Радар это что: Недопустимое название — Викисловарь

Переданный импульс уже прошел цель, которая отразила часть излучаемой энергии обратно в сторону РЛС.

Приемник, прикрепленный к выходному элементу антенны, извлекает полезные отраженные сигналы и (в идеале) отклоняет те, которые не представляют интереса. Например, интересующий сигнал может быть эхом от самолета.Сигналы, которые не представляют интереса, могут быть эхом от земли или дождя, которые могут маскировать и мешать обнаружению желаемого эхо-сигнала от самолета. Радар измеряет местоположение цели по дальности и угловому направлению. Дальность или расстояние определяется путем измерения общего времени, которое требуется радиолокационному сигналу, чтобы пройти туда и обратно к цели и обратно ( см. Ниже ). Угловое направление цели определяется по направлению, в котором направлена ​​антенна во время приема эхо-сигнала.Посредством измерения местоположения цели в последовательные моменты времени можно определить недавний путь цели. Как только эта информация будет установлена, можно предсказать будущий путь цели. Во многих приложениях обзорных радаров цель не считается «обнаруженной» до тех пор, пока не будет установлена ​​ее траектория.

Как работает радар | Использование радара

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 12 марта 2021 г.

Представьте, что вы пытаетесь посадить гигантский реактивный самолет. размером с большое здание на короткой полосе взлетно-посадочной полосы, в центре города, в глубине ночь, в густом тумане.Если вы не видите, куда идете, как вы можете надежда благополучно приземлиться? Диспетчеры УВД, которые могут помочь пилотам приземлиться, обходят эту трудность, используя радар , способ «видеть», использующий высокочастотное радио волны. Изначально радар разрабатывался для обнаружения самолетов противника во время Вторая мировая война, но сейчас он широко используется во всем, от полиции скоростные пушки к прогнозированию погоды. Давайте посмотрим внимательнее как это работает!

На фото: гигантский радар-детектор в Thule Air. База в Гренландии предназначена для обнаружения приближающихся ядерных ракет.Это ключевая часть системы раннего предупреждения о баллистических ракетах США (BMEWS). Фото Майкла Тольцмана любезно предоставлено ВВС США.

Что такое радар?

Мы можем видеть объекты в мире вокруг нас, потому что свет (обычно от Солнца) отражается от них в наших глазах. Если вы хотите пройтись по ночью вы можете осветить факел перед собой, чтобы увидеть, где вы идущий. Луч света выходит из фонаря и отражается от предметов. перед вами и отражается в ваших глазах. Ваш мозг мгновенно вычисляет, что это означает: он сообщает вам, как далеко находятся объекты и заставляет ваше тело двигаться, чтобы вы не спотыкались.

Радар работает примерно так же. Слово «радар» означает ra dio d etection. nd r anging — и что дает довольно большой ключ к пониманию того, что он делает и как работает. Представьте себе самолет летит ночью через густой туман. Пилоты не видят где они собираются, но они могут общаться с авиадиспетчерами на земле которые используют радар, чтобы помочь им. Сами пилоты обычно не используют радар в качестве «летного инструмента». (что-то, что помогает им летать или ориентироваться), но они используют это для отслеживания погоды.

Радар самолета немного похож на фонарик, который использует радиоволны вместо света. Самолет передает прерывистый луч радара (поэтому он посылает сигнал только часть время), а в остальное время «прислушивается» к любым отражения этого луча от близлежащих объектов. Если отражения обнаружен, самолет знает, что что-то поблизости — и может использовать время принимается за то, чтобы отражения приходили, чтобы определить, как далеко он находится. Другими словами, радар чем-то похож на систему эхолокации. что «слепые» летучие мыши используют, чтобы видеть и летать в темноте.

Фото: Этот мобильный радарный грузовик можно проехать в везде, где это необходимо. Антенна наверху вращается, чтобы обнаружить врага. самолеты или ракеты, летящие с любого направления. Фото Натанаэля Каллона любезно предоставлено ВВС США.

Как радар использует радио?

Будь то установленный на самолете, корабле или чем-либо еще, радар для набора нужен тот же базовый набор компонентов: что-то для генерации радио волны, что-то для отправки в космос, что-то для получения их, а также некоторые средства отображения информации, чтобы оператор радара могу быстро это понять.

