Moderné vojny sa vyznačujú rýchlosťou a pominuteľnosťou. Vo vojenských stretoch často vyhrávajú tí, ktorí ako prví odhalili potenciálne hrozby a podľa toho na ne reagovali. Už osem desaťročí sa radarové metódy používajú na prieskum a rozpoznávanie nepriateľa na mori a na súši, ako aj vo vzduchu.
Sú založené na emisii rádiových vĺn so zaznamenávaním ich odrazov od najrôznejších objektov. Zariadenia, ktoré vysielajú a prijímajú takéto signály, sú moderné radarové stanice alebo radary. Pojem „radar“ pochádza z anglickej skratky – RADAR. Objavil sa v roku 1941 a už dlho je súčasťou jazykov sveta.
Príchod radaru bol prelomovou udalosťou. V modernom svete je prakticky nemožné zaobísť sa bez radarových staníc. Nezaobíde sa bez nich letectvo, navigácia, hydrometeorologické centrum, dopravná polícia atď.. Radarový komplex má navyše široké využitie vo vesmírnych technológiách a navigačných systémoch.
Radar vo vojenskej službe
Napriek tomu sa armáde zo všetkého najviac páčili radary. Navyše, tieto technológie boli pôvodne vytvorené pre vojenské účely a prakticky boli implementované pred druhou svetovou vojnou. Všetky hlavné štáty aktívne využívali radar na detekciu nepriateľských lodí a lietadiel. Navyše ich použitie rozhodlo o výsledku mnohých bitiek.
Dnes sa nové radarové stanice používajú vo veľmi širokom spektre vojenských úloh. To zahŕňa sledovanie medzikontinentálnych balistických rakiet a delostrelecký prieskum. Všetky lietadlá, helikoptéry a vojnové lode majú svoj vlastný radar. Radary sú vo všeobecnosti základom systémov protivzdušnej obrany.
Ako fungujú radary?
Poloha je definícia toho, kde sa niečo nachádza. Radar je teda detekcia objektov alebo objektov vo vesmíre pomocou rádiových vĺn, ktoré sú vysielané a prijímané radarom alebo radarom. Princíp činnosti primárnych alebo pasívnych radarov je založený na vysielaní rádiových vĺn do priestoru odrazených od objektov a vracaných do nich vo forme odrazených signálov. Po ich analýze radary detekujú objekty v určitých bodoch v priestore, ich hlavné charakteristiky v podobe rýchlosti, výšky a veľkosti. Všetky radary sú zložité rádiotechnické zariadenia zložené z mnohých prvkov.
Moderný radarový komplex
Každý radar pozostáva z troch hlavných prvkov:
- Vysielače signálu;
- Anténa;
- Prijímače.
Zo všetkých radarových staníc existuje špeciálne rozdelenie do dvoch veľkých skupín:
- pulz;
- Nepretržité pôsobenie.
Pulzné radarové vysielače vysielajú elektromagnetické vlny na krátke časové úseky (zlomky sekúnd). Ďalšie signály sa vysielajú až vtedy, keď sa prvé impulzy vrátia a zasiahnu prijímače. Dôležitou charakteristikou je aj frekvencia opakovania pulzu. Takže nízkofrekvenčné radary posielajú viac ako sto impulzov za minútu.
Pulzné radarové antény fungujú ako prijímače a vysielače. Akonáhle signály zmiznú, vysielače sa na chvíľu vypnú a prijímače sa zapnú. Po ich prijatí dochádza k reverzným procesom.
Pulzné radary majú svoje nevýhody a výhody. Môžu určiť dosah niekoľkých cieľov súčasne. Takéto radary môžu mať každý jednu anténu a ich indikátory sú veľmi jednoduché.
Vysielané signály však musia mať vysoký výkon. Všetky moderné sledovacie radary majú pulzný obvod. Pulzné radarové stanice zvyčajne používajú ako zdroje signálu magnetróny alebo trubice s postupujúcou vlnou.
Pulzné radarové systémy
Radarové antény zameriavajú a usmerňujú elektromagnetické signály a tiež zachytávajú odrazené impulzy a prenášajú ich do prijímačov. V niektorých radaroch môžu byť signály prijímané a prenášané pomocou rôznych antén umiestnených vo veľkých vzdialenostiach od seba. Radarové antény môžu vyžarovať elektromagnetické vlny v kruhu alebo pracovať v určitých sektoroch.
Radarové lúče môžu byť nasmerované špirálovito alebo majú tvar kužeľov. V prípade potreby dokážu radary pomocou špeciálnych systémov neustále sledovať pohybujúce sa ciele a namieriť na ne antény. Prijímače spracovávajú prijaté dáta a prenášajú ich na obrazovky operátorov.
Jednou z hlavných nevýhod prevádzky pulzných radarov je rušenie pochádzajúce zo skutočných objektov, zo zemského povrchu, hôr a kopcov. Palubné pulzné radary tak budú počas svojej prevádzky v lietadlách prijímať tiene zo signálov odrazených od zemského povrchu. Pozemné alebo lodné radarové systémy zisťujú tieto problémy detekciou cieľov, ktoré lietajú v nízkych výškach. Na odstránenie takéhoto rušenia sa používa Dopplerov jav.
Radary s nepretržitým dosahom
Radary so spojitou vlnou pracujú na princípe nepretržitého vysielania elektromagnetických vĺn a využívajú Dopplerov jav. Jeho princíp spočíva v tom, že frekvencie elektromagnetických vĺn odrazených od objektov približujúcich sa k zdrojom signálu budú vyššie ako od objektov vzďaľujúcich sa. V tomto prípade zostávajú frekvencie emitovaných impulzov nezmenené. Takéto radary nedetekujú stacionárne objekty, ich prijímače detegujú iba vlny s frekvenciou vyššou alebo nižšou, ako sú tie, ktoré sú emitované.
