Radar je skupek znanstvenih metod in tehničnih sredstev, ki se uporabljajo za določanje koordinat in značilnosti predmeta s pomočjo radijskih valov. Preiskovani predmet se pogosto imenuje radarska tarča (ali preprosto tarča).
Načelo radarja
Radijska oprema in naprave, zasnovane za izvajanje radarskih nalog, se imenujejo radarski sistemi ali naprave (radar ali radar). Osnove radarja temeljijo na naslednjih fizikalnih pojavih in lastnostih:
- V mediju za širjenje se radijski valovi, ki srečujejo predmete z različnimi električnimi lastnostmi, razpršijo po njih. Val, ki se odbija od cilja (ali lastnega sevanja), omogoča radarskim sistemom, da zaznajo in prepoznajo cilj.
- Na dolge razdalje se predpostavlja, da je širjenje radijskih valov premočrtno, s konstantno hitrostjo v znanem mediju. Ta predpostavka omogoča merjenje razdalje do cilja in njegovih kotnih koordinat (z določeno napako).
- Na podlagi Dopplerjevega učinka frekvenca prejetega odbitega signala izračuna radialno hitrost sevalne točkeglede RLU.
Zgodovinsko ozadje
Na sposobnost odboja radijskih valov sta opozorila veliki fizik G. Hertz in ruski inženir elektrotehnike A. S. Popov konec 19. stoletja. Po patentu iz leta 1904 je prvi radar ustvaril nemški inženir K. Hulmeier. Napravo, ki jo je imenoval telemobiloskop, so uporabljali na ladjah, ki so plule po Renu. V povezavi z razvojem letalske tehnologije je bila uporaba radarja zelo obetavna kot element zračne obrambe. Raziskave na tem področju so izvedli vodilni strokovnjaki iz številnih držav sveta.
Leta 1932 je Pavel Kondratievich Oshchepkov, raziskovalec na LEFI (Leningradski elektrofizični inštitut), v svojih delih opisal osnovni princip radarja. On je v sodelovanju s sodelavci B. K. Shembel in V. V. Tsimbalin je poleti 1934 pokazal prototip radarske naprave, ki je zaznal cilj na višini 150 m na razdalji 600 m.
Vrste radarjev
Narava elektromagnetnega sevanja tarče nam omogoča, da govorimo o več vrstah radarjev:
- Pasivni radar raziskuje lastno sevanje (toplotno, elektromagnetno itd.), ki ustvarja tarče (rakete, letala, vesoljski objekti).
- Aktivno z aktivnim odzivom se izvede, če je objekt opremljen z lastnim oddajnikom in interakcijo z njimse zgodi v skladu z algoritmom "zahteva - odgovor".
- Aktivno s pasivnim odzivom vključuje preučevanje sekundarnega (odbitega) radijskega signala. Radarska postaja je v tem primeru sestavljena iz oddajnika in sprejemnika.
- Poluaktivni radar je poseben primer aktivnega, v primeru, ko se sprejemnik odbitega sevanja nahaja izven radarja (na primer je konstrukcijski element samonaševalne rakete).
Vsaka vrsta ima svoje prednosti in slabosti.
Metode in oprema
Vsa radarska sredstva glede na uporabljeno metodo so razdeljena na radarje neprekinjenega in impulznega sevanja.
Prvi vsebujejo oddajnik in sprejemnik sevanja, ki delujeta sočasno in neprekinjeno. Po tem principu so nastale prve radarske naprave. Primer takega sistema je radijski višinomer (letalska naprava, ki določa oddaljenost letala od zemeljske površine) ali radar, ki ga poznajo vsi avtomobilisti za določanje hitrosti vozila.
Pri pulzni metodi se elektromagnetna energija oddaja v kratkih impulzih v nekaj mikrosekundah. Po generiranju signala postaja deluje samo za sprejem. Ko zajame in registrira odbite radijske valove, radar odda nov impulz in cikli se ponovijo.
Radarski načini delovanja
Obstajata dva glavna načina delovanja radarskih postaj in naprav. Prvi je skeniranje prostora. Izvaja se v skladu s strogimsistem. Z zaporednim pregledom je gibanje radarskega žarka lahko krožno, spiralno, stožčasto, sektorsko. Na primer, antenski niz se lahko počasi vrti v krogu (po azimutu), medtem ko istočasno skenira v višini (nagib navzgor in navzdol). Pri vzporednem skeniranju se pregled izvaja s snopom radarskih žarkov. Vsak ima svoj sprejemnik, več informacijskih tokov se obdeluje hkrati.
Način sledenja pomeni konstantno usmerjenost antene na izbrani objekt. Za obračanje se glede na trajektorijo premikajoče se tarče uporabljajo posebni avtomatizirani sistemi za sledenje.
Algoritem za določanje dosega in smeri
Hitrost širjenja elektromagnetnih valov v atmosferi je 300 tisoč km/s. Zato je ob poznavanju časa, ki ga oddajni signal porabi za pokrivanje razdalje od postaje do cilja in nazaj, enostavno izračunati razdaljo predmeta. Za to je potrebno natančno zabeležiti čas pošiljanja impulza in trenutek sprejema odbitega signala.