Радиоволны, используемые радаром, производятся устройством, называемым магнетроном. Радиоволны подобны световым волнам: они движутся с той же скоростью, но их волны намного длиннее и имеют гораздо более низкие частоты. Световые волны имеют длину волны около 500 нанометров (500 миллиардных долей метра, что примерно в 100-200 раз тоньше человеческого волоса), тогда как радиоволны, используемые радаром, обычно колеблются от нескольких сантиметров до метра — от длины пальца до длины ваша рука или примерно в миллион раз длиннее световых волн.

И свет, и радиоволны являются частью электромагнитного спектра, что означает, что они состоят из колеблющихся моделей электрических и магнитная энергия, пронизывающая воздух. Волны, которые производит магнетрон, на самом деле микроволны, похожие на те, что генерируется микроволновой печью. В разница в том, что магнетрон в радаре должен посылать волны много миль, а не нескольких дюймов, поэтому он намного больше и более могущественный.

На фото: современный цифровой экран радара, расположенный по адресу: г. База ВВС Эллсуорт, Южная Дакота, США.Фото Кори Хука любезно предоставлено ВВС США.

Как только радиоволны были сгенерированы, антенна, работая как передатчик , швыряет их в воздух перед ним. Антенна обычно изогнута, поэтому она фокусирует волны в точный, узкий луч, но антенны радара также обычно вращаются, поэтому они может обнаруживать движения на большой площади. Радиоволны распространяются наружу от антенны со скоростью света (186 000 миль или 300 000 км на второй) и продолжайте движение, пока они во что-то не ударились.Тогда некоторые из них отразиться обратно к антенне в луче отраженных радиоволн также путешествует со скоростью света. Скорость волн имеет решающее значение. важный. Если вражеский реактивный самолет приближается со скоростью более 3000 км / ч (2000 миль / ч), луч радара должен двигаться намного быстрее, чем это, чтобы достичь самолет, вернитесь к передатчику и вовремя активируйте тревогу. Это нет проблем, потому что радиоволны (и свет) распространяются достаточно быстро, чтобы уйти семь раз вокруг света за секунду! Если самолет противника 160 км (100 миль), луч радара может преодолеть это расстояние и вернуться за меньшее чем тысячная секунды.

Антенна выполняет функцию радара Приемник а также передатчик. Фактически, он чередует две работы. Обычно он передает радиоволны в течение нескольких тысячных долей секунды, затем он слушает отражения в течение нескольких секунд перед повторной передачей. Любые отраженные радиоволны, улавливаемые антенны направлены внутрь электронного оборудования который обрабатывает и отображает их в осмысленной форме на телеэкране экран, все время наблюдаемый человеком-оператором.В приемное оборудование отфильтровывает бесполезные отражения от земли, здания и т. д., отображая лишь существенные отражения на сам экран. С помощью радара оператор может видеть ближайшие корабли или самолеты, где они, как быстро они летят и где они направляются. Просмотр экрана радара немного похож на просмотр видео игра — за исключением того, что точки на экране представляют собой настоящие самолеты и корабли и малейшая ошибка могла стоить жизни многим людям.

В радаре есть еще одно важное оборудование. аппарат.Он называется дуплексером и заставляет антенну переключаться между передатчиком и приемник. Пока антенна передает, она не может принимать — и наоборот. Взгляните на схему в поле ниже, чтобы увидеть, как все эти части радиолокационной системы подходят друг к другу.

Для чего используется радар?

Фото: Ученый настраивает антенну радара для отслеживания погодные шары в небе. Метеорологические шары, которые измеряют атмосферные условия, несут отражающие цели под ними для отражения сигналов радара эффективно.Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Радар по-прежнему наиболее известен как военная техника. Радар антенны, установленные в аэропортах или других наземных станциях, могут использоваться для например, обнаруживать приближающиеся самолеты или ракеты противника. Объединенный В Штатах есть очень продуманная система раннего предупреждения о баллистических ракетах. (BMEWS) для обнаружения приближающихся ракет с тремя основными радар-детекторами станции в Клир на Аляске, Туле в Гренландии и Филлингдейлс Мур в Англии. Однако не только военные используют радары.Большинство гражданские самолеты и более крупные лодки и корабли теперь также оснащены радаром. В каждом крупном аэропорту есть огромный радар сканирующая антенна, чтобы помочь авиадиспетчерам направлять самолеты на посадку и вылет, в любую погоду. В следующий раз, когда вы отправитесь в аэропорт, обратите внимание на вращающаяся антенна радара, установленная на башне управления или рядом с ней.

