पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति

पल्स पुनरावृत्ति आवृति (पीआरएफ) विशिष्ट समय इकाई में दोहराए जाने वाले सिग्नल की पल्स की संख्या है। इस शब्द का प्रयोग कई तकनीकी विषयों में किया जाता है, विशेष रूप से राडार में किया जाता है।

रडार में, विशेष वाहक आवृत्ति का रेडियो सिग्नल चालू और बंद होता है; आवृत्ति शब्द वाहक को संदर्भित करता है, जबकि पीआरएफ स्विच की संख्या को संदर्भित करता है। दोनों को चक्र प्रति सेकंड या हर्ट्ज़ के संदर्भ में मापा जाता है। पीआरएफ सामान्यतः आवृत्ति से बहुत कम होता है। उदाहरण के लिए, टाइप 7 जीसीआई रडार की तरह 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। संबंधित माप रडार सिग्नल विशेषताओं या पल्स चौड़ाई है, प्रत्येक पल्स के समय ट्रांसमीटर चालू होने की मात्रा है ।

रेडियो सिग्नल की संक्षिप्त पल्स उत्पन्न करने के बाद, ट्रांसमीटर को बंद कर दिया जाता है जिससे रिसीवर ईकाई दूर के लक्ष्यों से उस सिग्नल के प्रतिबिंबों को सुन सकता है। 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 कार्य है। लंबी दूरी के संकेतों के लिए लंबी अवधि की आवश्यकता होती है, जिसके लिए कम पीआरएफ की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, उच्च पीआरएफ कम अधिकतम दूरी का उत्पादन करते हैं, किंतु निश्चित समय में अधिक पल्स और इस प्रकार रेडियो ऊर्जा का प्रसारण करते हैं। यह प्रबल प्रतिबिंब बनाता है जो पहचान को आसान बनाता है। रडार प्रणाली को इन दो प्रतिस्पर्धी आवश्यकताओं को संतुलित करना चाहिए।

पुराने इलेक्ट्रानिक युद्ध उपयोग करते हुए, पीआरएफ सामान्यतः 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 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 स्थितियों में, विशेष इकाई विमान में रडार चेतावनी रिसीवर में सामान्य पीआरएफ का लाइब्रेरी सम्मिलित होता है जो न केवल रडार के प्रकार की पहचान कर सकता है, चूँकि कुछ स्थितियों में संचालन के विधि की भी पहचान कर सकता है। उदाहरण के लिए, जब एसए-2 एस.ए.एम बैटरी लॉक हो गई थी, तो इसने पायलटों को चेतावनी दी थी। आधुनिक रडार प्रणाली सामान्यतः 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 लिडार का प्रणाली में भी पीआरएफ होते हैं, जैसा कि किसी स्पंदित प्रणाली में होता है। सोनार के स्थिति में, स्पंद पुनरावृत्ति दर (पीआरआर) शब्द अधिक सामान्य है, चूँकि यह ही अवधारणा को संदर्भित करता है।