Hlavnou nevýhodou radarov so spojitou vlnou je ich neschopnosť určiť vzdialenosti objektov. Ich činnosť však nespôsobuje rušenie stacionárnymi objektmi medzi alebo za radarmi a cieľmi. Dopplerovské radary majú tiež relatívne jednoduché zariadenie, ktoré môže fungovať pomocou signálov s nízkou spotrebou energie. Okrem toho majú moderné radarové stanice s nepretržitou vlnou schopnosť určovať vzdialenosti objektov. Na to sa využívajú zmeny radarových frekvencií počas ich prevádzky.
Vieme aj o takzvaných sekundárnych radaroch používaných v letectve na identifikáciu lietadiel. Takéto radarové systémy majú aj letecké transpondéry. Počas ožarovania lietadiel elektromagnetickými signálmi poskytujú transpondéry ďalšie údaje, ako je nadmorská výška, trasa, číslo lietadla a národnosť.
Typy radarových staníc
Radary môžu byť oddelené dĺžkou a frekvenciou vĺn, na ktorých pracujú. Najmä pri skúmaní zemského povrchu a pri práci na veľké vzdialenosti sa používajú vlny 0,9-6 m a 0,3-1 m.V riadení letovej prevádzky sa používajú radary s vlnovou dĺžkou 7,5-15 cm a pri nad- Horizontálne radary Na staniciach na detekciu odpaľovania rakiet sa používajú 10-100 metrové vlny.
Z histórie vývoja radarov
Myšlienka použitia radaru vznikla po objavení rádiových vĺn. Zamestnanec Siemensu Christian Hülsmeyer teda v roku 1905 vytvoril zariadenie, ktoré dokázalo zistiť prítomnosť veľkých kovových predmetov pomocou rádiových vĺn. Vynálezca navrhol nainštalovať takéto zariadenia na lode, aby sa zabránilo kolíziám, napríklad v hmle. Prepravné spoločnosti však o nové zariadenie neprejavili záujem.
Radarové štúdie sa robili aj na ruskom území. Tak ešte koncom 19. storočia ruský vedec Popov zistil, že prítomnosť kovových predmetov bráni šíreniu rádiových vĺn.
Začiatkom dvadsiatych rokov objavili americkí inžinieri Albert Taylor a Leo Young prechádzajúcu loď pomocou rádiových vĺn. Avšak vzhľadom na to, že vtedajší rádiotechnický priemysel nebol rozvinutý, nebolo možné vytvoriť radarové stanice v priemyselnom meradle.
Výroba prvých radarových staníc, pomocou ktorých sa dali riešiť praktické problémy, sa začala v Anglicku v 30. rokoch. Toto zariadenie bolo mimoriadne objemné a mohlo byť inštalované buď na zemi, alebo na veľkých lodiach. Až v roku 1937 vznikol prvý miniatúrny radar, ktorý bolo možné inštalovať na lietadlá. Výsledkom bolo, že pred druhou svetovou vojnou mali Briti rozsiahlu sieť radarových staníc s názvom Chain Home.
radary studenej vojny
Počas studenej vojny sa v USA a Sovietskom zväze objavil nový typ ničivej zbrane. Samozrejme, to bol nástup medzikontinentálnych balistických rakiet. Včasná detekcia štartov takýchto rakiet bola životne dôležitá.
Sovietsky vedec Nikolaj Kabanov navrhol myšlienku použitia krátkych rádiových vĺn na detekciu nepriateľských lietadiel na veľké vzdialenosti (až 3 000 km). Všetko bolo celkom jednoduché. Vedec bol schopný zistiť, že 10-100-metrové rádiové vlny majú tendenciu sa odrážať od ionosféry.
Pri ožiarení cieľov na zemskom povrchu sa teda vracajú aj späť k radarom. Neskôr na základe tejto myšlienky vedci dokázali vyvinúť radary s detekciou odpálenia balistických rakiet cez horizont. Príkladom takýchto zariadení môže byť „Daryal“ - radarová stanica. Desaťročia bola jadrom sovietskych systémov na zabránenie odpáleniu rakiet.
Dnes sa za najsľubnejší smer vo vývoji radarových systémov považuje vytvorenie radarových staníc s fázovanými anténami (PAA). Takéto zariadenia nemajú jeden, ale stovky žiaričov rádiových vĺn. Celé ich fungovanie je riadené výkonnými počítačmi. Rádiové vlny vysielané z rôznych zdrojov vo fázovanom poli sa môžu navzájom zosilňovať alebo naopak, keď sú vo fáze alebo sú zoslabené.
Sfázované radarové signály môžu mať akýkoľvek požadovaný tvar. Môžu sa pohybovať v priestore bez zmien v polohách samotných antén a tiež pracovať na rôznych frekvenciách žiarenia. Sfázové radary sa považujú za spoľahlivejšie a citlivejšie ako podobné zariadenia s konvenčnými anténami.
Takéto radary však majú aj nevýhody. Najväčšie problémy s fázovanými radarmi sú ich chladiace systémy. Okrem toho sú takéto radarové zariadenia mimoriadne zložité na výrobu a sú tiež veľmi drahé.
Radarové komplexy s fázovanými sústavami
O nových radaroch s fázovou sústavou je známe, že sa už inštalujú na stíhačky piatej generácie. Takéto technológie sa používajú v amerických systémoch včasného varovania pri raketových útokoch. Radarové systémy s fázovanými sústavami by mali byť inštalované na Armata, najnovšie tanky ruskej výroby. Mnohí odborníci poznamenávajú, že Ruská federácia patrí medzi svetových lídrov, ktorí úspešne vyvíjajú radarové stanice s fázovanými sústavami.
Radar pozostáva z týchto hlavných prvkov:
Vysielacie zariadenie;
Prijímač;
Anténny spínač a anténne zariadenie;
Koncové zariadenie;
Synchronizátor.
Bloková schéma radaru je na obr. 5.2.
Obr.5.2 Bloková schéma radarovej stanice.
Vysielacie zariadenie Radar je navrhnutý tak, aby generoval zvukový signál a prenášal ho do antény.