Вы могли видеть полицейских, использующих радары на обочине дороги. для обнаружения людей, которые едут слишком быстро. Они основаны на Немного другая технология называется Доплеровский радар .Вы, наверное, заметили, что сирена пожарной машины, пронзительно кричащая, понижает высоту звука. Как двигатель движется к вам, звуковые волны от его сирены эффективно сжаты на более короткое расстояние, поэтому они имеют более короткую длину волны и более высокая частота, которую мы слышим как более высокий тон. Когда двигатель уезжает от вас, он работает наоборот способ — сделать звуковые волны длиннее по длине волны, ниже по длине частота и ниже по высоте. Таким образом, вы слышите довольно заметное снижение высоты звука сирены именно в тот момент, когда она проходит мимо.Это называется эффектом Доплера .

Та же самая наука работает в радарном скоростном ружье. Когда полиция офицер направляет луч радара на вашу машину, металлический кузов отражает пучок прямой назад. Но чем быстрее ваша машина едет, тем больше она будет изменить частоту радиоволн в луче. Чувствительный электронное оборудование радара использует эту информацию для посчитайте, как быстро едет ваша машина.

Фото: Радар в действии: Камера контроля скорости Gatso, созданная гонщиком Морисом Гатсонидесом, призванная заставлять водителей соблюдать ограничение скорости.Фотография сделана Explain that Stuff в Think Tank, Бирмингем, Англия.

Радар имеет множество научных применений. Доплеровский радар также используется в прогноз погоды, чтобы выяснить, насколько быстро идут штормы и когда они, вероятно, прибудут в определенные города. Фактически, синоптики направляют лучи радаров в облака и используют отраженные лучи, чтобы измерить, насколько быстро идет дождь путешествия и как быстро он падает. Ученые используют форму видимого радар называется лидар (обнаружение света и дальность) для измерения загрязнения воздуха с помощью лазеров.Пункт археологов и геологов радар вниз в площадка для изучения состава Земли и поиска погребенных отложений исторический интерес.

Фото: Радар в действии: Доплеровский радар сканирует небо. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Одно место, где не используется радар, — это помощь подводным лодкам, когда они перемещаться под водой. Электромагнитные волны не проходят через плотную морскую воду (поэтому она темная в глубоком океане). Вместо этого на подводных лодках используется очень похожая система под названием SONAR (Sound Navigation And Ranging), которая использует звук, чтобы «видеть». объекты вместо радиоволн.Однако у подводных лодок есть радиолокационные системы, которые они могут использовать во время движения. на поверхности океана (например, когда они входят в порт и выходят из него).

На фото: геолог перемещает радиолокационный передатчик. (установлен на колесе велосипеда) по земле изучить состав Земли внизу. Его партнер по пикап сзади интерпретирует радиолокационные сигналы на электронном дисплее. Такой тип георадаров (GPR) является примером геофизика. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Контрмеры: как избежать радаров?

Радар чрезвычайно эффективен при обнаружении вражеских самолетов и кораблей, поэтому настолько, что военным ученым пришлось что-то обойти! Если у вас есть превосходная радарная система, скорее всего, она есть и у вашего врага. Если вы можете заметить его самолеты, он может заметить ваш. Так что тебе действительно нужно самолеты, способные каким-то образом «спрятаться» в поле зрения врага. не быть замеченным. Для этого и предназначена технология стелс. Возможно, вы видели зловещий бомбардировщик-невидимку ВВС США B2.Его острые угловатые линии и окна с металлическим покрытием созданы для того, чтобы рассеивать или поглощать лучи радиоволн, чтобы операторы радаров противника не могли обнаружить их. Самолет-невидимка настолько эффективен в этом, что появляется на экране радара с не большей энергией, чем маленькая птичка!

На фото: необычная зигзагообразная форма на спине. этот бомбардировщик-невидимка B2 — одна из многих функций, предназначенных для рассеивания радиоволны так что самолет «исчезает» на экранах радаров противника. Закругленные передние крылья и скрытые двигатели и выхлопные трубы также помогают держать самолет невидимый.Фото Бенни Дж. Дэвиса III любезно предоставлено ВВС США.

Кто изобрел радар?