परिचय
विद्युत चुम्बकीय (जैसे रेडियो या प्रकाश) तरंगें वैचारिक रूप से शुद्ध एकल आवृत्ति घटनाएँ हैं, जबकि पल्स को गणितीय रूप से कई शुद्ध आवृत्तियों से बना माना जा सकता है जो विशिष्ट आयामों, पीआरआर, आधार आवृति की पल्स ट्रेन बनाने वाली परस्पर क्रिया में योग और अशक्त करती हैं। चरण की विशेषताएं, वगैरह (फूरियर विश्लेषण देखें)। उपकरण तकनीकी साहित्य ( इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कुछ विज्ञान) में पहला शब्द (पीआरएफ) अधिक समान है, और बाद वाला (पीआरआर) सामान्यतः 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 प्रणाली के लिए तकनीकी मैनुअल है । पीआरएफ (या पीआरआर) के गुणक व्युत्क्रम को पल्स पुनरावृत्ति टाइम (पीआरटी), पल्स पुनरावृत्ति इंटरवल (पीआरआई), या इंटर-पल्स पीरियड (आईपीपी) कहा जाता है, जो कि पल्स की प्रारंभिक से प्रारंभ होने तक का बीता हुआ समय है। अगली पल्स डिजिटल रूप से संसाधित होने वाली पीआरटी अवधियों की मात्रा का संदर्भ देते समय आईपीपी शब्द का सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है। प्रत्येक पीआरटी में दूरी गेट्स की निश्चित संख्या होती है, किंतु उनमें से सभी का उपयोग नहीं किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, एपीवाई-1 राडार ने 128 आईपीपी का उपयोग निश्चित 50 दूरी गेट्स के साथ किया, एफएफटी का उपयोग करके 128 डॉपलर प्रभाव फिल्टर का उत्पादन किया गया था। पांच पीआरएफ में से प्रत्येक पर दूरी गेट्स की अलग-अलग संख्या 50 से कम है।

रडार प्रौद्योगिकी के अंदर पीआरएफ महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अधिकतम लक्ष्य सीमा (Rmax) और अधिकतम डॉप्लर वेग (Vmax) जिसे रडार द्वारा स्पष्ट रूप से निर्धारित किया जा सकता है। इसके विपरीत, 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- 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 वापसी उत्पन्न करती है, और सामान्य रूप से कम अव्यवस्था के लिए, या संभवतः प्रमुख परिदृश्य विशेषता (जैसे, चट्टान) से उत्तम वापसी संकेत है ।

परिभाषा
पल्स पुनरावृत्ति आवृति (पीआरएफ) 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 $$ \Tau $$ के व्युत्क्रमानुपाती होता है जो एक स्पंदित तरंग का गुण है।


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

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

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

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

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

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

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

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


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

स्पष्ट दूरी निर्धारण के लिए अगली पल्स प्रसारित होने से पहले पल्स को प्रेषित और प्रतिबिंबित किया जाना चाहिए। यह अधिकतम असंदिग्ध श्रेणी सीमा को उत्पन्न करते 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 सीमा अस्पष्टता को परिभाषित करती है। स्पंदित रडार प्रणाली की आवधिक प्रकृति के कारण, कुछ रडार प्रणाली 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 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 दूरी 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 प्रणाली को कम पीआरएफ माना जाता है क्योंकि प्रत्यक्ष दूरी को कम से कम 50 किमी की दूरी तक मापा जा सकता है। कम पीआरएफ का उपयोग करने वाले रडार प्रणाली सामान्यतः स्पष्ट सीमा का उत्पादन करते हैं।

सुसंगतता सीमाओं के कारण स्पष्ट डॉपलर प्रसंस्करण बढ़ती हुई चुनौती बन जाती है क्योंकि पीआरएफ 3 किलोहर्ट्ज़ 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 असैन्य 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 क्षेत्र के पास विमान का पता लगाने में बाधा डालती है। क्षेत्र के पास स्वीकार्य प्रदर्शन के लिए गतिशील लक्ष्य सूचक की आवश्यकता होती है, किंतु यह रडार स्कैलपिंग उद्देश्य को प्रस्तुत 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 गतिशील लक्ष्य सूचक का उपयोग करके नहीं की जा सकती है ।

मध्यम पीआरएफ
मध्यम पीआरएफ का उपयोग करके दूरी और वेग दोनों की पहचान की जा सकती है, किंतु सीधे किसी की पहचान नहीं की जा सकती है। 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 दूरी 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 सामान्यतः 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 किलोहर्ट्ज़ और 15 किलोहर्ट्ज़ के बीच आते हैं, जो श्रव्य है, इसलिए मध्यम-पीआरएफ रडार प्रणाली से ऑडियो सिग्नल निष्क्रिय लक्ष्य वर्गीकरण के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