Prijímač Radar je určený na predbežné spracovanie odrazeného signálu prijatého anténou. Oddeľuje užitočný signál od zmesi signálu a rušenia, prevádza rádiový signál na video signál a prenáša ho do koncového zariadenia.
Anténny spínač určený na pripojenie vysielača k anténe pri vysielaní sondovacieho signálu a pripojenie prijímača k anténe pri príjme odrazeného signálu.
Koncové zariadenie na analýzu užitočného signálu. Typ koncového zariadenia závisí od typu signálu (analógový alebo digitálny), príjemcu radarovej informácie (obsluha, zariadenie na automatické určovanie polohy, počítač atď.) a typu radarovej informácie.
Synchronizátor poskytuje danú postupnosť činnosti radarových prvkov. Napríklad v najbežnejších radaroch s pulzným prevádzkovým režimom synchronizátor vykonáva nasledujúce funkcie:
Koordinácia okamihu vytvorenia snímacieho impulzu s okamihom spustenia časovej základne indikátora alebo nulového počtu výpočtového zariadenia;
Koordinácia polohy vyžarovacieho diagramu antény v priestore s pohybom indikátora alebo nulovým odčítaním výpočtového zariadenia;
Určenie okamihu otvorenia prijímača a intervalu jeho prevádzky.
V tomto prípade sú v zásade možné nasledujúce spôsoby synchronizácie:
1. Synchronizácia z vysielača do koncového zariadenia.
V takýchto radaroch moment vytvorenia snímacieho impulzu určuje moment spustenia časového rozbehu indikátora alebo moment vynulovania výpočtového zariadenia. Výhodou tejto synchronizačnej metódy je, že nestabilita frekvencie opakovania snímacích impulzov vysielača neovplyvňuje presnosť radarových meraní. Takéto radary sa však vyznačujú nestabilitou spúšťania koncového zariadenia, ktorú je ťažké úplne odstrániť.
2. Synchronizácia z koncového zariadenia do vysielača.
V tomto prípade je činnosť koncového a vysielacieho zariadenia riadená vysoko stabilným generátorom, ktorý je súčasťou koncového zariadenia. Vďaka tomu je dosiahnutá vysoká presnosť radarových meraní. Problémy však vznikajú pri zmene frekvencie opakovania snímacích impulzov.
3. Synchronizácia pomocou samostatného vysoko stabilného kremenného oscilátora, ktorý nie je súčasťou vysielacieho ani koncového zariadenia.
Tento spôsob synchronizácie sa používa vo väčšine moderných radarov, ktoré zvyčajne poskytujú možnosť meniť frekvenciu opakovania snímacích impulzov počas prevádzky stanice. Je to potrebné na zabezpečenie odolnosti radaru voči rušeniu pri prevádzke v podmienkach pasívneho alebo aktívneho rušenia radaru.
Bloková schéma radaru závisí hlavne od jeho účelu, typu snímacieho signálu (impulzný alebo spojitý) a modulovaného parametra rádiového signálu.
Vo všeobecnosti však musí byť postup spracovania rádiového signálu v radare konzistentný nielen s typom sondovacieho signálu, ale aj s typom rušenia. Preto musí bloková schéma radaru brať do úvahy zdroje aktívneho a pasívneho elektronického rušenia.
Táto úloha komplikuje činnosť akéhokoľvek radaru, pretože rušenie spôsobuje skreslenie signálu odrazeného od cieľa a vedie k strate užitočných radarových informácií. Preto sa v procese spracovania odrazeného signálu usilujú o potlačenie rušenia, čo sa dosahuje zavedením elektronických zariadení na ochranu proti rušeniu do blokovej schémy radaru.
Princíp činnosti pulzného radaru je možné pochopiť, ak vezmeme do úvahy „Zjednodušenú blokovú schému pulzného radaru (obr. 3.1, snímka 20, 25 ) a grafy vysvetľujúce činnosť pulzného radaru (obr. 3.2, snímka 21, 26 ).
Najlepšie je začať uvažovať o prevádzke pulzného radaru zo synchronizačnej jednotky (spúšťacej jednotky) stanice. Tento blok nastavuje „rytmus“ prevádzky stanice: nastavuje frekvenciu opakovania znejúcich signálov, synchronizuje činnosť indikačného zariadenia s prevádzkou vysielača stanice. Synchronizátor vytvára krátkodobé ostré impulzy A zap s určitou frekvenciou opakovania T P. Konštrukčne môže byť synchronizátor vyrobený vo forme samostatného bloku alebo môže byť jednou jednotkou s modulátorom stanice.
Modulátor riadi činnosť mikrovlnného generátora, zapína a vypína ho. Modulátor je spúšťaný synchronizačnými impulzmi a generuje silné pravouhlé impulzy požadovanej amplitúdy U m a trvanie τ A. Mikrovlnný generátor sa zapína iba v prítomnosti impulzov modulátora. Frekvencia spínania mikrovlnného generátora a následne aj frekvencia opakovania snímacích impulzov je určená frekvenciou synchronizačných impulzov. T P. Trvanie činnosti mikrovlnného generátora pri každom jeho zapnutí (to znamená trvanie snímacieho impulzu) závisí od trvania impulzu vytvárajúceho sa v modulátore. τ A. Trvanie impulzu modulátora τ A zvyčajne predstavuje jednotky mikrosekúnd a pauzy medzi nimi sú stovky a tisíce mikrosekúnd.
Pod vplyvom napätia modulátora generuje mikrovlnný generátor silné rádiové impulzy U gén, ktorého trvanie a tvar je určený trvaním a tvarom impulzov modulátora. Vysokofrekvenčné oscilácie, to znamená snímanie impulzov z mikrovlnného generátora, vstupujú do antény cez prepínač antény. Frekvencia kmitov rádiových impulzov je určená parametrami mikrovlnného generátora.
Anténny spínač (AP) poskytuje možnosť prevádzkovať vysielač a prijímač na jednej spoločnej anténe. Počas generovania snímacieho impulzu (μs) pripojí anténu na výstup vysielača a zablokuje vstup prijímača a po zvyšok času (čas pauzy sú stovky, tisíce μs) pripojí antény na vstup prijímača a odpojí ho od vysielača. V pulznom radare sa ako anténne spínače používajú automatické vysokorýchlostné spínače.