Радар можно проследить до устройства под названием Телемобилоскоп (иногда пишется по-французски, Télémobiloscope ), изобретен в 1904 г. немецким инженером-электриком Кристианом Хюльсмейером (1881–1957). После слушания о трагическом столкновении двух кораблей, он придумал способ использовать радиоволны, чтобы помочь им видеть друг друга, когда видимость была плохой.

Работа: Радар перед радаром: Телемобилоскоп Кристиана Хюльсмейера предшествовал радар более чем на три десятилетия, но по сути был той же концепцией.Это произведение искусства основано на рисунке одного из Патенты Хюльсмейера 1904 года показывают, как передающие и приемные устройства, установленные на одном корабле, могут использоваться для обнаружения других кораблей поблизости. Лучи — это «волны Герца» — то, что мы теперь назвали бы радиоволнами, — исходящие из установленных на подвесе устройств, которые всегда оставались бы вертикальными, несмотря на колебания моря.

Хотя многие ученые внесли свой вклад в разработку радара, самым известным среди них был шотландский физик по имени Роберт Уотсон-Ватт (1892–1973).Во время Первой мировой войны Уотсон-Ватт работал на британскую Метеорологическая служба (главный прогноз погоды в стране). организации), чтобы помочь им использовать радиоволны для обнаружения приближающихся штормов.

В преддверии Второй мировой войны Уотсон-Ватт и его помощник Арнольд Уилкинс осознали, что они могли использовать разработанные ими технологии для обнаружения приближается самолет противника. Убедившись, что основное оборудование работает, они построили развитая сеть наземных радар-детекторов вокруг к югу и востоку от побережья Великобритании.Во время войны британские радиолокационная защита (известная как Chain Home) давала ему огромное преимущество перед в ВВС Германии и сыграли важную роль в окончательном союзе победа. Аналогичная система была разработана в то же время в США. Штаты и даже сумели засечь приближение японских самолетов. над Перл-Харбором на Гавайях в декабре 1941 г. о значении стольких приближающихся самолетов, пока это не стало слишком поздно.

Как работает радар | Использование радара

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 12 марта 2021 г.

Представьте, что вы пытаетесь посадить гигантский реактивный самолет. размером с большое здание на короткой полосе взлетно-посадочной полосы, в центре города, в глубине ночь, в густом тумане. Если вы не видите, куда идете, как вы можете надежда благополучно приземлиться? Диспетчеры УВД, которые могут помочь пилотам приземлиться, обходят эту трудность, используя радар , способ «видеть», использующий высокочастотное радио волны. Изначально радар разрабатывался для обнаружения самолетов противника во время Вторая мировая война, но сейчас он широко используется во всем, от полиции скоростные пушки к прогнозированию погоды.Давайте посмотрим внимательнее как это работает!

На фото: гигантский радар-детектор в Thule Air. База в Гренландии предназначена для обнаружения приближающихся ядерных ракет. Это ключевая часть системы раннего предупреждения о баллистических ракетах США (BMEWS). Фото Майкла Тольцмана любезно предоставлено ВВС США.

Что такое радар?

Мы можем видеть объекты в мире вокруг нас, потому что свет (обычно от Солнца) отражается от них в наших глазах. Если вы хотите пройтись по ночью вы можете осветить факел перед собой, чтобы увидеть, где вы идущий.Луч света выходит из фонаря и отражается от предметов. перед вами и отражается в ваших глазах. Ваш мозг мгновенно вычисляет, что это означает: он сообщает вам, как далеко находятся объекты и заставляет ваше тело двигаться, чтобы вы не спотыкались.

Радар работает примерно так же. Слово «радар» означает ra dio d etection. nd r anging — и что дает довольно большой ключ к пониманию того, что он делает и как работает. Представьте себе самолет летит ночью через густой туман.Пилоты не видят где они собираются, но они могут общаться с авиадиспетчерами на земле которые используют радар, чтобы помочь им. Сами пилоты обычно не используют радар в качестве «летного инструмента». (что-то, что помогает им летать или ориентироваться), но они используют это для отслеживания погоды.

Радар самолета немного похож на фонарик, который использует радиоволны вместо света. Самолет передает прерывистый луч радара (поэтому он посылает сигнал только часть время), а в остальное время «прислушивается» к любым отражения этого луча от близлежащих объектов.Если отражения обнаружен, самолет знает, что что-то поблизости — и может использовать время принимается за то, чтобы отражения приходили, чтобы определить, как далеко он находится. Другими словами, радар чем-то похож на систему эхолокации. что «слепые» летучие мыши используют, чтобы видеть и летать в темноте.

