A radar tudományos módszerek és műszaki eszközök összessége, amelyek segítségével rádióhullámok segítségével meghatározzák egy objektum koordinátáit és jellemzőit. A vizsgált objektumot gyakran radarcélpontnak (vagy egyszerűen célpontnak) nevezik.
A radar elve
A radarfeladatok végrehajtására tervezett rádióberendezéseket és -berendezéseket radarrendszereknek vagy eszközöknek (radarnak vagy radarnak) nevezik. A radar alapjai a következő fizikai jelenségeken és tulajdonságokon alapulnak:
- A terjedési közegben a rádióhullámok, amelyek különböző elektromos tulajdonságú tárgyakkal találkoznak, szóródnak rájuk. A célpontról visszavert hullám (vagy saját sugárzása) lehetővé teszi a radarrendszerek számára a cél észlelését és azonosítását.
- Nagy távolságban a rádióhullámok terjedését egyenes vonalúnak feltételezzük, ismert közegben állandó sebességgel. Ez a feltevés lehetővé teszi a cél távolságának és szögkoordinátáinak mérését (bizonyos hibával).
- A Doppler-effektus alapján a vett visszavert jel frekvenciája kiszámítja a sugárzási pont radiális sebességétaz RLU-val kapcsolatban.
Történelmi háttér
A rádióhullámok visszaverő képességére a nagy fizikus, G. Hertz és az orosz villamosmérnök, A. S. rámutatott. Popov a 19. század végén. Egy 1904-ben kelt szabadalom szerint az első radart K. Hulmeier német mérnök alkotta meg. Az általa telemobiloszkópnak nevezett készüléket a Rajnát szántó hajókon használták. A repüléstechnika fejlődése kapcsán a radar alkalmazása a légvédelem egyik elemeként nagyon ígéretesnek tűnt. A kutatást ezen a területen a világ számos országának vezető szakértői végezték.
1932-ben Pavel Kondratievich Oshchepkov, a LEFI (Leningrádi Elektrofizikai Intézet) kutatója leírta munkáiban a radar alapelvét. Ő, munkatársaival együttműködve B. K. Shembel és V. V. Tsimbalin 1934 nyarán egy prototípus radarberendezést mutatott be, amely 150 m magasságban, 600 m távolságból észlelt egy célpontot.
Radartípusok
A célpont elektromágneses sugárzásának természete lehetővé teszi, hogy többféle radarról beszéljünk:
- A passzív radar saját sugárzását kutatja (termikus, elektromágneses stb.), amely célpontokat generál (rakéták, repülőgépek, űrobjektumok).
- Aktív és aktív válasz akkor történik, ha az objektum fel van szerelve saját adóval és interakciós velea "kérés - válasz" algoritmus szerint történik.
- Az aktív passzív választ magában foglalja a másodlagos (visszavert) rádiójel tanulmányozását. A radarállomás ebben az esetben egy adóból és egy vevőből áll.
- A félaktív radar az aktív speciális esete, abban az esetben, ha a visszavert sugárzás vevője a radaron kívül helyezkedik el (például egy irányadó rakéta szerkezeti eleme).
Minden fajnak megvannak a maga előnyei és hátrányai.
Módszerek és felszerelés
Az alkalmazott módszer szerint minden radareszköz folyamatos és impulzussugárzású radarokra van felosztva.
Az első egy adót és egy sugárzás vevőt tartalmaz, amelyek egyidejűleg és folyamatosan működnek. Ennek az elvnek megfelelően hozták létre az első radarberendezéseket. Ilyen rendszer például a rádiós magasságmérő (repülőgép eszköz, amely meghatározza a repülőgép távolságát a földfelszíntől) vagy a minden autós által ismert radar a jármű sebességének meghatározására.
Az impulzusos módszerben az elektromágneses energia rövid impulzusokban bocsát ki néhány mikroszekundum alatt. A jel generálása után az állomás csak vételre működik. A visszavert rádióhullámok rögzítése és regisztrálása után a radar új impulzust ad ki, és a ciklusok megismétlődnek.
Radar működési módok
A radarállomásoknak és eszközöknek két fő működési módja van. Az első a tér szkennelés. Szigorúan hajtják végrerendszer. Szekvenciális áttekintéssel a radarsugár mozgása lehet körkörös, spirális, kúpos, szektorális jellegű. Például egy antennatömb lassan körben foroghat (azimutban), miközben egyidejűleg magasságban pásztáz (fel-le billent). Párhuzamos pásztázás esetén a felülvizsgálatot egy radarnyaláb végzi. Mindegyiknek saját vevője van, egyszerre több információfolyam feldolgozása folyik.
A követési mód azt jelenti, hogy az antenna állandóan irányítja a kiválasztott objektumot. A mozgó cél pályájának megfelelő megfordítására speciális automatizált nyomkövető rendszereket használnak.
A tartomány és az irány meghatározására szolgáló algoritmus
Az elektromágneses hullámok terjedési sebessége a légkörben 300 ezer km/s. Ezért, ismerve azt az időt, amelyet a sugárzott jel az állomás és a cél közötti távolság megtételére fordít, könnyen kiszámítható az objektum távolsága. Ehhez pontosan rögzíteni kell az impulzus küldésének és a visszavert jel vételének pillanatát.
