Suvremeni ratovi odlikuju se svojom brzinom i prolaznošću. Često u vojnim sukobima pobjeđuju oni koji su prvi uočili potencijalne prijetnje i na njih u skladu s tim reagirali. Već osam desetljeća radarske metode koriste se za izviđanje i prepoznavanje neprijatelja na moru i kopnu te u zraku.
Temelje se na emitiranju radio valova uz snimanje njihovih refleksija od najrazličitijih objekata. Instalacije koje šalju i primaju takve signale su moderne radarske stanice ili radari. Pojam "radar" dolazi od engleske kratice - RADAR. Pojavio se 1941. i dugo je uključen u jezike svijeta.
Pojava radara bila je značajan događaj. U suvremenom svijetu praktički je nemoguće bez radarskih stanica. Bez njih ne mogu zrakoplovstvo, navigacija, hidrometeorološki centar, prometna policija itd. Štoviše, radarski kompleks ima široku primjenu u svemirskim tehnologijama i navigacijskim sustavima.
Radar u vojnoj službi
Ipak, vojska je najviše voljela radare. Štoviše, te su tehnologije izvorno stvorene za vojnu upotrebu i praktički su implementirane prije Drugog svjetskog rata. Sve veće države aktivno su koristile radar za otkrivanje neprijateljskih brodova i zrakoplova. Štoviše, njihova je uporaba odlučila o ishodu mnogih bitaka.
Danas se nove radarske postaje koriste u vrlo širokom spektru vojnih zadaća. To uključuje praćenje interkontinentalnih balističkih projektila i topničko izviđanje. Svi avioni, helikopteri i ratni brodovi imaju vlastiti radar. Radari su općenito osnova sustava protuzračne obrane.
Kako rade radari?
Lokacija je definicija gdje se nešto nalazi. Dakle, radar je otkrivanje objekata ili objekata u prostoru pomoću radio valova koje emitira i prima radar ili radar. Princip rada primarnih ili pasivnih radara temelji se na prijenosu u prostor radiovalova koji se reflektiraju od objekata i njima vraćaju u obliku reflektiranih signala. Radari nakon analize otkrivaju objekte na određenim točkama u prostoru, njihove glavne karakteristike u vidu brzine, visine i veličine. Svi radari su složeni radiotehnički uređaji sastavljeni od mnogo elemenata.
Suvremeni radarski kompleks
Svaki radar sastoji se od tri glavna elementa:
- Odašiljači signala;
- Antena;
- Prijemnici.
Od svih radarskih stanica postoji posebna podjela na dvije velike skupine:
- Puls;
- Kontinuirano djelovanje.
Pulsni radarski odašiljači emitiraju elektromagnetske valove u kratkim vremenskim razdobljima (frakcije sekunde). Sljedeći signali šalju se tek kada se prvi impulsi vrate i pogode prijemnike. Brzina ponavljanja pulsa također je važna karakteristika. Dakle, niskofrekventni radari šalju više od stotinu impulsa unutar minute.
Antene pulsnog radara rade kao prijemnici i odašiljači. Čim signali nestanu, odašiljači se nakratko gase i prijamnici se uključuju. Nakon njihova primanja dolazi do obrnutih procesa.
Pulsni radari imaju svoje nedostatke i prednosti. Mogu odrediti domet nekoliko ciljeva istovremeno. Takvi radari mogu imati po jednu antenu, a njihovi indikatori su vrlo jednostavni.
Međutim, emitirani signali moraju imati veliku snagu. Svi moderni radari za praćenje imaju pulsni krug. Pulsne radarske stanice obično koriste magnetrone ili cijevi s putujućim valovima kao izvore signala.
Pulsni radarski sustavi
Radarske antene fokusiraju i usmjeravaju elektromagnetske signale, a također hvataju reflektirane impulse i šalju ih prijemnicima. Kod nekih radara, signali se mogu primati i odašiljati pomoću različitih antena koje se nalaze na velikoj udaljenosti jedna od druge. Radarske antene mogu emitirati elektromagnetske valove u krugu ili raditi u određenim sektorima.
Radarski zraci mogu biti usmjereni spiralno ili imati oblik stošca. Ako je potrebno, radari mogu pratiti pokretne ciljeve i usmjeravati antene na njih cijelo vrijeme pomoću posebnih sustava. Prijemnici obrađuju primljene podatke i prenose ih na ekrane operatera.
Jedan od glavnih nedostataka u radu pulsnih radara su smetnje koje dolaze od stvarnih objekata, s površine zemlje, planina i brda. Stoga će ugrađeni pulsni radari tijekom rada u zrakoplovima primati sjene od signala koje reflektira zemljina površina. Zemaljski ili brodski radarski sustavi otkrivaju ove probleme otkrivanjem ciljeva koji lete na malim visinama. Za uklanjanje takvih smetnji koristi se Dopplerov učinak.
Radari kontinuiranog dometa
Radari s kontinuiranim valovima rade kontinuiranim emitiranjem elektromagnetskih valova i koriste Dopplerov efekt. Njegov princip je da će frekvencije elektromagnetskih valova reflektiranih od objekata koji se približavaju izvorima signala biti veće nego od objekata koji se udaljavaju. U tom slučaju frekvencije emitiranih impulsa ostaju nepromijenjene. Takvi radari ne detektiraju stacionarne objekte; njihovi prijamnici detektiraju samo valove s frekvencijama višim ili nižim od onih koje emitiraju.
Glavni nedostatak kontinuiranih radara je njihova nemogućnost određivanja udaljenosti do objekata. Međutim, njihov rad ne uzrokuje smetnje od nepokretnih objekata između ili iza radara i ciljeva. Također, Doppler radari imaju relativno jednostavan uređaj koji može raditi koristeći signale male snage. Osim toga, moderne radarske stanice s kontinuiranim valovima imaju mogućnost određivanja udaljenosti do objekata. Da bi se to postiglo, koriste se promjene radarskih frekvencija tijekom njihovog rada.