Фото: Этот мобильный радарный грузовик можно проехать в везде, где это необходимо. Антенна наверху вращается, чтобы обнаружить врага. самолеты или ракеты, летящие с любого направления. Фото Натанаэля Каллона любезно предоставлено ВВС США.

Как радар использует радио?

Будь то установленный на самолете, корабле или чем-либо еще, радар для набора нужен тот же базовый набор компонентов: что-то для генерации радио волны, что-то для отправки в космос, что-то для получения их, а также некоторые средства отображения информации, чтобы оператор радара могу быстро это понять.

Радиоволны, используемые радаром, производятся устройством, называемым магнетроном. Радиоволны подобны световым волнам: они движутся с той же скоростью, но их волны намного длиннее и имеют гораздо более низкие частоты.Световые волны имеют длину волны около 500 нанометров (500 миллиардных долей метра, что примерно в 100-200 раз тоньше человеческого волоса), тогда как радиоволны, используемые радаром, обычно колеблются от нескольких сантиметров до метра — от длины пальца до длины ваша рука или примерно в миллион раз длиннее световых волн.

И свет, и радиоволны являются частью электромагнитного спектра, что означает, что они состоят из колеблющихся моделей электрических и магнитная энергия, пронизывающая воздух.Волны, которые производит магнетрон, на самом деле микроволны, похожие на те, что генерируется микроволновой печью. В разница в том, что магнетрон в радаре должен посылать волны много миль, а не нескольких дюймов, поэтому он намного больше и более могущественный.

На фото: современный цифровой экран радара, расположенный по адресу: г. База ВВС Эллсуорт, Южная Дакота, США. Фото Кори Хука любезно предоставлено ВВС США.

Как только радиоволны были сгенерированы, антенна, работая как передатчик , швыряет их в воздух перед ним.Антенна обычно изогнута, поэтому она фокусирует волны в точный, узкий луч, но антенны радара также обычно вращаются, поэтому они может обнаруживать движения на большой площади. Радиоволны распространяются наружу от антенны со скоростью света (186 000 миль или 300 000 км на второй) и продолжайте движение, пока они во что-то не ударились. Тогда некоторые из них отразиться обратно к антенне в луче отраженных радиоволн также путешествует со скоростью света. Скорость волн имеет решающее значение. важный. Если вражеский реактивный самолет приближается со скоростью более 3000 км / ч (2000 миль / ч), луч радара должен двигаться намного быстрее, чем это, чтобы достичь самолет, вернитесь к передатчику и вовремя активируйте тревогу.Это нет проблем, потому что радиоволны (и свет) распространяются достаточно быстро, чтобы уйти семь раз вокруг света за секунду! Если самолет противника 160 км (100 миль), луч радара может преодолеть это расстояние и вернуться за меньшее чем тысячная секунды.

Антенна выполняет функцию радара Приемник а также передатчик. Фактически, он чередует две работы. Обычно он передает радиоволны в течение нескольких тысячных долей секунды, затем он слушает отражения в течение нескольких секунд перед повторной передачей.Любые отраженные радиоволны, улавливаемые антенны направлены внутрь электронного оборудования который обрабатывает и отображает их в осмысленной форме на телеэкране экран, все время наблюдаемый человеком-оператором. В приемное оборудование отфильтровывает бесполезные отражения от земли, здания и т. д., отображая лишь существенные отражения на сам экран. С помощью радара оператор может видеть ближайшие корабли или самолеты, где они, как быстро они летят и где они направляются.Просмотр экрана радара немного похож на просмотр видео игра — за исключением того, что точки на экране представляют собой настоящие самолеты и корабли и малейшая ошибка могла стоить жизни многим людям.

В радаре есть еще одно важное оборудование. аппарат. Он называется дуплексером и заставляет антенну переключаться между передатчиком и приемник. Пока антенна передает, она не может принимать — и наоборот. Взгляните на схему в поле ниже, чтобы увидеть, как все эти части радиолокационной системы подходят друг к другу.

Для чего используется радар?

