Mes galime stebėti įvairius objektus visame pasaulyje. Panašiai į radarus panašus radijo aptikimas ir nuotolio nustatymas naudojamas pilotams padėti skrendant per rūką, nes pilotas negali pastebėti, kur jie keliauja. Lėktuvuose naudojamas radaras yra panašus į fakelą, kuris veikia šviesos radijo bangomis. Lėktuvas perduoda mirksintį radaro signalą ir išklauso bet kokias to signalo nuorodas iš netoliese esančių objektų. Pastebėjus indikacijas, lėktuvas nustato, kad kažkas yra šalia, ir jis naudoja laiką, kurį reikia parodymams pasiekti, kad sužinotų, kaip toli jis yra. Šiame straipsnyje aptariama „Radar“ ir jo veikimo apžvalga.

Kas išrado radarą?

Panašiai kaip keli išradimai, radaro sistemą nėra lengva suteikti asmeniui, nes tai buvo ankstesnio darbo dėl elektromagnetinis radiacija, kad būtų galima pasiekti daugybę elektroninių prietaisų. Pagrindinį susirūpinimą keliantį klausimą komplikuoja karinio privatumo slėpinys, pagal kurį ankstyvojo Antrojo pasaulinio karo dienomis įvairiose šalyse buvo nagrinėjamos radijo vietos nustatymo technikos.

Šis apžvalgos rašytojas galiausiai padarė išvadą, kad kai radarų sistema yra aiškus tiesioginio kūrimo atvejis, Roberto Watsono-Watto pastaba apie orlaivio radijo metodų aptikimą ir vietą buvo paskelbta iškart prieš 50 metų. Taigi tai buvo reikšmingiausias pavienis leidinys šioje srityje. Didžiosios Britanijos laimėjimai kovoje su Didžiąja Britanija daug skyrė radarų sistemos išplėtimui, apimančiam techninį augimą su veiklos galimybe.

Kas yra radarų sistema?

RADAR reiškia Radijo aptikimas ir diapazonų sistema. Iš esmės tai yra elektromagnetinė sistema, naudojama objekto vietai ir atstumui nuo taško, kuriame yra RADAR, aptikti. Jis veikia spinduliuodamas energiją į kosmosą ir stebėdamas aidą ar atspindėtą objektų signalą. Jis veikia UHF ir mikrobangų diapazone.

Radaras yra elektromagnetinis jutiklis, naudojamas pastebėti, susekti, surasti ir identifikuoti įvairius objektus, esančius tam tikru atstumu. Radaro veikimas yra tai, kad jis perduoda elektromagnetinę energiją taikinių kryptimi, kad stebėtų aidus ir grįžtų iš jų. Čia taikiniai yra ne kas kita, kaip laivai, orlaiviai, astronominiai kūnai, automobilių transporto priemonės, erdvėlaiviai, lietus, paukščiai, vabzdžiai ir kt. Užuot pastebėjęs taikinio vietą ir greitį, jis kartais įgauna ir savo formą bei dydį.

Pagrindinis radarų, palyginti su infraraudonųjų ir optinių jutiklių prietaisais, tikslas yra rasti tolimus taikinius sunkiomis klimato sąlygomis ir tiksliai nustatyti jų atstumą, diapazoną. Radaras turi savo siųstuvą, kuris yra žinomas kaip apšvietimo šaltinis taikiniams uždėti. Paprastai jis veikia elektromagnetinio spektro mikrobangų zonoje, kuri apskaičiuojama hercais, kai dažniai tęsiasi nuo 400 MHz iki 40 GHz. Esminiai komponentai, naudojami radare

Radaras sparčiai tobulėja 1930–40 m., Kad atitiktų kariuomenės reikalavimus. Jis vis dar plačiai naudojamas per ginkluotąsias pajėgas, kur tik sukurta keletas technologinių laimėjimų. Tuo pačiu metu radaras taip pat naudojamas civilinėse programose, ypač kontroliuojant oro eismą, stebint orą, plaukiant laivu, aplinka, stebint iš atokių vietovių, stebint planetą, matuojant greitį pramonėje, stebint kosmosą, vykdant teisėsaugą ir kt.