Znamo i za takozvane sekundarne radare koji se koriste u zrakoplovstvu za prepoznavanje zrakoplova. Takvi radarski sustavi imaju i zrakoplovne transpondere. Tijekom ozračivanja zrakoplova elektromagnetskim signalima, transponderi daju dodatne podatke, kao što su visina, ruta, broj zrakoplova i nacionalnost.
Vrste radarskih stanica
Radari se mogu razdvojiti prema duljini i frekvenciji valova na kojima rade. Konkretno, pri ispitivanju zemljine površine i pri radu na velikim udaljenostima koriste se valovi od 0,9-6 m i 0,3-1 m. U kontroli zračnog prometa koriste se radari valne duljine 7,5-15 cm, a u preko- horizontski radari Na stanicama za otkrivanje ispaljivanja projektila koriste se valovi od 10-100 metara.
Iz povijesti razvoja radara
Ideja o korištenju radara nastala je nakon otkrića radio valova. Tako je 1905. Siemensov zaposlenik Christian Hülsmeyer stvorio uređaj koji je pomoću radiovalova mogao otkriti prisutnost velikih metalnih predmeta. Izumitelj je predložio instaliranje takvih uređaja na brodove kako bi se izbjegli sudari, na primjer, u magli. Međutim, brodarske tvrtke nisu iskazale interes za novi uređaj.
Radarska istraživanja također su provedena na ruskom teritoriju. Tako je još krajem 19. stoljeća ruski znanstvenik Popov otkrio da prisutnost metalnih predmeta sprječava širenje radio valova.
Početkom dvadesetih američki inženjeri Albert Taylor i Leo Young otkrili su brod u prolazu pomoću radiovalova. Međutim, zbog činjenice da je radiotehnička industrija tog vremena bila nerazvijena, nije bilo moguće stvoriti radarske postaje u industrijskim razmjerima.
Proizvodnja prvih radarskih stanica, uz pomoć kojih su se mogli rješavati praktični problemi, počela je u Engleskoj 30-ih godina prošlog stoljeća. Ova je oprema bila izuzetno glomazna i mogla se instalirati ili na tlo ili na velike brodove. Tek 1937. godine stvoren je prvi minijaturni radar koji se mogao ugraditi u zrakoplove. Kao rezultat toga, prije Drugog svjetskog rata Britanci su imali široku mrežu radarskih postaja pod nazivom Chain Home.
Radari hladnog rata
Tijekom Hladnog rata u Sjedinjenim Državama i Sovjetskom Savezu pojavila se nova vrsta razornog oružja. Naravno, to je bila pojava interkontinentalnih balističkih projektila. Pravovremeno otkrivanje lansiranja takvih projektila bilo je od vitalnog značaja.
Sovjetski znanstvenik Nikolaj Kabanov predložio je ideju korištenja kratkih radio valova za otkrivanje neprijateljskih zrakoplova na značajnim udaljenostima (do 3000 km). Sve je bilo vrlo jednostavno. Znanstvenik je uspio otkriti da se radiovalovi od 10-100 metara reflektiraju od ionosfere.
Dakle, kada su mete na zemljinoj površini ozračene, one se također vraćaju natrag na radare. Kasnije su na temelju te ideje znanstvenici uspjeli razviti radare s horizontskom detekcijom lansiranja balističkih projektila. Primjer takvih instalacija može biti "Daryal" - radarska stanica. Desetljećima je bio u srcu sovjetskih sustava za sprječavanje lansiranja projektila.
Danas se najperspektivnijim smjerom razvoja radarskih sustava smatra stvaranje radarskih stanica s faznim antenskim nizom (PAA). Takvi uređaji nemaju jedan, već stotine emitera radiovalova. Sve njihovo funkcioniranje kontroliraju moćna računala. Radio valovi emitirani iz različitih izvora u faznom nizu mogu se međusobno pojačati ili obrnuto, kada su u fazi ili prigušeni.
Radarskim signalima s faznom rešetkom može se dati bilo koji željeni oblik. Mogu se kretati u prostoru bez promjene položaja samih antena, a također rade na različitim frekvencijama zračenja. Radari s faznom rešetkom smatraju se pouzdanijima i osjetljivijima od sličnih uređaja s konvencionalnim antenama.
Međutim, takvi radari imaju i nedostataka. Najveći problem radara s faznom rešetkom su njihovi sustavi hlađenja. Štoviše, takve su radarske instalacije iznimno složene za proizvodnju i vrlo su skupe.
Radarski kompleksi s faznim rešetkama
Ono što se zna o novim radarima s faznom rešetkom jest da se već ugrađuju na lovce pete generacije. Takve se tehnologije koriste u američkim sustavima ranog upozoravanja na raketne napade. Radarski sustavi s faznim rešetkama trebali bi biti instalirani na Armatu, najnovije tenkove ruske proizvodnje. Mnogi stručnjaci ističu da je Ruska Federacija jedan od svjetskih lidera koji uspješno razvijaju radarske stanice s faznim rešetkama.
Radar se sastoji od sljedećih glavnih elemenata:
Uređaj za prijenos;
Prijamnik;
Antenski prekidač i antenski uređaj;
Terminalni uređaj;
Sinkronizator.
Blok dijagram radara prikazan je na sl. 5.2.
Sl.5.2 Blok dijagram radarske stanice.
Uređaj za prijenos Radar je dizajniran za generiranje zvučnog signala i njegov prijenos do antene.
Prijamnik Radar je dizajniran za prethodnu obradu reflektiranog signala koji prima antena. Odvaja korisni signal od mješavine signala i smetnji, pretvara radio signal u video signal i prenosi ga do terminalnog uređaja.
