Radar ialah satu set kaedah saintifik dan cara teknikal yang digunakan untuk menentukan koordinat dan ciri sesuatu objek melalui gelombang radio. Objek yang disiasat sering dirujuk sebagai sasaran radar (atau sekadar sasaran).
Prinsip radar
Peralatan dan kemudahan radio yang direka untuk melaksanakan tugas radar dipanggil sistem atau peranti radar (radar atau radar). Asas radar adalah berdasarkan fenomena dan sifat fizikal berikut:
- Dalam medium perambatan, gelombang radio, bertemu objek dengan sifat elektrik yang berbeza, bertaburan di atasnya. Gelombang yang dipantulkan daripada sasaran (atau sinarannya sendiri) membolehkan sistem radar mengesan dan mengenal pasti sasaran.
- Pada jarak jauh, perambatan gelombang radio diandaikan sebagai rectilinear, dengan kelajuan tetap dalam medium yang diketahui. Andaian ini memungkinkan untuk mengukur julat kepada sasaran dan koordinat sudutnya (dengan ralat tertentu).
- Berdasarkan kesan Doppler, kekerapan isyarat pantulan yang diterima mengira halaju jejari titik sinaranberkenaan RLU.
Latar belakang sejarah
Keupayaan gelombang radio untuk memantul ditunjukkan oleh ahli fizik hebat G. Hertz dan jurutera elektrik Rusia A. S. Popov pada akhir abad ke-19. Menurut paten bertarikh 1904, radar pertama dicipta oleh jurutera Jerman K. Hulmeier. Alat itu, yang dipanggil telemobiloskop, digunakan pada kapal yang membajak Rhine. Sehubungan dengan perkembangan teknologi penerbangan, penggunaan radar kelihatan sangat menjanjikan sebagai elemen pertahanan udara. Penyelidikan dalam bidang ini dijalankan oleh pakar terkemuka dari banyak negara di dunia.
Pada tahun 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, seorang penyelidik di LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), menerangkan prinsip asas radar dalam karyanya. Beliau, dengan kerjasama rakan sekerja B. K. Shembel dan V. V. Tsimbalin pada musim panas 1934 menunjukkan pemasangan radar prototaip yang mengesan sasaran pada ketinggian 150 m pada jarak 600 m.
Jenis radar
Sifat sinaran elektromagnet sasaran membolehkan kita bercakap tentang beberapa jenis radar:
- Radar pasif meneroka sinarannya sendiri (terma, elektromagnet, dll.) yang menjana sasaran (roket, pesawat, objek angkasa).
- Aktif dengan tindak balas aktif dijalankan jika objek dilengkapi dengan pemancar sendiri dan interaksi dengannyaberlaku mengikut algoritma "permintaan - respons".
- Aktif dengan tindak balas pasif melibatkan kajian isyarat radio sekunder (dicerminkan). Stesen radar dalam kes ini terdiri daripada pemancar dan penerima.
- Radar separuh aktif ialah kes khas aktif, dalam kes apabila penerima sinaran pantulan terletak di luar radar (contohnya, ia adalah elemen struktur peluru berpandu homing).
Setiap spesies mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri.
Kaedah dan peralatan
Semua cara radar mengikut kaedah yang digunakan dibahagikan kepada radar sinaran berterusan dan berdenyut.
Yang pertama mengandungi penghantar dan penerima sinaran, bertindak serentak dan berterusan. Menurut prinsip ini, peranti radar pertama dicipta. Contoh sistem sedemikian ialah altimeter radio (peranti pesawat yang menentukan jarak pesawat dari permukaan bumi) atau radar yang diketahui oleh semua pemandu untuk menentukan kelajuan kenderaan.
Dalam kaedah berdenyut, tenaga elektromagnet dipancarkan dalam denyutan pendek dalam beberapa mikrosaat. Selepas menjana isyarat, stesen hanya berfungsi untuk penerimaan tetamu. Selepas menangkap dan mendaftarkan gelombang radio yang dipantulkan, radar menghantar nadi baharu dan kitaran berulang.
Mod pengendalian radar
Terdapat dua mod operasi utama stesen dan peranti radar. Yang pertama ialah pengimbasan ruang. Ia dijalankan mengikut ketatsistem. Dengan semakan berurutan, pergerakan pancaran radar boleh berbentuk bulat, lingkaran, kon, sektoral. Sebagai contoh, tatasusunan antena boleh berputar perlahan-lahan dalam bulatan (dalam azimut) sambil mengimbas secara serentak dalam ketinggian (mencondongkan ke atas dan ke bawah). Dengan pengimbasan selari, semakan dijalankan oleh pancaran pancaran radar. Setiap satu mempunyai penerima sendiri, beberapa aliran maklumat sedang diproses sekaligus.
Mod penjejakan membayangkan kehalaman berterusan antena ke objek yang dipilih. Untuk mengubahnya, mengikut trajektori sasaran bergerak, sistem penjejakan automatik khas digunakan.
Algoritma untuk menentukan julat dan arah
Kelajuan perambatan gelombang elektromagnet di atmosfera ialah 300 ribu km/s. Oleh itu, mengetahui masa yang dihabiskan oleh isyarat siaran untuk menutup jarak dari stesen ke sasaran dan belakang, adalah mudah untuk mengira jarak objek. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk merekodkan dengan tepat masa penghantaran nadi dan saat menerima isyarat yang dipantulkan.