Darbo principas

radaro veikimo principas yra labai paprasta, nes ji perduoda elektromagnetinę galią, taip pat tiria energiją, grąžintą atgal į taikinį. Jei grąžinami signalai vėl gaunami jų šaltinio vietoje, tada perdavimo keliu yra kliūtis. Tai yra radaro veikimo principas.

Radaro pagrindai

RADAR sistemą paprastai sudaro siųstuvas, kuris sukuria elektromagnetinį signalą, kurį antena spinduliuoja į kosmosą. Kai šis signalas smogia daiktui, jis atsispindi arba pakartojamas įvairiomis kryptimis. Šį atspindimą arba aidinį signalą gauna radaro antena, kuri jį perduoda imtuvui, kur jis apdorojamas objekto geografinei statistikai nustatyti.

Diapazonas nustatomas apskaičiuojant laiką, kurį signalas užima nuo RADAR iki tikslo ir atgal. Taikinio vieta matuojama kampu, atsižvelgiant į didžiausios amplitudės aido signalo kryptį, antena nukreipta į. Norėdami išmatuoti judančių objektų diapazoną ir vietą, naudojamas Doplerio efektas.

Esminės šios sistemos dalys apima:

Siųstuvas: Tai gali būti galios stiprintuvas, pavyzdžiui, „Klystron“, „Traveling Wave Tube“, arba galios osciliatorius, kaip „Magnetron“. Signalas pirmiausia generuojamas naudojant bangos formos generatorių, tada sustiprinamas galios stiprintuve.
Bangolaidžiai: Bangolaidžiai yra perdavimo linijos, skirtos perduoti RADAR signalus.
Antena: Naudojama antena gali būti parabolinis atšvaitas, plokštuminiai matricos arba elektroniniu būdu valdomos fazinės matricos.
Dvipusis spausdintuvas: Dvipusis spausdintuvas leidžia anteną naudoti kaip siųstuvą ar imtuvą. Tai gali būti dujinis įtaisas, kuris imtuvo įėjime sukurtų trumpąjį jungimą, kai siųstuvas veikia.
Imtuvas: Tai gali būti superheterodino imtuvas arba bet kuris kitas imtuvas, kurį sudaro procesorius, skirtas signalui apdoroti ir jį aptikti.
Sprendimas dėl slenksčio: Imtuvo išvestis palyginama su riba, kad būtų galima nustatyti bet kokio objekto buvimą. Jei išvestis yra žemesnė už bet kurią ribą, laikoma, kad yra triukšmo.

Kaip radaras naudoja radiją?

Kai radaras bus pastatytas ant laivo ar lėktuvo, radijo signalams gaminti, perduoti į kosmosą ir kažkuo juos priimti bei galiausiai parodyti informaciją, kad ją suprastų, reikalingas panašus būtinas komponentų rinkinys. Magnetronas yra vienos rūšies įtaisas, naudojamas radijo signalams generuoti, kurie naudojami per radiją. Šie signalai yra panašūs į šviesos signalus, nes jie važiuoja tuo pačiu greičiu, tačiau jų signalai yra daug ilgesni, turint mažiau dažnių.

Šviesos signalų bangos ilgis yra 500 nanometrų, o radaro naudojami radijo signalai paprastai svyruoja nuo centimetrų iki metrų. Elektromagnetiniame spektre tiek signalai, kaip radijas, tiek šviesa, gaunami su įvairaus ore esančio magnetinio ir elektros energijos dizainu. Radare esantis magnetronas sukuria tokias pat mikrobangų krosneles kaip mikrobangų krosnelė. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad radare esantis magnetronas turi perduoti signalus keliomis myliomis, o ne tik mažais atstumais, todėl jis yra galingesnis ir daug didesnis.

Kai tik radijo signalai buvo perduodami, antena veikia kaip siųstuvas, perduodantis juos į orą. Paprastai antenos forma yra sulenkta, todėl ji daugiausia sutelkia signalus į tikslų ir siaurą signalą, tačiau radaro antenos taip pat paprastai sukasi, kad galėtų pastebėti veiksmus didžiuliame plote.