उदाहरण के लिए, 3.3% के कार्य चक्र के साथ 10 किलोहर्ट्ज़ के पीआरएफ का उपयोग करने वाला L बैंड रडार प्रणाली 450 किमी (30 * C / 10,000 किमी/सेकेंड) की दूरी तक वास्तविक सीमा की पहचान कर सकता है। यह यंत्रीकृत दूरी 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 किलोहर्ट्ज़ के पीआरएफ का उपयोग करने वाले L-बैंड रडार का स्पष्ट वेग 1,500 एम/एस (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 किलोहर्ट्ज़ से अधिक पीआरएफ का उपयोग करने वाले प्रणाली को इंटरप्टेड कंटीन्यूअस-वेव (आईसीडब्ल्यू) रडार के रूप में उत्तम जाना जाता है क्योंकि L बैंड पर प्रत्यक्ष वेग को 4.5  किमी/सेकेंड तक मापा जा सकता है, किंतु दूरी रिज़ॉल्यूशन अधिक कठिन हो जाता है।

उच्च पीआरएफ उन प्रणालियों तक सीमित है जिनके लिए निकटता फ़्यूज़ और नियम प्रवर्तन रडार जैसे क्लोज़-इन प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, यदि 30 किलोहर्ट्ज़ पीआरएफ का उपयोग करके संचारित स्पंदनों के बीच मौन चरण के समय 30 नमूने लिए जाते हैं, तो 1 माइक्रोसेकंड नमूने (30 x C / 30,000 किमी/सेकेंड) का उपयोग करके अधिकतम 150 किमी की वास्तविक सीमा निर्धारित की जा सकती है। इस सीमा से आगे के रिफ्लेक्टर का पता लगाया जा सकता है, किंतु सही दूरी 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 आवृति पर ट्रांसमिट पल्स के बीच कई सैंपल लेना बहुत कठिन हो जाता है, इसलिए दूरी माप कम दूरी तक सीमित होते हैं।

सोनार
सोनार प्रणालियां राडार की तरह काम करती हैं, अतिरिक्त इसके कि माध्यम तरल या वायु है और सिग्नल की आवृत्ति या तो ऑडियो या अति-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 सदैव 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 एम/एस है, और मानव शरीर लगभग 0.5 मीटर मोटा है, इसलिए मानव शरीर की मेडिकल अति सोनोग्राफी के लिए पीआरएफ लगभग 2 किलोहर्ट्ज़ (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 सेकंड से अधिक का समय लगता है। सोनार इस कारण से बहुत कम पीआरएफ वाली बहुत ही धीमी तकनीक है।

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

लेज़र दूरी या अन्य प्रकाश सिग्नल आवृति दूरी खोजक 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), जो पल्स दर का पता लगाने और रेंजिंग का उपयोग करते हैं, वे दिल में उसी प्रकार की प्रणाली हैं रडार मानव इंटरफ़ेस की घंटियों और सीटी के बिना उपयोग किया जाता है।

लेज़र रेंज या अन्य प्रकाश सिग्नल फ़्रीक्वेंसी रेंज फ़ाइंडर बहुत अधिक आवृत्तियों पर रडार की तरह ही काम करते हैं। गैर-लेजर प्रकाश पहचान का उपयोग स्वचालित मशीन नियंत्रण प्रणालियों (उदाहरण के लिए गेराज दरवाजे, कन्वेयर सॉर्टिंग गेट इत्यादि को नियंत्रित करने वाली इलेक्ट्रिक आंखें) में बड़े पैमाने पर किया जाता है, और जो पल्स दर का पता लगाने और रेंजिंग का उपयोग करते हैं, वे दिल में उसी प्रकार की प्रणाली हैं रडार-मानव इंटरफ़ेस की घंटियों और सीटियों के बिना है ।

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

यह भी देखें

 * राडार
 * पल्स-डॉपलर रडार
 * मौसम रडार