Za pridobitev informacij o lokaciji cilja se uporablja visoko usmerjen radar. Določanje azimuta in nadmorske višine (višine ali nadmorske višine) predmeta izvede antena z ozkim snopom. Sodobni radarji za to uporabljajo fazna antenska niza (PAR), ki lahko nastavijo ožji žarek in jih odlikuje visoka hitrost vrtenja. Postopek skeniranja prostora praviloma izvajata vsaj dva žarka.
Glavni sistemski parametri
Odtaktične in tehnične lastnosti opreme so v veliki meri odvisne od učinkovitosti in kakovosti nalog.
Taktični indikatorji radarja vključujejo:
- Območje pogleda, omejeno z najmanjšim in največjim dosegom zaznavanja cilja, dovoljenim azimutom in kotom višine.
- Ločljivost v dosegu, azimutu, nadmorski višini in hitrosti (zmožnost določanja parametrov bližnjih ciljev).
- Natančnost meritve, ki se meri s prisotnostjo grobih, sistematičnih ali naključnih napak.
- Odpornost proti hrupu in zanesljivost.
- Stopnja avtomatizacije za ekstrakcijo in obdelavo vhodnega podatkovnega toka.
Določene taktične značilnosti so določene pri načrtovanju naprav z določenimi tehničnimi parametri, vključno z:
- nosilna frekvenca in modulacija ustvarjenih nihanj;
- vzorci antene;
- moč oddajnih in sprejemnih naprav;
- Skupne mere in teža sistema.
Dežurno
Radar je univerzalno orodje, ki se pogosto uporablja v vojski, znanosti in nacionalnem gospodarstvu. Področja uporabe se zaradi razvoja in izboljševanja tehničnih sredstev in merilnih tehnologij vztrajno širijo.
Uporaba radarja v vojaški industriji nam omogoča reševanje pomembnih nalog pregledovanja in nadzora vesolja, odkrivanja zračnih, zemeljskih in vodnih mobilnih ciljev. Brezradarjev, si je nemogoče predstavljati opremo, ki bi služila za informacijsko podporo navigacijskih sistemov in sistemov za nadzor streljanja.
Vojaški radar je osrednja komponenta strateškega sistema za opozarjanje na rakete in integrirane protiraketne obrambe.
Radijska astronomija
Radijski valovi, poslani s površja zemlje, se odbijajo tudi od predmetov v bližnjem in daljnem vesolju, pa tudi od ciljev blizu Zemlje. Številnih vesoljskih objektov ni bilo mogoče v celoti raziskati le z uporabo optičnih instrumentov, in šele uporaba radarskih metod v astronomiji je omogočila pridobivanje bogatih informacij o njihovi naravi in zgradbi. Pasivni radar za raziskovanje Lune so leta 1946 prvič uporabili ameriški in madžarski astronomi. Približno v istem času so bili po naključju sprejeti tudi radijski signali iz vesolja.
Pri sodobnih radijskih teleskopih ima sprejemna antena obliko velike konkavne sferične sklede (kot zrcalo optičnega reflektorja). Večji kot je njen premer, šibkejši signal bo antena lahko sprejela. Radijski teleskopi pogosto delujejo zapleteno in združujejo ne le naprave, ki se nahajajo blizu drug drugemu, temveč tudi na različnih celinah. Med najpomembnejšimi nalogami sodobne radioastronomije je preučevanje pulsarjev in galaksij z aktivnimi jedri, preučevanje medzvezdnega medija.
Civilna raba
V kmetijstvu in gozdarstvu, radarnaprave so nepogrešljive za pridobivanje informacij o razporeditvi in gostoti rastlinskih množic, preučevanje strukture, parametrov in vrst tal ter pravočasno odkrivanje požarov. V geografiji in geologiji se radar uporablja za opravljanje topografskih in geomorfoloških del, ugotavljanje strukture in sestave kamnin ter iskanje mineralnih nahajališč. V hidrologiji in oceanografiji se radarske metode uporabljajo za spremljanje stanja glavnih plovnih poti v državi, snežne in ledene odeje ter kartiranje obale.
Radar je nepogrešljiv pomočnik meteorologov. Radar zlahka ugotovi stanje ozračja na razdalji več deset kilometrov, z analizo pridobljenih podatkov pa se izdela napoved sprememb vremenskih razmer na določenem območju.
Možnosti za razvoj
Za sodobno radarsko postajo je glavno merilo ocenjevanja razmerje med učinkovitostjo in kakovostjo. Učinkovitost se nanaša na splošne značilnosti delovanja opreme. Ustvarjanje popolnega radarja je kompleksna inženirska in znanstveno-tehnična naloga, katere izvedba je mogoča le z uporabo najnovejših dosežkov elektromehanike in elektronike, informatike in računalniške tehnologije, energetike.
Po napovedih strokovnjakov bodo v bližnji prihodnosti glavne funkcionalne enote postaj različnih stopenj zahtevnosti in namena polprevodniški aktivni fazni nizi (fazni antenski nizi), ki pretvarjajo analogne signale v digitalne. razvojRačunalniški kompleks bo v celoti avtomatiziral nadzor in osnovne funkcije radarja, končnemu uporabniku pa bo zagotovil celovito analizo prejetih informacij.