Radijo signalai iš antenos skrieja 300 000 km per sekundę greičiu, kol ką nors užmuša, o kai kurie iš jų grįžta atgal į anteną. Radarų sistemoje yra esminis įtaisas, būtent dvipusis spausdintuvas. Šis prietaisas naudojamas antenai keisti iš vienos pusės į kitą tarp siųstuvo ir imtuvo.

Radaro tipai

Yra įvairių tipų radarai, kurie apima:

Bistatinis radaras

Šio tipo radarų sistemoje yra Tx siųstuvas ir Rx imtuvas, padalytas iš atstumo, kuris yra lygus numatomo objekto atstumui. Siųstuvas ir imtuvas yra panašioje padėtyje, vadinami vienuoliniu radaru, tuo tarpu labai toli veikiantis karinės įrangos paviršius nuo oro ir oro iki oro naudoja bistatinį radarą.

Doplerio radaras

Tai yra specialus radarų tipas, kuris naudoja Doplerio efektą duomenų greičiui, susijusiam su taikiniu tam tikru atstumu. Tai galima gauti perduodant elektromagnetinius signalus objekto kryptimi, kad jis analizuotų, kaip objekto veikimas paveikė grąžinto signalo dažnį.

Šis pakeitimas suteiks labai tikslius objekto greičio radialinio komponento matavimus radaro atžvilgiu. Šių radarų taikymas apima įvairias pramonės šakas, tokias kaip meteorologija, aviacija, sveikatos priežiūra ir kt.

Vienspulsis radaras

Ši radarų sistema palygina gautą signalą naudodama šalia esantį konkretų radaro impulsą, kontrastuodama signalą, stebimą daugeliu krypčių, kitaip poliarizuojantis. Dažniausias monopulsinių radarų tipas yra kūginis nuskaitymo radaras. Šis radaras vertina grįžimą iš dviejų būdų tiesiogiai matuoti objekto padėtį. Reikėtų pažymėti, kad 1960 metais sukurti radarai yra monopulsiniai radarai.

Pasyvus radaras

Šis radaras daugiausia skirtas pastebėti ir sekti taikinius apdorojant apšvietimo aplinkoje indikacijas. Šiuos šaltinius sudaro ryšio signalai ir komercinės transliacijos. Šį radarą galima suskirstyti į tos pačios kategorijos bistatinius radarus.

Instrumentavimo radaras

Šie radarai yra skirti orlaivių, raketų, raketų ir tt bandymams atlikti. Jie teikia skirtingą informaciją, įskaitant erdvę, padėtį ir laiką, analizuojant po apdorojimo ir realiuoju laiku.

Orų radarai

Jie naudojami krypčiai ir orui nustatyti naudojant radijo signalus per žiedinę arba horizontalią poliarizaciją. Orų radaro dažnio pasirinkimas daugiausia priklauso nuo silpnėjimo ir kritulių, kaip atmosferos vandens garų, veikimo kompromiso. Kai kurie radarų tipai daugiausia skirti naudoti Doplerio poslinkius vėjo greičiui apskaičiuoti, taip pat dvigubą poliarizaciją, siekiant atpažinti kritulių tipus.

Radaro žemėlapis

Šie radarai daugiausia naudojami tiriant didelę geografinę teritoriją nuotolinio stebėjimo ir geografijos tikslais. Dėl sintetinės apertūros radaro jie taikomi tik nejudantiems taikiniams. Yra keletas ypatingų radarų sistemų, naudojamų žmonėms aptikti po sienų, kurios skiriasi nuo tų, kurios randamos statybinėse medžiagose.

Navigaciniai radarai

Paprastai tai yra tas pats, kas ieškoti radarams, tačiau jie yra prieinami su mažu bangos ilgiu, galinčiu atkartoti nuo žemės ir akmenų. Jie dažniausiai naudojami komerciniuose laivuose, taip pat tolimųjų reisų lėktuvuose. Yra įvairių navigacinių radarų, pvz., Jūrinių radarų, kurie paprastai dedami į laivus, siekiant išvengti susidūrimo, taip pat navigacijos tikslais.

