Radar este un set de metode științifice și mijloace tehnice utilizate pentru a determina coordonatele și caracteristicile unui obiect prin intermediul undelor radio. Obiectul investigat este adesea denumit țintă radar (sau pur și simplu țintă).
Principiul radarului
Echipamentele și facilitățile radio concepute pentru a îndeplini sarcini radar se numesc sisteme sau dispozitive radar (radar sau radar). Elementele de bază ale radarului se bazează pe următoarele fenomene și proprietăți fizice:
- În mediul de propagare, undele radio, care se întâlnesc obiecte cu proprietăți electrice diferite, sunt împrăștiate pe ele. Valul reflectat de țintă (sau propria sa radiație) permite sistemelor radar să detecteze și să identifice ținta.
- La distanțe mari, propagarea undelor radio se presupune a fi rectilinie, cu o viteză constantă într-un mediu cunoscut. Această ipoteză face posibilă măsurarea distanței până la țintă și coordonatele unghiulare ale acesteia (cu o anumită eroare).
- Pe baza efectului Doppler, frecvența semnalului reflectat recepționat calculează viteza radială a punctului de radiațiereferitor la RLU.
Context istoric
Abilitatea undelor radio de a reflecta a fost subliniată de marele fizician G. Hertz și de inginerul electric rus A. S. Popov la sfârşitul secolului al XIX-lea. Conform unui brevet din 1904, primul radar a fost creat de inginerul german K. Hulmeier. Dispozitivul, pe care l-a numit telemobiloscop, a fost folosit pe navele care au arat Rinul. În legătură cu dezvoltarea tehnologiei aviației, utilizarea radarului părea foarte promițătoare ca element de apărare aeriană. Cercetările în acest domeniu au fost efectuate de experți de top din multe țări ale lumii.
În 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, cercetător la LEFI (Institutul de Electrofizică din Leningrad), a descris principiul de bază al radarului în lucrările sale. El, în colaborare cu colegii B. K. Shembel și V. V. Tsimbalin a demonstrat în vara anului 1934 un prototip de instalație radar care a detectat o țintă la o altitudine de 150 m la o distanță de 600 m.
Tipuri de radar
Natura radiației electromagnetice a țintei ne permite să vorbim despre mai multe tipuri de radar:
- Radarul pasiv explorează propria radiație (termică, electromagnetică etc.) care generează ținte (rachete, avioane, obiecte spațiale).
- Activ cu un răspuns activ este efectuat dacă obiectul este echipat cu propriul emițător și interacțiune cu acestaare loc conform algoritmului „cerere - răspuns”.
- Activ cu un răspuns pasiv implică studiul semnalului radio secundar (reflectat). În acest caz, stația radar constă dintr-un transmițător și un receptor.
- Radarul semiactiv este un caz special de activ, în cazul în care receptorul radiației reflectate este situat în afara radarului (de exemplu, este un element structural al unei rachete orientatoare).
Fiecare specie are propriile sale avantaje și dezavantaje.
Metode și echipamente
Toate mijloacele de radar conform metodei utilizate sunt împărțite în radare cu radiație continuă și în impulsuri.
Primele conțin un transmițător și un receptor de radiații, acționând simultan și continuu. Conform acestui principiu, au fost create primele dispozitive radar. Un exemplu de astfel de sistem este un radio altimetru (un dispozitiv de aeronavă care determină distanța unei aeronave de la suprafața pământului) sau un radar cunoscut de toți șoferii pentru a determina viteza unui vehicul.
În metoda cu impulsuri, energia electromagnetică este emisă în impulsuri scurte în câteva microsecunde. După generarea unui semnal, stația funcționează doar pentru recepție. După capturarea și înregistrarea undelor radio reflectate, radarul transmite un nou impuls și ciclurile se repetă.
Moduri de operare radar
Există două moduri principale de funcționare a stațiilor și dispozitivelor radar. Prima este scanarea spațiului. Se efectuează conform unei strictesistem. Cu o revizuire secvențială, mișcarea fasciculului radar poate fi de natură circulară, spirală, conică, sectorială. De exemplu, o matrice de antene se poate roti lent într-un cerc (în azimut) în timp ce scanează simultan în altitudine (înclinând în sus și în jos). Cu scanarea paralelă, revizuirea este efectuată de un fascicul de fascicule radar. Fiecare are propriul receptor, mai multe fluxuri de informații sunt procesate simultan.
Modul de urmărire implică o directivitate constantă a antenei către obiectul selectat. Pentru a-l întoarce, în funcție de traiectoria unei ținte în mișcare, se folosesc sisteme speciale de urmărire automată.
Algoritm pentru determinarea intervalului și a direcției
Viteza de propagare a undelor electromagnetice în atmosferă este de 300 mii km/s. Prin urmare, cunoscând timpul petrecut de semnalul de difuzare pentru a acoperi distanța de la stație la țintă și înapoi, este ușor de calculat distanța obiectului. Pentru a face acest lucru, este necesar să înregistrați cu exactitate timpul de trimitere a pulsului și momentul recepționării semnalului reflectat.