Фото: Ученый настраивает антенну радара для отслеживания погодные шары в небе. Метеорологические шары, которые измеряют атмосферные условия, несут отражающие цели под ними для отражения сигналов радара эффективно. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Радар по-прежнему наиболее известен как военная техника. Радар антенны, установленные в аэропортах или других наземных станциях, могут использоваться для например, обнаруживать приближающиеся самолеты или ракеты противника.Объединенный В Штатах есть очень продуманная система раннего предупреждения о баллистических ракетах. (BMEWS) для обнаружения приближающихся ракет с тремя основными радар-детекторами станции в Клир на Аляске, Туле в Гренландии и Филлингдейлс Мур в Англии. Однако не только военные используют радары. Большинство гражданские самолеты и более крупные лодки и корабли теперь также оснащены радаром. В каждом крупном аэропорту есть огромный радар сканирующая антенна, чтобы помочь авиадиспетчерам направлять самолеты на посадку и вылет, в любую погоду. В следующий раз, когда вы отправитесь в аэропорт, обратите внимание на вращающаяся антенна радара, установленная на башне управления или рядом с ней.

Вы могли видеть полицейских, использующих радары на обочине дороги. для обнаружения людей, которые едут слишком быстро. Они основаны на Немного другая технология называется Доплеровский радар . Вы, наверное, заметили, что сирена пожарной машины, пронзительно кричащая, понижает высоту звука. Как двигатель движется к вам, звуковые волны от его сирены эффективно сжаты на более короткое расстояние, поэтому они имеют более короткую длину волны и более высокая частота, которую мы слышим как более высокий тон.Когда двигатель уезжает от вас, он работает наоборот способ — сделать звуковые волны длиннее по длине волны, ниже по длине частота и ниже по высоте. Таким образом, вы слышите довольно заметное снижение высоты звука сирены именно в тот момент, когда она проходит мимо. Это называется эффектом Доплера .

Та же самая наука работает в радарном скоростном ружье. Когда полиция офицер направляет луч радара на вашу машину, металлический кузов отражает пучок прямой назад. Но чем быстрее ваша машина едет, тем больше она будет изменить частоту радиоволн в луче.Чувствительный электронное оборудование радара использует эту информацию для посчитайте, как быстро едет ваша машина.

Фото: Радар в действии: Камера контроля скорости Gatso, созданная гонщиком Морисом Гатсонидесом, призванная заставлять водителей соблюдать ограничение скорости. Фотография сделана Explain that Stuff в Think Tank, Бирмингем, Англия.

Радар имеет множество научных применений. Доплеровский радар также используется в прогноз погоды, чтобы выяснить, насколько быстро идут штормы и когда они, вероятно, прибудут в определенные города.Фактически, синоптики направляют лучи радаров в облака и используют отраженные лучи, чтобы измерить, насколько быстро идет дождь путешествия и как быстро он падает. Ученые используют форму видимого радар называется лидар (обнаружение света и дальность) для измерения загрязнения воздуха с помощью лазеров. Пункт археологов и геологов радар вниз в площадка для изучения состава Земли и поиска погребенных отложений исторический интерес.

Фото: Радар в действии: Доплеровский радар сканирует небо.Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Одно место, где не используется радар, — это помощь подводным лодкам, когда они перемещаться под водой. Электромагнитные волны не проходят через плотную морскую воду (поэтому она темная в глубоком океане). Вместо этого на подводных лодках используется очень похожая система под названием SONAR (Sound Navigation And Ranging), которая использует звук, чтобы «видеть». объекты вместо радиоволн. Однако у подводных лодок есть радиолокационные системы, которые они могут использовать во время движения. на поверхности океана (например, когда они входят в порт и выходят из него).

На фото: геолог перемещает радиолокационный передатчик. (установлен на колесе велосипеда) по земле изучить состав Земли внизу. Его партнер по пикап сзади интерпретирует радиолокационные сигналы на электронном дисплее. Такой тип георадаров (GPR) является примером геофизика. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Контрмеры: как избежать радаров?

Радар чрезвычайно эффективен при обнаружении вражеских самолетов и кораблей, поэтому настолько, что военным ученым пришлось что-то обойти! Если у вас есть превосходная радарная система, скорее всего, она есть и у вашего врага.Если вы можете заметить его самолеты, он может заметить ваш. Так что тебе действительно нужно самолеты, способные каким-то образом «спрятаться» в поле зрения врага. не быть замеченным. Для этого и предназначена технология стелс. Возможно, вы видели зловещий бомбардировщик-невидимку ВВС США B2. Его острые угловатые линии и окна с металлическим покрытием созданы для того, чтобы рассеивать или поглощать лучи радиоволн, чтобы операторы радаров противника не могли обнаружить их. Самолет-невидимка настолько эффективен в этом, что появляется на экране радара с не большей энергией, чем маленькая птичка!