Antenski prekidač dizajniran za spajanje odašiljača na antenu kada emitira sondirajući signal i spajanje prijemnika na antenu kada prima reflektirani signal.
Krajnji uređaj za analizu korisnog signala. Vrsta terminalnog uređaja ovisi o vrsti signala (analogni ili digitalni), primatelju radarske informacije (operator, uređaj za automatsko određivanje položaja, računalo i dr.) i vrsti radarske informacije.
Sinkronizator osigurava zadani redoslijed rada radarskih elemenata. Na primjer, u najčešćim radarima s impulsnim načinom rada, sinkronizator obavlja sljedeće funkcije:
Usklađivanje trenutka formiranja sondirajućeg impulsa s trenutkom pokretanja vremenske baze indikatora ili nultog brojanja računalnog uređaja;
Usklađivanje položaja dijagrama zračenja antene u prostoru s pomakom indikatora ili nultim očitanjem računalnog uređaja;
Određivanje trenutka otvaranja prijemnika i intervala njegovog rada.
U ovom su slučaju načelno moguće sljedeće metode sinkronizacije:
1. Sinkronizacija od odašiljača do terminalnog uređaja.
U takvim radarima, trenutak formiranja sondirajućeg impulsa određuje trenutak početka vremenskog mjerenja indikatora ili trenutak nuliranja računalnog uređaja. Prednost ove metode sinkronizacije je u tome što nestabilnost brzine ponavljanja sondirajućih impulsa odašiljača ne utječe na točnost radarskih mjerenja. Međutim, takve radare karakterizira nestabilnost u lansiranju terminalnog uređaja koju je teško u potpunosti otkloniti.
2. Sinkronizacija od terminalnog uređaja do odašiljača.
U ovom slučaju, rad terminala i odašiljačkog uređaja kontrolira visoko stabilan generator uključen u terminalni uređaj. Zahvaljujući tome postiže se visoka točnost radarskih mjerenja. Međutim, problemi nastaju kada se mijenja brzina ponavljanja sondirajućih impulsa.
3. Sinkronizacija pomoću zasebnog visoko stabilnog kvarcnog oscilatora, koji nije dio odašiljačkog ili terminalnog uređaja.
Ova metoda sinkronizacije koristi se u većini modernih radara, koji obično daju mogućnost promjene brzine ponavljanja sondirajućih impulsa tijekom rada stanice. Ovo je neophodno kako bi se osigurala otpornost radara na buku pri radu u uvjetima pasivnog ili aktivnog radarskog ometanja.
Blok dijagram radara uglavnom ovisi o njegovoj namjeni, vrsti sondirajućeg signala (pulsni ili kontinuirani) i moduliranom parametru radio signala.
Međutim, u općem slučaju, postupak obrade radijskog signala u radaru mora biti u skladu ne samo s vrstom zvučnog signala, već i s vrstom smetnje. Stoga radarski blok dijagram mora uzeti u obzir izvore aktivnih i pasivnih elektroničkih smetnji.
Ovaj zadatak komplicira rad svakog radara, jer smetnje uzrokuju izobličenje signala reflektiranog od cilja i dovode do gubitka korisnih radarskih informacija. Stoga se u procesu obrade reflektiranog signala nastoje potisnuti smetnje, što se postiže uvođenjem elektroničkih uređaja za zaštitu od smetnji u blok dijagram radara.
Načelo rada pulsnog radara može se razumjeti razmatranjem „Pojednostavljenog blok dijagrama pulsnog radara (Sl. 3.1, slajd 20, 25 ) i grafikone koji objašnjavaju rad pulsnog radara (Sl. 3.2, slajd 21, 26 ).
Najbolje je započeti razmatranje rada pulsnog radara od jedinice za sinkronizaciju (lansirne jedinice) stanice. Ovaj blok postavlja "ritam" rada stanice: postavlja frekvenciju ponavljanja zvučnih signala, sinkronizira rad indikatorskog uređaja s radom odašiljača postaje. Sinkronizator proizvodi kratkotrajne oštre impulse I zap s određenom frekvencijom ponavljanja T P. Strukturno, sinkronizator može biti izrađen u obliku zasebnog bloka ili biti jedna jedinica s modulatorom stanice.
Modulator upravlja radom mikrovalnog generatora, uključuje ga i isključuje. Modulator se pokreće impulsima sinkronizatora i generira snažne pravokutne impulse potrebne amplitude U m i trajanje τ I. Generator mikrovalova uključuje se samo u prisutnosti impulsa modulatora. Frekvencija prebacivanja mikrovalnog generatora, a time i brzina ponavljanja impulsa sondiranja određena je frekvencijom impulsa sinkronizatora T P. Trajanje rada mikrovalnog generatora svaki put kada se uključi (to jest, trajanje sondirajućeg impulsa) ovisi o trajanju impulsa koji se formira u modulatoru τ I. Trajanje impulsa modulatora τ I obično iznosi jedinice mikrosekundi, a pauze između njih su stotine i tisuće mikrosekundi.
Pod utjecajem napona modulatora, mikrovalni generator stvara snažne radioimpulse U gen, čije je trajanje i oblik određen trajanjem i oblikom impulsa modulatora. Visokofrekventne oscilacije, odnosno sondirajući impulsi iz mikrovalnog generatora, ulaze u antenu kroz antenski prekidač. Frekvencija osciliranja radioimpulsa određena je parametrima mikrovalnog generatora.
Antenski prekidač (AP) pruža mogućnost rada odašiljača i prijamnika na jednoj zajedničkoj anteni. Tijekom generiranja sondirajućeg impulsa (μs), on spaja antenu na izlaz odašiljača i blokira ulaz prijemnika, a ostatak vremena (vrijeme pauze je stotine, tisuće μs) povezuje priključite antenu na ulaz prijemnika i odspojite je od odašiljača. U pulsnom radaru se automatski brzi prekidači koriste kao antenski prekidači.