Pentru a obține informații despre locația țintei, se folosește un radar cu direcție puternică. Determinarea azimutului și a cotei (cota sau cota) unui obiect se face printr-o antenă cu fascicul îngust. Pentru aceasta, radarele moderne folosesc rețele de antene în faze (PAR), capabile să stabilească un fascicul mai îngust și caracterizate printr-o viteză mare de rotație. De regulă, procesul de scanare a spațiului este efectuat de cel puțin două fascicule.
Parametrii principali ai sistemului
De lacaracteristicile tactice și tehnice ale echipamentelor depind în mare măsură de eficiența și calitatea sarcinilor.
Indicatorii tactici ai radarului includ:
- Zona de vizualizare limitată de intervalul minim și maxim de detectare a țintei, azimutul și unghiurile de elevație permise.
- Rezoluție în rază, azimut, altitudine și viteză (abilitatea de a determina parametrii țintelor din apropiere).
- Precizia măsurării, care este măsurată prin prezența unor erori grosolane, sistematice sau aleatorii.
- Imunitate și fiabilitate la zgomot.
- Gradul de automatizare pentru extragerea și procesarea fluxului de date primit.
Caracteristicile tactice specificate sunt stabilite la proiectarea dispozitivelor prin anumiți parametri tehnici, inclusiv:
- frecvența purtătoarei și modularea oscilațiilor generate;
- modele de antenă;
- puterea dispozitivelor de transmitere și recepție;
- Dimensiunile totale și greutatea sistemului.
La datorie
Radar este un instrument universal utilizat pe scară largă în armată, știință și economia națională. Domeniile de utilizare sunt în continuă expansiune datorită dezvoltării și îmbunătățirii mijloacelor tehnice și tehnologiilor de măsurare.
Utilizarea radarului în industria militară ne permite să rezolvăm sarcinile importante de revizuire și control al spațiului, detectarea țintelor mobile din aer, sol și apă. Fărăradare, este imposibil să ne imaginăm echipamente care servesc pentru suport informațional pentru sistemele de navigație și sistemele de control al focului.
Radarul militar este componenta de bază a sistemului strategic de avertizare împotriva rachetelor și a apărării integrate împotriva rachetei.
Radioastronomie
Trimise de la suprafața pământului, undele radio sunt reflectate și de obiectele din spațiul apropiat și îndepărtat, precum și de la ținte din apropierea Pământului. Multe obiecte spațiale nu au putut fi investigate pe deplin doar cu utilizarea instrumentelor optice și doar utilizarea metodelor radar în astronomie a făcut posibilă obținerea de informații bogate despre natura și structura lor. Radarul pasiv pentru explorarea lunii a fost folosit pentru prima dată de astronomii americani și maghiari în 1946. Aproximativ în același timp, au fost primite accidental și semnale radio din spațiul cosmic.
La radiotelescoapele moderne, antena de recepție are forma unui bol mare sferic concav (ca oglinda unui reflector optic). Cu cât diametrul său este mai mare, cu atât mai slab este semnalul pe care antena va putea primi. Adesea, radiotelescoapele funcționează într-o manieră complexă, combinând nu numai dispozitive situate aproape unele de altele, ci și situate pe diferite continente. Printre cele mai importante sarcini ale radioastronomiei moderne se numără studiul pulsarilor și galaxiilor cu nuclee active, studiul mediului interstelar.
Uz civil
În agricultură și silvicultură, radardispozitivele sunt indispensabile pentru obținerea de informații despre distribuția și densitatea maselor de plante, studierea structurii, parametrii și tipurile de sol și detectarea în timp util a incendiilor. În geografie și geologie, radarul este folosit pentru a efectua lucrări topografice și geomorfologice, pentru a determina structura și compoziția rocilor și pentru a căuta zăcăminte minerale. În hidrologie și oceanografie, metodele radar sunt utilizate pentru a monitoriza starea principalelor căi navigabile ale țării, a stratului de zăpadă și gheață și pentru a cartografi coasta.
Radar este un asistent indispensabil pentru meteorologi. Radarul poate afla cu ușurință starea atmosferei la o distanță de zeci de kilometri, iar analizând datele obținute se face o prognoză a schimbărilor condițiilor meteo într-o anumită zonă.
Perspective de dezvoltare
Pentru o stație radar modernă, principalul criteriu de evaluare este raportul dintre eficiență și calitate. Eficiența se referă la caracteristicile generalizate de performanță ale echipamentelor. Crearea unui radar perfect este o sarcină inginerească și științifică și tehnică complexă, a cărei implementare este posibilă numai cu utilizarea celor mai recente realizări în electromecanică și electronică, informatică și tehnologie informatică, energie.
Conform previziunilor experților, în viitorul apropiat, principalele unități funcționale ale stațiilor de diferite niveluri de complexitate și scop vor fi rețele active în fază solid-state (matrice de antenă fază), care convertesc semnalele analogice în cele digitale. DezvoltareComplexul de calculatoare va automatiza complet controlul și funcțiile de bază ale radarului, oferind utilizatorului final o analiză cuprinzătoare a informațiilor primite.