Anténa premieňa mikrovlnné oscilácie na elektromagnetickú energiu (rádiové vlny) a sústreďuje ju do úzkeho lúča. Signály odrazené od cieľa sú prijímané anténou, prechádzajú cez prepínač antény a prichádzajú na vstup prijímača U s, kde sú vyberané, zosilňované, detegované a dodávané do indikačných zariadení prostredníctvom odrušovacieho zariadenia.
Zariadenie proti rušeniu sa zapne iba vtedy, ak v oblasti pokrytia radarom dochádza k pasívnemu a aktívnemu rušeniu. Toto zariadenie bude podrobne preštudované v téme 7.
Indikátorové zariadenie je koncovým zariadením radaru a používa sa na zobrazenie a načítanie radarových informácií. Elektrický obvod a dizajn indikačných zariadení je určený praktickým účelom stanice a môže byť značne odlišný. Napríklad, pre detekčné radary pomocou indikačných zariadení treba reprodukovať vzdušnú situáciu a určiť súradnice cieľov D a β. Tieto ukazovatele sa nazývajú 360-stupňové ukazovatele (PVI). Cieľové výškové meracie radary (výškomery) využívajú výškové indikátory. Indikátory dosahu merajú iba vzdialenosť k cieľu a slúžia na ovládanie.
Pre presné určenie rozsahu je potrebné zmerať časový interval t h(desiatky a stovky mikrosekúnd) s vysokou presnosťou, to znamená, že sú potrebné zariadenia s veľmi nízkou zotrvačnosťou. Preto indikátory rozsahu používajú ako meracie prístroje katódové trubice (CRT).
Poznámka. Princíp merania dosahu bol študovaný v lekcii 1, preto by sa pri štúdiu tohto problému mala venovať hlavná pozornosť vytvoreniu zákruty na PPI.
Podstata merania dosahu (čas oneskorenia t h) pomocou CRT možno vysvetliť na príklade použitia lineárneho skenovania v trubici s elektrostatickým riadením elektrónového lúča.
Počas lineárneho skenovania v CRT je elektrónový lúč ovplyvnený skenovacím napätím U R sa periodicky pohybuje konštantnou rýchlosťou v priamom smere zľava doprava (obr. 1.7, snímka 9, 12 ). Rozmietacie napätie je generované špeciálnym rozmietacím generátorom, ktorý je spúšťaný rovnakým synchronizačným impulzom ako modulátor vysielača. Preto pohyb lúča cez obrazovku začína vždy, keď je vyslaný impulz sondy.
Pri použití značky cieľovej amplitúdy odrazený signál prichádzajúci z výstupu prijímača spôsobí vychýlenie lúča v kolmom smere. Odrazený signál teda možno vidieť na obrazovke trubice. Čím ďalej je cieľ, tým viac času uplynie, kým sa odrazený impulz objaví a čím ďalej doprava má lúč čas posunúť sa pozdĺž skenovacej čiary. Je zrejmé, že každý bod na skenovacej línii zodpovedá určitému okamihu príchodu odrazeného signálu a teda určitej hodnote rozsahu.
Radary pracujúce v režime všestranného zobrazenia používajú všestranné indikátory zobrazenia (PVI) a CRT s elektromagnetickým vychyľovaním lúča a značkou jasu. Radarová anténa s úzkym lúčom (BP) sa otáča mechanizmom otáčania antény v horizontálnej rovine a „prezerá“ okolitý priestor (obr. 3.3, snímka,
Na PPI sa čiara rozsahu otáča v azimute synchrónne s anténou a začiatok pohybu elektrónového lúča zo stredu trubice v radiálnom smere sa zhoduje s momentom emisie snímacieho impulzu. Synchrónne otáčanie rozmietania na PPI s radarovou anténou sa vykonáva pomocou výkonového synchrónneho pohonu (SSD). Signály odozvy sa zobrazujú na obrazovke indikátora vo forme značky jasu.
PPI umožňuje súčasne určiť rozsah D a azimut β Ciele. Pre ľahšiu orientáciu sú na obrazovke PPI elektronicky aplikované značky rozsahu stupnice vo forme kruhov a značky azimutu stupnice vo forme jasných radiálnych čiar (obr. 3.3, snímka, 8, 27 ).
Poznámka. Pomocou televízora a televíznej karty vyzvite žiakov, aby určili súradnice cieľov. Zadajte mierku indikátora: značky dosahu nasledujú po 10 km, značky azimutu – po 10 stupňoch.
ZÁVER
(šmykľavka 28)
Určenie vzdialenosti k objektu pomocou pulznej metódy spočíva v meraní času oneskorenia t h odrazený signál vzhľadom na snímací impulz. Okamih vyžarovania snímacieho impulzu sa berie ako začiatok odpočítavania času šírenia rádiových vĺn.
Výhody pulzných radarov:
pohodlie vizuálneho pozorovania všetkých cieľov ožiarených anténou súčasne vo forme značiek na obrazovke indikátora;
striedavá prevádzka vysielača a prijímača umožňuje použitie jednej spoločnej antény na vysielanie a príjem.
Druhá študijná otázka.
Kľúčové ukazovatele impulznej metódy
Hlavnými indikátormi impulznej metódy sú (slide 29) :
Jednoznačne určený maximálny dosah, D;
rozlíšenie rozsahu, δD;
minimálny zistiteľný rozsah, D min .
Pozrime sa na tieto ukazovatele.
Jednoznačný maximálny dosah
Maximálny dosah radaru je určený základným radarovým vzorcom a závisí od parametrov radaru.
Jednoznačnosť určenia vzdialenosti k objektu závisí od periódy opakovania snímacích impulzov T P. Ďalej bude táto otázka položená nasledovne.