Pulsuotas RADARAS

Impulsinis RADAR siunčia didelės galios ir aukšto dažnio impulsus link objekto. Tada jis laukia objekto aido signalo, kol bus išsiųstas kitas impulsas. RADAR diapazonas ir skiriamoji geba priklauso nuo pulso pasikartojimo dažnio. Jis naudoja Doplerio perkėlimo metodą.

RADAR judančių objektų aptikimo naudojant Doplerio poslinkį principas veikia tai, kad echo signalai iš nejudančių objektų yra toje pačioje fazėje ir todėl atšaukiami, o judančių objektų aidų signalai fazėje pasikeis. Šie radarai skirstomi į du tipus.

Pulso-doplerio

Jis perduoda didelį impulsų pasikartojimo dažnį, kad būtų išvengta Doplerio dviprasmybių. Perduotas signalas ir gautas aido signalas sumaišomi detektoriuje, kad gautų Doplerio poslinkį, o skirtumo signalas filtruojamas naudojant Doplerio filtrą, kur nepageidaujami triukšmo signalai atmetami.

Impulsinio doplerio RADAR blokinė schema

Judančio tikslo indikatorius

Jis perduoda mažą impulsų pasikartojimo dažnį, kad būtų išvengta diapazono dviprasmybių. MTI RADAR sistemoje gauti objekto aido signalai nukreipiami į maišytuvą, kur jie sumaišomi su stabilaus vietinio osciliatoriaus (STALO) signalu, kad būtų sukurtas IF signalas.

Šis IF signalas sustiprinamas ir tada perduodamas fazių detektoriui, kur jo fazė palyginama su signalo iš koherentinio osciliatoriaus (COHO) faze ir sukuriamas skirtumo signalas. Suderintas signalas turi tą pačią fazę kaip ir siųstuvo signalas. Koherentinis signalas ir STALO signalas sumaišomi ir pateikiami galios stiprintuvui, kuris įjungiamas ir išjungiamas naudojant impulsų moduliatorių.

MTI radaras

Nuolatinė banga

Nenutrūkstama banga RADAR matuoja ne taikinio diapazoną, o diapazono kitimo greitį, matuodamas grįžtamojo signalo Doplerio poslinkį. CW RADAR skleidžia elektromagnetinę spinduliuotę, o ne impulsus. Iš esmės jis naudojamas greičio matavimas .

RF signalas ir IF signalas maišomi maišytuvo etape, kad būtų generuojamas vietinis osciliatoriaus dažnis. Tada RF signalas yra perduodamas, o RADAR antenos gautą signalą sudaro RF dažnis ir Doplerio poslinkio dažnis. Antrame mišinio etape gautas signalas sumaišomas su vietinio osciliatoriaus dažniu, kad būtų generuojamas IF dažnio signalas.

Šis signalas sustiprinamas ir pateikiamas trečiajam mišinio etapui, kur jis sumaišomas su IF signalu, kad gautų signalą su Doplerio dažniu. Šis Doplerio dažnis arba Doplerio poslinkis suteikia taikinio diapazono kitimo greitį ir tokiu būdu matuojamas taikinio greitis.

Bloko schema, rodanti CW RADAR

Radaro diapazono lygtis

Radaro diapazono lygtims yra įvairių versijų. Ši lygybė yra vienas iš pagrindinių tik antenos sistemos tipų. Manoma, kad objektas yra antenos signalo viduryje, tada aukščiausią radaro aptikimo diapazoną galima užrašyti taip

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = perdavimo galia

„Pmin“ = minimalus aptinkamas signalas

‘Λ’ = perduoti bangos ilgį

“kaip veikia vfd diskas ”

‘Σ’ = tikslinio radaro skerspjūvis

‘Fo’ = dažnis Hz

‘G’ = antenos stiprinimas

„C“ = šviesos greitis

Pirmiau pateiktoje lygtyje kintamieji yra stabilūs, be to, jie priklauso nuo radaro, išskyrus tikslą, pvz., RCS. Perdavimo galios tvarka bus 1 mW (0 dBm), o antenos stipris - maždaug 100 (20 dB), kai ERP (efektyvi spinduliuotės galia) yra 20 dBm (100 mW). Mažiausiai pastebimų signalų tvarka yra pikovatai, o transporto priemonės RCS gali būti 100 kvadratinių metrų.