Antena pretvara mikrovalne oscilacije u elektromagnetsku energiju (radiovalove) i fokusira je u uski snop. Signale reflektirane od mete prima antena, prolaze kroz antenski prekidač i dolaze na ulaz prijemnika U S, gdje se odabiru, pojačavaju, otkrivaju i dostavljaju indikatorskim uređajima putem opreme protiv smetnji.
Oprema za zaštitu od ometanja uključuje se samo ako postoje pasivne i aktivne smetnje u području pokrivenosti radara. Ova oprema će biti detaljno proučena u temi 7.
Indikatorski uređaj je terminalni uređaj radara i koristi se za prikaz i dohvaćanje radarskih informacija. Električni krug i dizajn indikatorskih uređaja određeni su praktičnom svrhom stanice i mogu biti sasvim različiti. Na primjer, za radare za otkrivanje, pomoću indikatorskih uređaja, mora se reproducirati zračna situacija i odrediti koordinate ciljeva D i β. Ti se indikatori nazivaju indikatori od 360 stupnjeva (PVI). Radari za mjerenje visine cilja (visinomjeri) koriste indikatore visine. Indikatori dometa mjere samo udaljenost do cilja i služe za kontrolu.
Za točno određivanje raspona potrebno je izmjeriti vremenski interval t h(desetke i stotine mikrosekundi) s velikom točnošću, odnosno potrebni su uređaji s vrlo malom inercijom. Stoga indikatori dometa kao mjerne instrumente koriste katodne cijevi (CRT).
Bilješka. Načelo mjerenja raspona proučavano je u lekciji 1, stoga, kada proučavate ovo pitanje, glavnu pozornost treba posvetiti formiranju skeniranja na PPI.
Suština mjerenja dometa (vrijeme kašnjenja t h) korištenje CRT-a može se objasniti na primjeru korištenja linearnog skeniranja u cijevi s elektrostatskom kontrolom elektronskog snopa.
Tijekom linearnog skeniranja u CRT-u, na snop elektrona utječe napon skeniranja U R povremeno se kreće konstantnom brzinom u ravnoj liniji s lijeva na desno (Sl. 1.7, slajd 9, 12 ). Sweep napon generira poseban generator sweep-a, koji se pokreće istim impulsom sinkronizatora kao i modulator odašiljača. Stoga, kretanje zrake preko ekrana počinje svaki put kada se pošalje impuls sonde.
Kada se koristi ciljna oznaka amplitude, reflektirani signal koji dolazi iz izlaza prijemnika uzrokuje otklon zrake u okomitom smjeru. Tako se reflektirani signal može vidjeti na zaslonu cijevi. Što je cilj udaljeniji, to više vremena prođe prije nego što se reflektirani puls pojavi i što dalje udesno zraka ima vremena za kretanje duž linije skeniranja. Očito, svaka točka na liniji skeniranja odgovara određenom trenutku dolaska reflektiranog signala i, prema tome, određenoj vrijednosti raspona.
Radari koji rade u načinu svestranog gledanja koriste indikatore svestranog gledanja (PVI) i CRT s otklonom elektromagnetskog snopa i oznakom svjetline. Radarska antena s uskim snopom (BP) pomiče se mehanizmom za rotaciju antene u vodoravnoj ravnini i "gleda" okolni prostor (Sl. 3.3, slajd,
Na PPI, linija zahvata dometa rotira u azimutu sinkrono s antenom, a početak gibanja elektronskog snopa iz središta cijevi u radijalnom smjeru podudara se s trenutkom emisije sondirajućeg impulsa. Sinkrona rotacija zamaha na PPI s radarskom antenom provodi se pomoću sinkronog pogona snage (SSD). Signali odgovora prikazuju se na zaslonu indikatora u obliku oznake svjetline.
PPI vam omogućuje istovremeno određivanje raspona D i azimut β ciljevi. Radi lakšeg snalaženja, oznake raspona ljestvice u obliku krugova i oznake azimuta ljestvice u obliku svijetlih radijalnih linija elektronički su nanesene na PPI zaslon (Sl. 3.3, slajd, 8, 27 ).
Bilješka. Pomoću televizora i TV kartice pozovite učenike da odrede koordinate ciljeva. Odredite skalu indikatora: oznake dometa slijede nakon 10 km, oznake azimuta - nakon 10 stupnjeva.
ZAKLJUČAK
(slajd 28)
Određivanje udaljenosti do objekta pomoću metode impulsa svodi se na mjerenje vremena kašnjenja t h reflektirani signal u odnosu na sondirajući puls. Trenutak emisije sondirajućeg impulsa uzima se kao početak odbrojavanja vremena širenja radio valova.
Prednosti pulsnih radara:
pogodnost vizualnog promatranja svih ciljeva koje antena ozračuje istovremeno u obliku oznaka na zaslonu indikatora;
naizmjenični rad odašiljača i prijamnika omogućuje korištenje jedne zajedničke antene za prijenos i prijem.
Drugo studijsko pitanje.
Ključni pokazatelji impulsne metode
Glavni pokazatelji impulsne metode su (slajd 29) :
Jednoznačno određen maksimalni domet, D;
razlučivost raspona, δD;
minimalni domet koji se može otkriti, D min .
Pogledajmo ove pokazatelje.
Nedvosmislen maksimalni domet
Maksimalni domet radara određen je osnovnom radarskom formulom i ovisi o parametrima radara.
Nedvosmislenost određivanja udaljenosti do objekta ovisi o razdoblju ponavljanja sondirajućih impulsa T P. Nadalje, ovo pitanje će biti navedeno na sljedeći način.
