइट सिग्नल फ्रीक्वेंसी रेंज फाइंडर रडार की तरह ही बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम करते हैं। स्वचालित मशीन नियंत्रण प्रणालियों में गैर-लेजर प्रकाश का पता लगाने का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए गैराज के दरवाजे को नियंत्रित करने वाली इलेक्ट्रिक आंखें, कन्वेयर सॉर्टिंग गेट्स, आदि), और जो पल्स रेट डिटेक्शन और रेंजिंग का उपयोग करते हैं, वे दिल में होते हैं, एक ही प्रकार की प्रणाली रडार—मानव इंटरफ़ेस की घंटियों और सीटी के बिना।

कम रेडियो सिग्नल आवृत्तियों के विपरीत, प्रकाश पृथ्वी की वक्र के चारों ओर नहीं झुकता है या सी-बैंड सर्च रडार सिग्नल की तरह आयनोस्फीयर को प्रतिबिंबित नहीं करता है, और इसलिए लिडार केवल उच्च आवृत्ति वाले रडार सिस्टम जैसे दृष्टि अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है।

यह भी देखें

 * राडार
 * पल्स-डॉपलर रडार
 * मौसम रडार