A célpont helyzetével kapcsolatos információk megszerzéséhez erősen irányított radart használnak. Egy objektum irányszögének és magasságának (magasság vagy magasság) meghatározását keskeny nyalábú antenna végzi. A modern radarok erre a fázisú antennatömböket (PAR) használnak, amelyek keskenyebb sugár beállítására képesek, és nagy forgási sebességgel jellemezhetők. A térletapogatást általában legalább két sugár végzi.
Fő rendszerparaméterek
KitólA felszerelés taktikai és műszaki jellemzői nagymértékben függenek a feladatok hatékonyságától és minőségétől.
A radar taktikai mutatói a következők:
- A nézetterületet a minimális és maximális célérzékelési tartomány, valamint a megengedett irányszög és emelkedési szög korlátozza.
- Felbontás tartományban, irányszögben, magasságban és sebességben (a közeli célpontok paramétereinek meghatározásának képessége).
- Mérési pontosság, amelyet durva, szisztematikus vagy véletlenszerű hibák jelenlétével mérnek.
- Zajtűrés és megbízhatóság.
- A bejövő adatfolyam kinyerésének és feldolgozásának automatizálási foka.
Az eszközök tervezése során meghatározott taktikai jellemzőket bizonyos műszaki paraméterek alapján határozzák meg, többek között:
- vivőfrekvencia és a generált rezgések modulációja;
- antenna minták;
- adó és vevő eszközök teljesítménye;
- A rendszer teljes méretei és tömege.
Szolgálatban
A radar egy univerzális eszköz, amelyet széles körben használnak a hadseregben, a tudományban és a nemzetgazdaságban. A felhasználási területek folyamatosan bővülnek a technikai eszközök és mérési technológiák fejlesztése, fejlesztése miatt.
A radar hadiipari alkalmazása lehetővé teszi, hogy megoldjuk a világűr áttekintésének és ellenőrzésének, a légi, földi és vízi mobil célpontok észlelésének fontos feladatait. Nélkülradarok, elképzelhetetlen a navigációs rendszerek és a lövésvezérlő rendszerek információs támogatására szolgáló berendezések.
A katonai radar a stratégiai rakétafigyelmeztető rendszer és az integrált rakétavédelem központi eleme.
Rádiócsillagászat
A Föld felszínéről küldött rádióhullámok a közeli és távoli űrben lévő tárgyakról, valamint a Földhöz közeli célokról is visszaverődnek. Sok űrobjektumot nem lehetett teljes körűen csak optikai műszerekkel vizsgálni, természetükről és felépítésükről csak a radaros módszerek alkalmazása tette lehetővé a csillagászatban gazdag információk megszerzését. Passzív radar Hold-kutatásra először amerikai és magyar csillagászok használtak 1946-ban. Körülbelül ugyanebben az időben véletlenül rádiójelek is érkeztek a világűrből.
A modern rádióteleszkópokban a vevőantenna egy nagy, homorú gömb alakú tál alakú (mint az optikai reflektor tükre). Minél nagyobb az átmérője, annál gyengébb jelet fog tudni fogadni az antenna. A rádióteleszkópok gyakran összetett módon működnek, nemcsak egymáshoz közel, hanem különböző kontinenseken elhelyezkedő eszközöket is kombinálnak. A modern rádiócsillagászat legfontosabb feladatai közé tartozik a pulzárok és az aktív maggal rendelkező galaxisok vizsgálata, a csillagközi közeg vizsgálata.
Polgári használatra
Mezőgazdaságban és erdőgazdálkodásban radarAz eszközök nélkülözhetetlenek a növénytömegek eloszlására és sűrűségére vonatkozó információk megszerzéséhez, a talajok szerkezetének, paramétereinek és típusainak tanulmányozásához, valamint a tüzek időben történő észleléséhez. A földrajzban és a geológiában a radar segítségével topográfiai és geomorfológiai munkákat végeznek, meghatározzák a kőzetek szerkezetét és összetételét, valamint ásványi lelőhelyeket keresnek. A hidrológiában és az oceanográfiában radaros módszereket alkalmaznak az ország fő vízi útjainak, a hó- és jégtakaró állapotának nyomon követésére, valamint a partvonal feltérképezésére.
A radar a meteorológusok nélkülözhetetlen asszisztense. A radar könnyedén meg tudja állapítani a légkör állapotát több tíz kilométeres távolságból, és a kapott adatok elemzésével előrejelzés készül az időjárási viszonyok változásáról egy adott területen.
Fejlesztési kilátások
Egy modern radarállomásnál a fő értékelési kritérium a hatékonyság és a minőség aránya. A hatékonyság a berendezések általános teljesítményjellemzőire vonatkozik. A tökéletes radar létrehozása összetett mérnöki és tudományos-műszaki feladat, melynek megvalósítása csak az elektromechanika és elektronika, az informatika és számítástechnika, az energetika legújabb vívmányainak felhasználásával lehetséges.
Szakértői előrejelzések szerint a közeljövőben a különböző bonyolultságú és rendeltetésű állomások fő funkcionális egységei a szilárdtest aktív fázistömbök (fázisos antennatömbök) lesznek, amelyek az analóg jeleket digitálisakká alakítják át.. FejlődésA számítógép-komplexum teljesen automatizálja a radar vezérlését és alapvető funkcióit, így a végfelhasználó számára átfogó elemzést nyújt a kapott információkról.