Maksimalni domet radara je 300 km. Odredite vrijeme kašnjenja do cilja koji se nalazi na ovom dometu
Period ponavljanja sondirajućih impulsa odabran je na 1000 μs. Odredite domet do cilja čije je vrijeme kašnjenja jednako T P
U zračnom prostoru nalaze se dva cilja: cilj br. 1 na dometu od 100 km i cilj br. 2 na dometu od 200 km. Kako će oznake tih ciljeva izgledati na radarskom indikatoru (Sl. 3.4, slajd 22, 30 ).
Prilikom sondiranja prostora s impulsima s periodom ponavljanja od 1000 μs, oznaka od mete br. 1 bit će prikazana na udaljenosti od 50 km, budući da će nakon dometa od 150 km započeti novi period brisanja i udaljena meta će dati oznaka na početku ljestvice (na udaljenosti od 50 km). Izračunati raspon ne odgovara stvarnom.
Kako otkloniti dvosmislenost u određivanju dometa?
Nakon sažimanja odgovora učenika izvedite sljedeći zaključak:
Za jednoznačno određivanje dometa potrebno je odabrati period ponavljanja sondirajućih impulsa u skladu sa zadanim maksimalnim dometom radara, tj.
Za zadani domet od 300 km, period ponavljanja impulsa sondiranja mora biti veći od 2000 μs ili frekvencija ponavljanja mora biti manja od 500 Hz.
Osim toga, maksimalni detektabilni domet ovisi o širini snopa, brzini rotacije antene i potrebnom broju impulsa reflektiranih od cilja po rotaciji antene.
Razlučivost dometa (δD) je minimalna udaljenost između dva cilja smještena na istom azimutu i kutu elevacije pri kojoj se signali reflektirani od njih promatraju odvojeno na zaslonu indikatora(Sl. 3.5, slajd 23, 31, 32 ).
Za određeno trajanje sondirajućeg pulsa τ I i udaljenosti između ciljeva ∆D 1 mete br. 1 i br. 2 ozračuju se odvojeno. S istim trajanjem pulsa, ali na udaljenosti između ciljeva ∆D 2 mete br. 3 i br. 4 su ozračene istovremeno. Posljedično, u prvom slučaju, PPI će biti vidljivi odvojeno na ekranu, au drugom, zajedno. Iz toga slijedi da je za odvojeni prijem impulsnih signala potrebno da vremenski interval između trenutaka njihova prijema bude veći od trajanja impulsa. τ I (∆ t > τ I )
Minimalna razlika (D 2 – D 1 ), u kojem su mete vidljive na ekranu odvojeno, po definiciji postoji rezolucija dometa δD, stoga
Osim trajanja pulsa τ I Na razlučivost dometa postaje utječe razlučivost indikatora, određena skalom skeniranja i minimalnim promjerom svjetleće točke na CRT zaslonu ( d P ≈ 1 mm). Što je veća skala snimanja raspona i bolje fokusiranje CRT zrake, to je bolja razlučivost indikatora.
Općenito, razlučivost dometa radara jednaka je
Gdje δD I– rezolucija indikatora.
Manje δD , to je rezolucija bolja. Obično je razlučivost radara u rasponu δD= (0,5...5) km.
Za razliku od razlučivosti dometa, razlučivost u kutnim koordinatama (azimut δβ i uzvišenje δε ) Ne ovisi iz radarske metode i određuje se širinom dijagrama zračenja antene u odgovarajućoj ravnini, koja se obično mjeri na razini polovine snage.
Rezolucija radarskog azimuta δβ O jednako je:
δβ O = φ 0.5r O + δβ I O ,
Gdje φ 0.5r O– širina dijagrama zračenja na pola snage u vodoravnoj ravnini;
δβ I O- azimutna rezolucija indikatorske opreme.
Mogućnosti visoke razlučivosti radara omogućuju odvojeno promatranje i određivanje koordinata blisko lociranih ciljeva.
Najmanji domet koji se može detektirati je najkraća udaljenost na kojoj postaja još uvijek može otkriti cilj. Ponekad se prostor oko stanice u kojem se ne otkrivaju ciljevi naziva "mrtva" zona ( tobogan 33 ).
Korištenje jedne antene u pulsnom radaru za odašiljanje sondirajućih impulsa i primanje reflektiranih signala zahtijeva isključivanje prijemnika za vrijeme trajanja emisije sondirajućih impulsa τ u. Stoga reflektirani signali koji stižu do stanice kada njezin prijemnik nije spojen na antenu neće biti primljeni i registrirani na indikatorima. Duljina vremena tijekom kojeg prijamnik ne može primiti reflektirane signale određena je trajanjem sondirajućeg impulsa τ u i vrijeme potrebno za prebacivanje antene s odašiljanja na prijem nakon izlaganja sondirajućem pulsu odašiljača t V .
Znajući ovo vrijeme, vrijednost minimalnog raspona D min pulsni radar može se odrediti formulom
Gdje τ u- trajanje impulsa radarske sonde;
t V- vrijeme kada je prijemnik uključen nakon završetka sondirajućeg impulsa odašiljača (jedinice - μs).
Na primjer. Na τ u= 10µs D min = 1500 m
na τ u= 1 µs D min = 150 m.
Treba imati na umu da povećanje polumjera "mrtve" zone D min rezultat je prisutnosti na zaslonu indikatora koji se reflektira od lokalnih objekata i ograničenog raspona rotacije antene po visini.
ZAKLJUČAK
Metoda pulsnog radara učinkovita je u mjerenju dometa objekata koji se nalaze na velikim udaljenostima.
Treće studijsko pitanje
Metoda kontinuiranog zračenja
Zajedno s uporabom pulsne radarske metode, može se provesti pomoću instalacija s kontinuiranim energetskim zračenjem. Metodom kontinuiranog zračenja moguće je poslati više energije prema cilju.