Maximálny dosah radaru je 300 km. Určite čas oneskorenia k cieľu nachádzajúcemu sa v tomto rozsahu
Perioda opakovania snímacích impulzov bola zvolená na 1000 μs. Určte vzdialenosť k cieľu, ktorej čas oneskorenia sa rovná T P
Vo vzdušnom priestore sú dva ciele: cieľ č.1 vo vzdialenosti 100 km a cieľ č.2 vo vzdialenosti 200 km. Ako budú vyzerať značky z týchto cieľov na radarovom ukazovateli (obr. 3.4, snímka 22, 30 ).
Pri snímaní priestoru impulzmi s periódou opakovania 1000 μs sa značka od cieľa č.1 zobrazí vo vzdialenosti 50 km, pretože po prejdení 150 km začne nová perióda rozmietania a vzdialený cieľ dá značka na začiatku stupnice (vo vzdialenosti 50 km). Vypočítaný rozsah nezodpovedá skutočnému.
Ako odstrániť nejednoznačnosť pri určovaní rozsahu?
Po zhrnutí odpovedí študentov urobte tento záver:
Pre jednoznačné určenie dosahu je potrebné zvoliť periódu opakovania snímacích impulzov v súlade s určeným maximálnym dosahom radaru, tj.
Pre daný rozsah 300 km musí byť perióda opakovania snímacích impulzov väčšia ako 2000 μs alebo frekvencia opakovania musí byť menšia ako 500 Hz.
Okrem toho maximálny detekovateľný rozsah závisí od šírky lúča, rýchlosti otáčania antény a požadovaného počtu impulzov odrazených od cieľa na jedno otočenie antény.
Rozlíšenie vzdialenosti (δD) je minimálna vzdialenosť medzi dvoma cieľmi umiestnenými v rovnakom azimute a uhle elevácie, pri ktorej sa signály od nich odrazené pozorujú oddelene na obrazovke indikátora(obr. 3.5, snímka 23, 31, 32 ).
Pre danú dobu trvania snímacieho impulzu τ A a vzdialenosť medzi cieľmi ∆D 1 terče č.1 a č.2 sú ožarované oddelene. S rovnakým trvaním impulzu, ale vo vzdialenosti medzi cieľmi ∆D 2 terče č.3 a č.4 sú ožarované súčasne. Následne budú v prvom prípade PPI viditeľné na obrazovke oddelene av druhom prípade spolu. Z toho vyplýva, že pre oddelený príjem impulzných signálov je potrebné, aby časový interval medzi okamihmi ich príjmu bol väčší ako trvanie impulzu. τ A (∆ t > τ A )
Minimálny rozdiel (D 2 – D 1 ), v ktorom sú ciele viditeľné na obrazovke samostatne, podľa definície existuje rozlíšenie vzdialenosti δD, teda
Okrem trvania pulzu τ A Rozlíšenie dosahu stanice je ovplyvnené rozlíšením indikátora, určeného skenovacou stupnicou a minimálnym priemerom svetelného bodu na CRT obrazovke ( d P ≈ 1 mm). Čím väčšia je rozsahová stupnica a čím lepšie je zaostrenie lúča CRT, tým lepšie je rozlíšenie indikátora.
Vo všeobecnosti je rozlíšenie dosahu radaru rovné
Kde δD A– rozlíšenie indikátora.
Menej δD , tým lepšie rozlíšenie. Typické je rozlíšenie dosahu radaru δD= (0,5...5) km.
Na rozdiel od rozlíšenia vzdialenosti, rozlíšenie v uhlových súradniciach (azimut δβ a nadmorská výška δε ) Nie závisí z radarovej metódy a je určená šírkou vyžarovacieho diagramu antény v príslušnej rovine, ktorá sa zvyčajne meria pri polovičnej úrovni výkonu.
Rozlíšenie azimutu radaru δβ O rovná sa:
δβ O = φ 0,5r O + δβ A O ,
Kde φ 0,5r O– šírka vyžarovacieho diagramu pri polovičnom výkone v horizontálnej rovine;
δβ A O- azimutové rozlíšenie indikačného zariadenia.
Schopnosť radaru s vysokým rozlíšením umožňuje oddelene pozorovať a určovať súradnice blízko umiestnených cieľov.
Minimálny detekovateľný rozsah je najkratšia vzdialenosť, na ktorú môže stanica ešte detekovať cieľ. Niekedy sa priestor okolo stanice, v ktorom nie sú detekované ciele, nazýva „mŕtva“ zóna (šmykľavka 33 ).
Použitie jednej antény v pulznom radare na vysielanie snímacích impulzov a prijímanie odrazených signálov vyžaduje vypnutie prijímača na dobu trvania vysielania snímacieho impulzu τ u. Preto odrazené signály prichádzajúce do stanice, keď jej prijímač nie je pripojený k anténe, nebudú prijaté a zaregistrované na indikátoroch. Čas, počas ktorého prijímač nemôže prijímať odrazené signály, je určený trvaním snímacieho impulzu τ u a čas potrebný na prepnutie antény z vysielania na prijímanie po vystavení snímaciemu impulzu vysielača t V .
Poznať tento čas, hodnotu minimálneho rozsahu D min pulzný radar možno určiť podľa vzorca
Kde τ u- trvanie impulzu radarovej sondy;
t V- čas zapnutia prijímača po skončení snímacieho impulzu vysielača (jednotky - μs).
Napríklad. O τ u= 10 us D min = 1500 m
pri τ u= 1 us D min = 150 m.
Treba mať na pamäti, že zväčšenie polomeru „mŕtvej“ zóny D min vyplýva z prítomnosti indikátora odrazeného od miestnych objektov na obrazovke a obmedzeného rozsahu otáčania antény vo výške.
ZÁVER
Metóda pulzného radaru je účinná pri meraní dosahov objektov nachádzajúcich sa na veľké vzdialenosti.
Tretia študijná otázka
Metóda kontinuálneho žiarenia
Spolu s použitím pulznej radarovej metódy je možné ju realizovať pomocou inštalácií s kontinuálnym energetickým vyžarovaním. Metódou kontinuálneho žiarenia je možné poslať viac energie smerom k cieľu.