Untuk mendapatkan maklumat tentang lokasi sasaran, radar berarah tinggi digunakan. Penentuan azimut dan ketinggian (ketinggian atau ketinggian) sesuatu objek dibuat oleh antena dengan rasuk sempit. Radar moden menggunakan tatasusunan antena (PAR) berperingkat untuk ini, mampu menetapkan rasuk yang lebih sempit dan dicirikan oleh kelajuan putaran yang tinggi. Sebagai peraturan, proses pengimbasan ruang dilakukan oleh sekurang-kurangnya dua pancaran.
Parameter sistem utama
Dariciri taktikal dan teknikal peralatan sebahagian besarnya bergantung pada kecekapan dan kualiti tugas.
Penunjuk taktikal radar termasuk:
- Lihat kawasan yang dihadkan oleh julat pengesanan sasaran minimum dan maksimum, azimut dan sudut ketinggian yang dibenarkan.
- Resolusi dalam julat, azimut, ketinggian dan kelajuan (keupayaan untuk menentukan parameter sasaran berdekatan).
- Ketepatan ukuran, yang diukur dengan kehadiran ralat kasar, sistematik atau rawak.
- Imuniti dan kebolehpercayaan hingar.
- Tahap automasi untuk mengekstrak dan memproses aliran data masuk.
Ciri taktikal yang ditentukan ditetapkan apabila mereka bentuk peranti melalui parameter teknikal tertentu, termasuk:
- kekerapan pembawa dan modulasi ayunan yang dijana;
- corak antena;
- kuasa menghantar dan menerima peranti;
- Dimensi keseluruhan dan berat sistem.
Bertugas
Radar ialah alat universal yang digunakan secara meluas dalam ketenteraan, sains dan ekonomi negara. Bidang penggunaan semakin berkembang disebabkan oleh pembangunan dan penambahbaikan cara teknikal dan teknologi pengukuran.
Penggunaan radar dalam industri ketenteraan membolehkan kami menyelesaikan tugas penting untuk menyemak dan mengawal ruang, mengesan sasaran mudah alih udara, tanah dan air. Tanparadar, adalah mustahil untuk membayangkan peralatan berfungsi untuk sokongan maklumat sistem navigasi dan sistem kawalan tembakan.
Radar tentera ialah komponen teras sistem amaran peluru berpandu strategik dan pertahanan peluru berpandu bersepadu.
Astronomi radio
Dihantar dari permukaan bumi, gelombang radio juga dipantulkan dari objek di angkasa dekat dan jauh, serta dari sasaran dekat Bumi. Banyak objek angkasa tidak dapat disiasat sepenuhnya hanya dengan penggunaan instrumen optik, dan hanya penggunaan kaedah radar dalam astronomi memungkinkan untuk mendapatkan maklumat yang kaya tentang sifat dan strukturnya. Radar pasif untuk penerokaan bulan pertama kali digunakan oleh ahli astronomi Amerika dan Hungary pada tahun 1946. Pada masa yang sama, isyarat radio dari angkasa lepas turut diterima secara tidak sengaja.
Dalam teleskop radio moden, antena penerima mempunyai bentuk mangkuk sfera cekung yang besar (seperti cermin pemantul optik). Semakin besar diameternya, semakin lemah isyarat yang dapat diterima oleh antena. Selalunya, teleskop radio berfungsi dengan cara yang kompleks, menggabungkan bukan sahaja peranti yang terletak berdekatan antara satu sama lain, tetapi juga terletak di benua yang berbeza. Antara tugas terpenting astronomi radio moden ialah kajian pulsar dan galaksi dengan nukleus aktif, kajian medium antara bintang.
Kegunaan awam
Dalam pertanian dan perhutanan, radarperanti amat diperlukan untuk mendapatkan maklumat tentang pengedaran dan ketumpatan jisim tumbuhan, mengkaji struktur, parameter dan jenis tanah, dan pengesanan kebakaran tepat pada masanya. Dalam geografi dan geologi, radar digunakan untuk melakukan kerja topografi dan geomorfologi, menentukan struktur dan komposisi batuan, dan mencari mendapan mineral. Dalam hidrologi dan oseanografi, kaedah radar digunakan untuk memantau keadaan laluan air utama negara, litupan salji dan ais serta memetakan garis pantai.
Radar ialah pembantu yang sangat diperlukan untuk ahli meteorologi. Radar boleh mengetahui keadaan atmosfera dengan mudah pada jarak berpuluh-puluh kilometer, dan dengan menganalisis data yang diperoleh, ramalan dibuat tentang perubahan keadaan cuaca di kawasan tertentu.
Prospek pembangunan
Untuk stesen radar moden, kriteria penilaian utama ialah nisbah kecekapan dan kualiti. Kecekapan merujuk kepada ciri prestasi umum peralatan. Mencipta radar yang sempurna ialah tugas kejuruteraan dan saintifik dan teknikal yang kompleks, pelaksanaannya hanya boleh dilakukan dengan penggunaan pencapaian terkini dalam elektromekanik dan elektronik, informatika dan teknologi komputer, tenaga.
Menurut ramalan pakar, dalam masa terdekat, unit berfungsi utama stesen pelbagai tahap kerumitan dan tujuan ialah tatasusunan berfasa aktif keadaan pepejal (tatasusunan antena berfasa), yang menukar isyarat analog kepada isyarat digital. PembangunanKompleks komputer akan mengautomasikan sepenuhnya kawalan dan fungsi asas radar, memberikan pengguna akhir analisis menyeluruh tentang maklumat yang diterima.