Uz prednost energetskog reda, metoda kontinuiranog zračenja je inferiorna u odnosu na pulsnu metodu u nizu pokazatelja. Ovisno o tome koji parametar reflektiranog signala služi kao osnova za mjerenje dometa do cilja, metoda kontinuiranog radara razlikuje:
fazna (fazometrijska) radarska metoda;
metoda frekvencijskog radara.
Moguće su i kombinirane radarske metode, posebno pulsno-fazne i pulsno-frekvencijske.
Uz faznu metodu U radaru se udaljenost do cilja procjenjuje na temelju razlike u fazama emitiranih i primljenih reflektiranih oscilacija. Prve fazno-metričke metode za mjerenje udaljenosti predložili su i razvili akademici L. I. Mandelstam i N. D. Papaleksi. Ove su metode našle primjenu u dugovalnim dugovalnim zrakoplovnim radionavigacijskim sustavima.
Uz frekvencijsku metodu U radaru se udaljenost do cilja procjenjuje prema frekvenciji otkucaja između izravnog i odbijenog signala.
Bilješka. Studenti samostalno proučavaju ove metode. Literatura: Slutsky V.Z. Pulsna tehnologija i osnove radara. str. 227-236.
ZAKLJUČAK
Određivanje udaljenosti do objekta metodom impulsa svodi se na promjenu vremena kašnjenja tres reflektiranog signala u odnosu na sondirajući impuls.
Za jednoznačno određivanje udaljenosti do objekta potrebno je da je t zap.max ≤ T p.
Razlučivost raspona δD je bolja što je kraće trajanje sondirajućeg impulsa τ u.
Radarska stanica(radar) ili radar(Engleski) radar iz Radio detekcija i domet- radiodetection and ranging) - sustav za otkrivanje zračnih, morskih i zemaljskih objekata, kao i za određivanje njihovog dometa i geometrijskih parametara. Koristi metodu koja se temelji na emisiji radio valova i snimanju njihove refleksije od objekata. U gradu se pojavio engleski akronim, a kasnije su u njegovom pisanju velika slova zamijenjena malim slovima.
Priča
Dana 3. siječnja 1934. godine u SSSR-u je uspješno izveden eksperiment otkrivanja zrakoplova radarskom metodom. Zrakoplov koji je letio na visini od 150 metara detektiran je na udaljenosti od 600 metara od radarske instalacije. Eksperiment su organizirali predstavnici Lenjingradskog instituta za elektrotehniku i Centralnog radio laboratorija. Godine 1934. maršal Tuhačevski napisao je u pismu vladi SSSR-a: "Eksperimenti u otkrivanju zrakoplova pomoću elektromagnetske zrake potvrdili su ispravnost temeljnog principa." Iste godine testirana je i prva eksperimentalna instalacija "Rapid", a 1936. sovjetska centimetarska radarska stanica "Oluja" otkrila je letjelicu s udaljenosti od 10 kilometara. U Sjedinjenim Državama prvi vojni ugovor s industrijom sklopljen je 1939. godine. Godine 1946. američki stručnjaci Raymond i Hacherton, bivši zaposlenik američkog veleposlanstva u Moskvi, napisali su: “Sovjetski znanstvenici uspješno su razvili teoriju radara nekoliko godina prije nego što je radar izumljen u Engleskoj.”
Radarska klasifikacija
Prema namjeni, radarske stanice se mogu klasificirati na sljedeći način:
- detekcijski radar;
- Radar za kontrolu i praćenje;
- Panoramski radari;
- Bočni radar;
- Meteorološki radari.
Ovisno o području primjene razlikuju se vojni i civilni radari.
Po prirodi prijevoznika:
- Zemaljski radari
- Pomorski radari
- Zračni radari
Po vrsti radnje
- Primarni ili pasivni
- Sekundarni ili aktivni
- Kombinirano
Prema rasponu valova:
- Metar
- Centimetar
- Milimetar
Dizajn i princip rada primarnog radara
Primarni (pasivni) radar uglavnom služi za otkrivanje ciljeva tako što ih osvjetljava elektromagnetskim valom i zatim prima refleksije (ehoe) tog vala od cilja. Budući da je brzina elektromagnetskih valova konstantna (brzina svjetlosti), postaje moguće odrediti udaljenost do cilja na temelju mjerenja vremena širenja signala.
Radarska stanica se sastoji od tri komponente: odašiljača, antene i prijemnika.
Uređaj za prijenos je izvor elektromagnetskog signala velike snage. Može biti snažan generator impulsa. Za pulsne radare centimetarskog raspona to je obično magnetron ili generator impulsa koji radi prema sljedećoj shemi: glavni oscilator je snažno pojačalo, najčešće kao generator koristi lampu s putujućim valom, a za radare metarskog raspona triodna je žarulja. često korišten. Ovisno o dizajnu, odašiljač radi ili u pulsnom načinu rada, generirajući ponavljajuće kratke snažne elektromagnetske impulse, ili emitira kontinuirani elektromagnetski signal.
Antena obavlja fokusiranje prijemnog signala i formiranje uzorka zračenja, kao i primanje signala reflektiranog od mete i odašiljanje tog signala do prijamnika. Ovisno o izvedbi, reflektirani signal može biti primljen istom antenom ili drugom, koja se ponekad može nalaziti na znatnoj udaljenosti od uređaja za odašiljanje. Ako su odašiljanje i prijem kombinirani u jednoj anteni, te se dvije radnje izvode naizmjenično, a kako snažan signal koji curi iz odašiljačkog odašiljača u prijamnik ne bi zaslijepio prijamnik slabim odjekom, ispred antene se postavlja poseban uređaj. prijemnik, zatvarajući ulaz prijemnika u trenutku emisije sondirajućeg signala.