Spolu s výhodou energetického poriadku je metóda kontinuálneho žiarenia v mnohých ukazovateľoch nižšia ako pulzná metóda. V závislosti od toho, ktorý parameter odrazeného signálu slúži ako základ na meranie vzdialenosti k cieľu, kontinuálna radarová metóda rozlišuje:
fázová (fázometrická) radarová metóda;
frekvenčná radarová metóda.
Možné sú aj kombinované radarové metódy, najmä pulzná fáza a pulzná frekvencia.
S fázovou metódou V radare sa vzdialenosť k cieľu posudzuje podľa rozdielu fáz vysielaných a prijímaných odrazených kmitov. Prvé fázovo-metrické metódy na meranie vzdialenosti navrhli a vyvinuli akademici L. I. Mandelstam a N. D. Papaleksi. Tieto metódy našli uplatnenie v dlhovlnných leteckých rádionavigačných systémoch s dlhým dosahom.
S frekvenčnou metódou V radare sa vzdialenosť k cieľu posudzuje podľa frekvencie úderov medzi priamymi a odrazenými signálmi.
Poznámka. Študenti študujú tieto metódy samostatne. Literatúra: Slutsky V.Z. Pulzná technológia a základy radaru. 227-236.
ZÁVER
Určenie vzdialenosti k objektu pomocou pulznej metódy spočíva v zmene časového oneskorenia tres odrazeného signálu vzhľadom na snímací impulz.
Na jednoznačné určenie vzdialenosti k objektu je potrebné, aby t zap.max ≤ T p.
Rozlíšenie rozsahu δD je tým lepšie, čím kratšie je trvanie snímacieho impulzu τ u.
Radarová stanica(radar) resp radar(Angličtina) radar od Rádiová detekcia a meranie vzdialenosti- rádiová detekcia a meranie vzdialenosti) - systém na detekciu vzdušných, morských a pozemných objektov, ako aj na určenie ich dosahu a geometrických parametrov. Používa metódu založenú na emisii rádiových vĺn a zaznamenávaní ich odrazov od predmetov. V meste sa objavil anglický akronym, následne sa v jeho písaní veľké písmená nahradili malými.
Príbeh
3. januára 1934 sa v ZSSR úspešne uskutočnil experiment na detekciu lietadla pomocou radarovej metódy. Lietadlo letiace vo výške 150 metrov bolo zistené vo vzdialenosti 600 metrov od radarovej inštalácie. Experiment zorganizovali zástupcovia Leningradského inštitútu elektrotechniky a Centrálneho rádiového laboratória. V roku 1934 maršal Tukhachevsky napísal v liste vláde ZSSR: „Experimenty s detekciou lietadiel pomocou elektromagnetického lúča potvrdili správnosť základného princípu. Prvá experimentálna inštalácia „Rapid“ bola testovaná v tom istom roku, v roku 1936 sovietska centimetrová radarová stanica „Storm“ zachytila lietadlo zo vzdialenosti 10 kilometrov. V Spojených štátoch bola v roku 1939 uzavretá prvá vojenská zmluva s priemyslom. V roku 1946 americkí experti Raymond a Hacherton, bývalý zamestnanec amerického veľvyslanectva v Moskve, napísali: „Sovietski vedci úspešne vyvinuli teóriu radaru niekoľko rokov predtým, ako bol radar v Anglicku vynájdený.
Radarová klasifikácia
Podľa účelu možno radarové stanice klasifikovať takto:
- detekčný radar;
- Riadiaci a sledovací radar;
- Panoramatické radary;
- Bočný radar;
- Meteorologické radary.
V závislosti od rozsahu použitia sa rozlišujú vojenské a civilné radary.
Podľa povahy dopravcu:
- Pozemné radary
- Námorné radary
- Palubné radary
Podľa typu akcie
- Primárne alebo pasívne
- Sekundárne alebo aktívne
- Kombinované
Podľa vlnového rozsahu:
- Meter
- Centimetre
- Milimeter
Konštrukcia a princíp činnosti primárneho radaru
Primárny (pasívny) radar slúži hlavne na detekciu cieľov ich osvetlením elektromagnetickou vlnou a následným príjmom odrazov (ozveny) tejto vlny od cieľa. Keďže rýchlosť elektromagnetických vĺn je konštantná (rýchlosť svetla), je možné určiť vzdialenosť k cieľu na základe merania doby šírenia signálu.
Radarová stanica sa skladá z troch komponentov: vysielača, antény a prijímača.
Vysielacie zariadenie je zdrojom vysokovýkonného elektromagnetického signálu. Môže to byť výkonný generátor impulzov. Pre radary s pulzným centimetrovým dosahom je to zvyčajne magnetrón alebo generátor impulzov pracujúci podľa nasledujúcej schémy: hlavný oscilátor je výkonný zosilňovač, ktorý ako generátor najčastejšie používa lampu s postupujúcou vlnou a pre radary s metrovým dosahom je to triódová lampa. často používané. V závislosti od konštrukcie vysielač pracuje buď v pulznom režime, pričom generuje opakujúce sa krátke silné elektromagnetické impulzy, alebo vysiela nepretržitý elektromagnetický signál.
Anténa vykonáva zaostrovanie signálu prijímača a vytváranie vyžarovacieho diagramu, ako aj prijímanie signálu odrazeného od cieľa a vysielanie tohto signálu do prijímača. V závislosti od implementácie môže byť odrazený signál prijímaný buď tou istou anténou alebo inou anténou, ktorá môže byť niekedy umiestnená v značnej vzdialenosti od vysielacieho zariadenia. Ak je vysielanie a príjem kombinované v jednej anténe, tieto dve činnosti sa vykonávajú striedavo a aby sa zabránilo tomu, že silný signál unikajúci z vysielacieho vysielača do prijímača oslepí prijímač slabou ozvenou, umiestni sa pred prijímač špeciálne zariadenie. ktorý uzavrie vstup prijímača v momente vyžarovania sondovacieho signálu.