Taigi, radaro diapazono lygties tikslumas bus įvesties duomenys. Pmin (mažiausias pastebimas signalas) daugiausia priklauso nuo imtuvo pralaidumo (B), F (triukšmo rodiklio), T (temperatūros) ir būtino S / N santykio (signalo ir triukšmo santykio).

Siauro pralaidumo imtuvas bus jautresnis, palyginti su plačiu BW imtuvu. Triukšmo dydį galima apibrėžti, nes tai yra skaičiavimas, kiek triukšmo imtuvas gali prisidėti prie signalo. Kai triukšmo skaičius yra mažesnis, triukšmo bus mažiau, kai prietaisas dovanoja. Kai temperatūra padidės, tai padidins įvesties triukšmą imtuvo jautrumui.

Pmin = k T B F (Š / N) min

Remiantis aukščiau pateikta lygtimi,

„Pmin“ yra mažiausiai aptinkamas signalas

„K“ yra Boltzmanno konstanta, pavyzdžiui, 1,38 x 10–23 (vatas * sek. / ° Kelvinas)

„T“ yra temperatūra (° Kelvin)

„B“ yra imtuvo pralaidumas (Hz)

„F“ yra triukšmo rodiklis (dB), triukšmo koeficientas (santykis)

(S / N) min = Mažiausiai S / N santykis

Turima i / p šiluminio triukšmo galia gali būti proporcinga kTB, kur „k“ yra Boltzmanno konstanta, „T“ yra temperatūra ir „B“ - imtuvo triukšmo dažnių juostos plotis hercais.

T = 62,33 ° F arba 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Aukščiau pateiktą radaro diapazono lygtį galima užrašyti gaunamai galiai, pavyzdžiui, numatytos perdavimo galios, antenos stiprinimo, RCS ir bangos ilgio funkcijų diapazonui.

Prec = Pt λ2G2σ / (4π) 3R4max = Pt C2G2σ / (4π) 3R4fo2

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Remiantis aukščiau pateikta lygtimi,

„Prec“ yra gaunama jėga

‘Pt’ yra perdavimo galia

‘Fo’ yra perdavimo dažnis

‘Λ’ yra perdavimo bangos ilgis

'G' yra antenos stiprinimas

‘Σ’ yra radaro skerspjūvis

‘R’ yra diapazonas

„C“ yra šviesos greitis

Programos

radaro pritaikymas įtraukti šiuos dalykus.

Karinės programos

Jis turi 3 pagrindines programas kariuomenėje:

Oro gynyboje jis naudojamas taikiniams aptikti, taikiniams atpažinti ir ginklui valdyti (ginklą nukreipti į sekamus taikinius).
Raketų sistemoje ginklui valdyti.
Priešo vietų nustatymas žemėlapyje.

Oro eismo kontrolė

Jame yra 3 pagrindinės skrydžių valdymo programos:

Kontroliuoti oro eismą šalia oro uostų. Oro stebėjimo RADAR naudojamas orlaivio padėčiai oro uosto terminaluose aptikti ir parodyti.
Nurodyti orlaiviui nusileisti esant blogam orui naudojant „Precision Approach RADAR“.
Nuskaityti oro uosto paviršių ieškant orlaivių ir antžeminių transporto priemonių

Nuotolinis jutimas

Jis gali būti naudojamas stebint, ar planetos padėtis, ar jūros ledas, siekiant užtikrinti sklandų laivų maršrutą.

“kaip iš oro pasigaminti gryno deguonies ”

Eismo ant žemės kontrolė

Ją kelių policija taip pat gali naudoti nustatydamas transporto priemonės greitį, kontroliuodamas transporto priemonių judėjimą, įspėdamas apie kitų transporto priemonių buvimą ar kitas už jų esančias kliūtis.

Erdvė

Jis turi 3 pagrindines programas