Prijamnik Obavlja pojačanje i obradu primljenog signala. U najjednostavnijem slučaju, dobiveni signal se dovodi u zračnu cijev (zaslon), koja prikazuje sliku sinkroniziranu s kretanjem antene.
Koherentni radari
Metoda koherentnog radara temelji se na izdvajanju i analizi fazne razlike između poslanog i reflektiranog signala, koja nastaje zbog Dopplerovog efekta kada se signal reflektira od pokretnog objekta. U tom slučaju uređaj za odašiljanje može raditi i kontinuirano iu pulsnom načinu rada. Glavna prednost ove metode je u tome što vam "omogućuje promatranje samo pokretnih objekata, što eliminira smetnje od nepokretnih objekata koji se nalaze između prijemne opreme i mete ili iza nje."
Pulsni radari
Princip rada pulsnog radara
Princip određivanja udaljenosti do objekta pomoću pulsnog radara
Moderni radari za praćenje izgrađeni su kao pulsni radari. Pulsni radar odašilje samo vrlo kratko vrijeme, kratki impuls obično traje oko mikrosekunde, nakon čega osluškuje jeku dok se puls širi.
Budući da puls putuje od radara konstantnom brzinom, vrijeme proteklo od trenutka slanja pulsa do trenutka prijema jeke jasna je mjera izravne udaljenosti do cilja. Sljedeći impuls može se poslati tek nakon nekog vremena, odnosno nakon što se impuls vrati, to ovisi o dometu detekcije radara (zadana snaga odašiljača, pojačanje antene i osjetljivost prijemnika). Da je impuls poslan ranije, odjek prethodnog pulsa s udaljenog cilja mogao bi se zamijeniti s odjekom drugog pulsa iz bliskog cilja.
Vremenski interval između impulsa naziva se interval ponavljanja pulsa, njegov recipročan je važan parametar tzv brzina ponavljanja pulsa(CPI) . Niskofrekventni radari dugog dometa obično imaju interval ponavljanja od nekoliko stotina impulsa u sekundi (ili herca [Hz]). Brzina ponavljanja impulsa jedna je od značajki po kojoj je moguće daljinsko određivanje radarskog modela.
Uklanjanje pasivnih smetnji
Jedan od glavnih problema pulsnih radara je uklanjanje signala reflektiranog od nepokretnih objekata: površine zemlje, visokih brda, itd. Ako se, na primjer, zrakoplov nalazi na pozadini visokog brda, reflektirani signal od ovog hill će potpuno blokirati signal iz zrakoplova. Za zemaljske radare ovaj se problem očituje pri radu s niskoletećim objektima. Za pulsne radare u zraku, to se izražava u činjenici da refleksija od zemljine površine zaklanja sve objekte koji leže ispod zrakoplova s radarom.
Metode za uklanjanje smetnji koriste, na ovaj ili onaj način, Dopplerov učinak (frekvencija vala reflektiranog od objekta koji se približava povećava se, a od objekta koji odlazi smanjuje).
Najjednostavniji radar koji može otkriti cilj u smetnji je radar s odabirom pokretnih ciljeva(PDS) - pulsni radar koji uspoređuje refleksije od više od dva ili više intervala ponavljanja impulsa. Svaki cilj koji se pomiče u odnosu na radar proizvodi promjenu parametra signala (stupanj u serijskom SDC-u), dok smetnja ostaje nepromijenjena. Uklanjanje smetnji događa se oduzimanjem refleksija iz dva uzastopna intervala. U praksi se eliminacija šuma može izvesti u posebnim uređajima - kompenzatorima kroz periode ili algoritmima u softveru.
CRT operativni sustavi imaju temeljnu slabost: slijepi su za ciljeve s određenim kružnim brzinama (koje proizvode fazne promjene od točno 360 stupnjeva), a takvi se ciljevi ne prikazuju. Brzina kojom cilj nestaje na radaru ovisi o radnoj frekvenciji stanice i brzini ponavljanja impulsa. Moderni PRF-ovi emitiraju višestruke impulse s različitim brzinama ponavljanja - tako da nevidljive brzine pri svakoj stopi ponavljanja pulsa hvataju drugi PRF-ovi.
Drugi način da se riješite smetnji implementiran je u pulsno-doppler radari, koji koriste znatno složeniju obradu od radara sa SDC.
Važno svojstvo pulsno-doppler radara je koherencija signala. To znači da poslani signali i refleksije moraju imati određenu faznu ovisnost.
Općenito se smatra da su pulsni Doppler radari bolji od SDC radara u otkrivanju niskoletećih ciljeva u višestrukim zemaljskim smetnjama, ovo je preferirana tehnika koja se koristi u modernim borbenim zrakoplovima za presretanje/kontrolu vatre iz zraka, primjeri su AN/APG-63, 65, 66, 67 i 70 radari. U modernom Dopplerovom radaru većinu obrade obavlja digitalno zasebni procesor koji koristi procesore digitalnih signala, obično koristeći algoritam brze Fourierove transformacije visokih performansi za pretvaranje digitalnih podataka uzoraka refleksije u nešto čime se lakše upravlja drugim algoritmima. Digitalni procesori signala vrlo su fleksibilni i korišteni algoritmi obično se mogu brzo zamijeniti drugim, zamjenjujući samo memorijske (ROM) čipove, čime se brzo suprotstavlja neprijateljskim tehnikama ometanja ako je potrebno.
Dizajn i princip rada sekundarnog radara
Princip rada sekundarnog radara je nešto drugačiji od principa rada primarnog radara. Sekundarna radarska stanica sastoji se od sljedećih komponenti: odašiljač, antena, generatori azimutnih markera, prijemnik, procesor signala, indikator i zrakoplovni transponder s antenom.