Prijímač Vykonáva zosilnenie a spracovanie prijatého signálu. V najjednoduchšom prípade je výsledný signál privádzaný do lúčovej trubice (obrazovky), ktorá zobrazuje obraz synchronizovaný s pohybom antény.
Súdržné radary
Metóda koherentného radaru je založená na izolácii a analýze fázového rozdielu medzi vyslaným a odrazeným signálom, ktorý vzniká v dôsledku Dopplerovho javu pri odraze signálu od pohybujúceho sa objektu. V tomto prípade môže vysielacie zariadenie pracovať nepretržite aj v pulznom režime. Hlavnou výhodou tejto metódy je, že „umožňuje pozorovať iba pohybujúce sa objekty, a to eliminuje rušenie od stacionárnych objektov umiestnených medzi prijímacím zariadením a cieľom alebo za ním“.
Pulzné radary
Princíp činnosti pulzného radaru
Princíp určovania vzdialenosti objektu pomocou pulzného radaru
Moderné sledovacie radary sú postavené ako pulzné radary. Pulzný radar vysiela len veľmi krátky čas, krátky impulz trvá zvyčajne asi mikrosekundu, po ktorej počúva ozvenu, kým sa impulz šíri.
Pretože impulz sa pohybuje smerom od radaru konštantnou rýchlosťou, čas, ktorý uplynie od odoslania impulzu do prijatia ozveny, je jasnou mierou priamej vzdialenosti k cieľu. Ďalší impulz je možné vyslať až po určitom čase, a to po návrate impulzu, závisí to od detekčného dosahu radaru (danom výkone vysielača, zisku antény a citlivosti prijímača). Ak by bol impulz odoslaný skôr, ozvena predchádzajúceho impulzu zo vzdialeného cieľa by sa mohla zameniť s ozvenou druhého impulzu z blízkeho cieľa.
Časový interval medzi impulzmi sa nazýva interval opakovania pulzu, jeho recipročný je dôležitým parametrom tzv frekvencia opakovania pulzu(CPI). Nízkofrekvenčné radary s dlhým dosahom majú typicky interval opakovania niekoľko stoviek impulzov za sekundu (alebo Hertz [Hz]). Opakovacia frekvencia impulzov je jednou z charakteristických vlastností, pomocou ktorých je možné diaľkové určenie modelu radaru.
Odstránenie pasívneho rušenia
Jedným z hlavných problémov pulzných radarov je zbavenie sa signálu odrazeného od stacionárnych objektov: zemského povrchu, vysokých kopcov atď. Ak sa napríklad lietadlo nachádza na pozadí vysokého kopca, odrazený signál z tohto kopec úplne zablokuje signál z lietadla. U pozemných radarov sa tento problém prejavuje pri práci s nízko letiacimi objektmi. U palubných pulzných radarov je vyjadrená tým, že odraz od zemského povrchu zakryje všetky predmety ležiace pod lietadlom s radarom.
Metódy na elimináciu rušenia využívajú tak či onak Dopplerov jav (frekvencia vlny odrazenej od približujúceho sa objektu sa zvyšuje a od odchádzajúceho objektu klesá).
Najjednoduchší radar, ktorý dokáže odhaliť cieľ v interferencii, je radar s výberom pohyblivého cieľa(PDS) - pulzný radar, ktorý porovnáva odrazy z viac ako dvoch alebo viacerých intervalov opakovania pulzov. Akýkoľvek cieľ, ktorý sa pohybuje vo vzťahu k radaru, spôsobí zmenu parametra signálu (stupeň v sériovom SDC), pričom rušenie zostáva nezmenené. K odstráneniu rušenia dochádza odpočítaním odrazov od dvoch po sebe nasledujúcich intervalov. V praxi môže byť eliminácia šumu vykonaná v špeciálnych zariadeniach - kompenzátoroch alebo algoritmoch v softvéri.
Operačné systémy CRT majú zásadnú slabinu: sú slepé voči cieľom so špecifickými kruhovými rýchlosťami (ktoré vytvárajú fázové zmeny presne o 360 stupňov) a takéto ciele nie sú zobrazované. Rýchlosť, akou cieľ zmizne z radaru, závisí od prevádzkovej frekvencie stanice a frekvencie opakovania impulzov. Moderné PRF vysielajú viacero impulzov pri rôznych frekvenciách opakovania - tak, že neviditeľné rýchlosti pri každej frekvencii opakovania impulzov sú zachytené inými PRF.
Ďalší spôsob, ako sa zbaviť rušenia, je implementovaný v pulzné dopplerovské radary, ktoré využívajú podstatne zložitejšie spracovanie ako radary s SDC.
Dôležitou vlastnosťou pulzných dopplerovských radarov je koherencia signálu. To znamená, že vysielané signály a odrazy musia mať určitú fázovú závislosť.
Pulzné Dopplerove radary sa vo všeobecnosti považujú za lepšie ako radary SDC pri zisťovaní nízko letiacich cieľov vo viacnásobnom pozemnom neporiadku, toto je preferovaná technika používaná v moderných stíhacích lietadlách na zachytenie/riadenie paľby, napríklad AN/APG-63, 65, 66, 67 a 70 radarov. V modernom Dopplerovom radare sa väčšina spracovania vykonáva digitálne pomocou samostatného procesora pomocou digitálnych signálových procesorov, zvyčajne pomocou vysokovýkonného algoritmu rýchlej Fourierovej transformácie na konverziu digitálnych údajov odrazových vzorov na niečo, čo je lepšie spravovateľné inými algoritmami. Procesory digitálnych signálov sú veľmi flexibilné a použité algoritmy môžu byť zvyčajne rýchlo nahradené inými, pričom nahradia iba pamäťové (ROM) čipy, čím v prípade potreby rýchlo čelia technikám rušenia nepriateľom.
Konštrukcia a princíp činnosti sekundárneho radaru
Princíp činnosti sekundárneho radaru je trochu odlišný od princípu primárneho radaru. Sekundárna radarová stanica je založená na nasledujúcich komponentoch: vysielač, anténa, generátory značiek azimutu, prijímač, signálový procesor, indikátor a transpondér lietadla s anténou.
Vysielač. Slúži na vysielanie požadovaných impulzov do antény na frekvencii 1030 MHz
Anténa. Slúži na vysielanie a prijímanie odrazených signálov. Podľa noriem ICAO pre sekundárny radar anténa vysiela na frekvencii 1030 MHz a prijíma na frekvencii 1090 MHz.
Generátory značiek azimutu. Slúži na generovanie značiek azimutu (pulz zmeny azimutu alebo ACP) a generovanie značiek severu (referenčný impulz azimutu alebo ARP). Na jednu otáčku radarovej antény pripadá 4 096 malých azimutových značiek (pre staré systémy) alebo 16 384 malých azimutových značiek (pre nové systémy), nazývané tiež vylepšené malé azimutové značky (Improved Azimuth Change pulse alebo IACP), ako aj jedna severná značka , sú generované. Severná značka pochádza z generátora značiek azimutu, pričom anténa je v takej polohe, keď je nasmerovaná na sever, a malé značky azimutu slúžia na počítanie uhla natočenia antény.
Prijímač. Používa sa na príjem impulzov s frekvenciou 1090 MHz
Signálový procesor. Slúži na spracovanie prijatých signálov
Indikátor Slúži na zobrazenie spracovaných informácií
Letecký transpondér s anténou Slúži na prenos impulzného rádiového signálu obsahujúceho dodatočné informácie späť do radaru po prijatí signálu rádiovej požiadavky.
Princíp fungovania Princíp činnosti sekundárneho radaru spočíva vo využití energie odpovedača lietadla na určenie polohy lietadla. Radar ožaruje okolitý priestor dopytovacími impulzmi na frekvenciách P1 a P3, ako aj potlačovacím impulzom P2 s frekvenciou 1030 MHz. Lietadlá vybavené transpondérmi umiestnenými v dosahu dopytovacieho lúča po prijatí dopytovacích impulzov, ak je splnená podmienka P1, P3> P2, odpovedajú žiadajúcemu radaru sériou kódovaných impulzov s frekvenciou 1090 MHz, ktoré obsahujú dodatočné informácie, ako je číslo dosky, nadmorská výška atď. Odozva odpovedača lietadla závisí od režimu radarovej požiadavky a režim požiadavky je určený vzdialenosťou medzi impulzmi požiadavky P1 a P3, napríklad v režime požiadavky A (režim A), vzdialenosťou medzi impulzmi požiadavky stanice P1 a P3 je 8 mikrosekúnd a po prijatí takejto požiadavky transpondér lietadla zakóduje svoje číslo dosky v impulzoch odpovede. V dotazovacom režime C (režim C) je vzdialenosť medzi dotazovacími impulzmi stanice 21 mikrosekúnd a po prijatí takejto požiadavky transpondér lietadla zakóduje svoju výšku do impulzov odpovede. Radar môže poslať požiadavku aj v zmiešanom režime, napríklad režim A, režim C, režim A, režim C. Azimut lietadla je určený uhlom natočenia antény, ktorý je zase určený počítaním Small Značky azimutu. Dosah je určený oneskorením prijatej odpovede. Ak lietadlo neleží v oblasti pokrytia hlavným lúčom, ale leží v oblasti pokrytia bočných lalokov alebo je umiestnené za anténou, potom transpondér lietadla po prijatí požiadavky z radaru dostane na svojom vstupe podmienku, ktorá pulzuje P1, P3 Výhodou sekundárneho radaru je vyššia presnosť, dodatočné informácie o lietadle (číslo lietadla, nadmorská výška), ako aj nízka radiácia v porovnaní s primárnymi radarmi. Nadácia Wikimedia. 2010. Radar- Ruská logistická služba http://www.rls.ru/ Komunikačné slovníky radarových staníc: Slovník skratiek a skratiek armády a špeciálnych služieb. Comp. A. A. Ščelokov. M.: AST Publishing House LLC, Geleos Publishing House CJSC, 2003. 318 s., S ... Slovník skratiek a skratiek Spojené štáty raketovým útokom zničili tri radarové stanice v Jemene. Toto opatrenie bolo reakciou na dva raketové štarty Húsíov smerom k americkému torpédoborcu Mason v Červenom mori. "Skoro ráno miestneho času (Jemenský - približne AiF.ru) zničila americká armáda tri radarové stanice na pobreží Červeného mora v Jemene, ktoré kontrolujú Húsíovia," uviedol Pentagon v oficiálnom vyhlásení. Americké ministerstvo obrany tvrdí, že raketový útok bol vykonaný so súhlasom prezident Barack Obama. AiF.ru hovorí, čo je radarová stanica. Radarová stanica (radar) je systém na detekciu vzdušných, morských a pozemných objektov, ako aj na zisťovanie ich dosahu, rýchlosti a geometrických parametrov. Radar je jednou z najdôležitejších súčastí systémov protivzdušnej a protiraketovej obrany. Radarová stanica vysiela do vesmíru sériu silných elektromagnetických impulzov. Keď na svojej ceste narazíte na akýkoľvek predmet, elektromagnetické vlny sa od neho odrazia a vrátia sa späť. Pomocou prijímača stanice môžete prijímať odrazený signál. Sila odrazu závisí od vlastností odrážajúceho objektu: tvaru jeho povrchu, materiálu, veľkosti, ako aj uhla dopadu rádiových vĺn. Ak je objekt malý, ozvena bude veľmi slabá. Väčší objekt vytvára zreteľnejší odraz. Vzdialenosť k objektu je určená časom oneskorenia odrazeného impulzu vzhľadom na impulz vysielaný stanicou. Radarové impulzy sa odrážajú od lodí, lietadiel a pobrežia, čo umožňuje ich detekciu aj v tme noci, hmle alebo cez dymovú clonu.Ďalšie stránky
Literatúra a poznámky pod čiarou
Pozrite sa, čo je „radar“ v iných slovníkoch:
Čo je radar?
Ako funguje radar?