Odašiljač. Služi za emitiranje impulsa zahtjeva u antenu na frekvenciji od 1030 MHz
Antena. Služi za emitiranje i primanje reflektiranih signala. Prema ICAO standardima za sekundarni radar, antena emitira na frekvenciji od 1030 MHz, a prima na frekvenciji od 1090 MHz.
Generatori oznaka azimuta. Služi za generiranje oznaka azimuta (Azimuth Change Pulse ili ACP) i generiranje sjevernih oznaka (Azimuth Reference Pulse ili ARP). Za jedan okret radarske antene potrebno je 4096 malih azimutnih oznaka (za stare sustave), ili 16384 malih azimutnih oznaka (za nove sustave), koje se nazivaju i poboljšane male azimutne oznake (Improved Azimuth Change pulse ili IACP), kao i jedna sjeverna oznaka , generiraju se. Oznaka sjevera dolazi od generatora azimutnih oznaka, pri čemu je antena u takvom položaju kada je usmjerena na sjever, a male azimutne oznake služe za brojanje kuta rotacije antene.
Prijamnik. Koristi se za primanje impulsa na frekvenciji od 1090 MHz
Procesor signala. Služi za obradu primljenih signala
Indikator Služi za prikaz obrađenih informacija
Zrakoplovni transponder s antenom Služi za prijenos pulsnog radio signala koji sadrži dodatne informacije natrag na radar po primitku signala radijskog zahtjeva.
Princip rada Princip rada sekundarnog radara je korištenje energije transpondera zrakoplova za određivanje položaja zrakoplova. Radar ozračuje okolni prostor ispitnim impulsima na frekvencijama P1 i P3, kao i impulsom potiskivanja P2 na frekvenciji od 1030 MHz. Zrakoplovi opremljeni transponderima koji se nalaze u dometu upitnog snopa po prijemu ispitnih impulsa, ako je na snazi uvjet P1, P3> P2, odgovaraju na zahtjev radara nizom kodiranih impulsa na frekvenciji od 1090 MHz, koji sadrže dodatne informacije kao što su broj ploče, nadmorska visina i tako dalje. Odgovor transpondera zrakoplova ovisi o načinu radarskog zahtjeva, a način zahtjeva određen je udaljenošću između impulsa zahtjeva P1 i P3, na primjer u načinu zahtjeva A (mod A), udaljenost između impulsa zahtjeva stanice P1 i P3 je 8 mikrosekundi, a po primitku takvog zahtjeva transponder zrakoplova kodira svoj broj na tabli u impulse odgovora. U načinu ispitivanja C (mod C), udaljenost između impulsa ispitivanja stanice iznosi 21 mikrosekundu i po primitku takvog zahtjeva, transponder zrakoplova kodira svoju visinu u odgovoru impulsa. Radar također može poslati zahtjev u mješovitom načinu rada, na primjer Mode A, Mode C, Mode A, Mode C. Azimut zrakoplova određen je kutom rotacije antene, koji se pak određuje brojanjem malih Oznake azimuta. Raspon je određen kašnjenjem primljenog odgovora. Ako zrakoplov ne leži u području pokrivanja glavnog snopa, ali leži u području pokrivanja bočnih snopova ili se nalazi iza antene, tada transponder zrakoplova, nakon što dobije zahtjev od radara, će na svom ulazu primiti uvjet da pulsira P1,P3 Prednosti sekundarnog radara su veća točnost, dodatne informacije o zrakoplovu (broj zrakoplova, visina), kao i nisko zračenje u odnosu na primarne radare. Zaklada Wikimedia. 2010. Radar- Ruska logistička služba http://www.rls.ru/ Rječnici komunikacija radarske radarske stanice: Rječnik kratica i kratica vojske i specijalnih službi. Comp. A. A. Ščelokov. M.: AST Publishing House LLC, Geleos Publishing House CJSC, 2003. 318 str., S ... Rječnik kratica i kratica Sjedinjene Američke Države uništile su tri radarske stanice u Jemenu raketnim napadom. Ova mjera bila je odgovor na dva ispaljivanja projektila Hutija prema američkom razaraču Mason u Crvenom moru. “Rano ujutro po lokalnom vremenu (Jemen - pribl. AiF.ru), američka vojska uništila je tri radarske postaje na obali Crvenog mora u Jemenu, koju kontroliraju Hutiji”, stoji u službenom priopćenju Pentagona. Američko ministarstvo obrane kaže da je raketni napad izveden uz odobrenje predsjednik Barack Obama. AiF.ru govori što je radarska stanica. Radarska postaja (radar) je sustav za otkrivanje zračnih, morskih i zemaljskih objekata, kao i za određivanje njihovog dometa, brzine i geometrijskih parametara. Radar je jedna od najvažnijih komponenti sustava protuzračne i proturaketne obrane. Radarska stanica šalje niz snažnih elektromagnetskih impulsa u svemir. Nakon susreta s bilo kojim objektom na svom putu, elektromagnetski valovi se reflektiraju od njega i vraćaju se natrag. Pomoću prijemnika postaje možete primiti reflektirani signal. Snaga refleksije ovisi o karakteristikama reflektirajućeg objekta: obliku njegove površine, materijalu, veličini, kao i kutu upada radio valova. Ako je objekt mali, odjek će biti vrlo slab. Veći objekt stvara uočljiviju refleksiju. Udaljenost do objekta određena je vremenom kašnjenja reflektiranog pulsa u odnosu na onaj koji emitira postaja. Radarski impulsi reflektiraju se od brodova, zrakoplova i obale, što omogućuje njihovo otkrivanje čak iu noćnoj tami, magli ili kroz dimnu zavjesu.Ostale stranice
Literatura i bilješke
Pogledajte što je "radar" u drugim rječnicima:
Što je radar?
Kako radi radar?