На фото: необычная зигзагообразная форма на спине. этот бомбардировщик-невидимка B2 — одна из многих функций, предназначенных для рассеивания радиоволны так что самолет «исчезает» на экранах радаров противника.Закругленные передние крылья и скрытые двигатели и выхлопные трубы также помогают держать самолет невидимый. Фото Бенни Дж. Дэвиса III любезно предоставлено ВВС США.

Кто изобрел радар?

Радар можно проследить до устройства под названием Телемобилоскоп (иногда пишется по-французски, Télémobiloscope ), изобретен в 1904 г. немецким инженером-электриком Кристианом Хюльсмейером (1881–1957). После слушания о трагическом столкновении двух кораблей, он придумал способ использовать радиоволны, чтобы помочь им видеть друг друга, когда видимость была плохой.

Работа: Радар перед радаром: Телемобилоскоп Кристиана Хюльсмейера предшествовал радар более чем на три десятилетия, но по сути был той же концепцией. Это произведение искусства основано на рисунке одного из Патенты Хюльсмейера 1904 года показывают, как передающие и приемные устройства, установленные на одном корабле, могут использоваться для обнаружения других кораблей поблизости. Лучи — это «волны Герца» — то, что мы теперь назвали бы радиоволнами, — исходящие из установленных на подвесе устройств, которые всегда оставались бы вертикальными, несмотря на колебания моря.

Хотя многие ученые внесли свой вклад в разработку радара, самым известным среди них был шотландский физик по имени Роберт Уотсон-Ватт (1892–1973). Во время Первой мировой войны Уотсон-Ватт работал на британскую Метеорологическая служба (главный прогноз погоды в стране). организации), чтобы помочь им использовать радиоволны для обнаружения приближающихся штормов.

В преддверии Второй мировой войны Уотсон-Ватт и его помощник Арнольд Уилкинс осознали, что они могли использовать разработанные ими технологии для обнаружения приближается самолет противника.Убедившись, что основное оборудование работает, они построили развитая сеть наземных радар-детекторов вокруг к югу и востоку от побережья Великобритании. Во время войны британские радиолокационная защита (известная как Chain Home) давала ему огромное преимущество перед в ВВС Германии и сыграли важную роль в окончательном союзе победа. Аналогичная система была разработана в то же время в США. Штаты и даже сумели засечь приближение японских самолетов. над Перл-Харбором на Гавайях в декабре 1941 г. о значении стольких приближающихся самолетов, пока это не стало слишком поздно.

Как работает радар | Использование радара

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 12 марта 2021 г.

Представьте, что вы пытаетесь посадить гигантский реактивный самолет. размером с большое здание на короткой полосе взлетно-посадочной полосы, в центре города, в глубине ночь, в густом тумане. Если вы не видите, куда идете, как вы можете надежда благополучно приземлиться? Диспетчеры УВД, которые могут помочь пилотам приземлиться, обходят эту трудность, используя радар , способ «видеть», использующий высокочастотное радио волны.Изначально радар разрабатывался для обнаружения самолетов противника во время Вторая мировая война, но сейчас он широко используется во всем, от полиции скоростные пушки к прогнозированию погоды. Давайте посмотрим внимательнее как это работает!

На фото: гигантский радар-детектор в Thule Air. База в Гренландии предназначена для обнаружения приближающихся ядерных ракет. Это ключевая часть системы раннего предупреждения о баллистических ракетах США (BMEWS). Фото Майкла Тольцмана любезно предоставлено ВВС США.

Что такое радар?

Мы можем видеть объекты в мире вокруг нас, потому что свет (обычно от Солнца) отражается от них в наших глазах.Если вы хотите пройтись по ночью вы можете осветить факел перед собой, чтобы увидеть, где вы идущий. Луч света выходит из фонаря и отражается от предметов. перед вами и отражается в ваших глазах. Ваш мозг мгновенно вычисляет, что это означает: он сообщает вам, как далеко находятся объекты и заставляет ваше тело двигаться, чтобы вы не спотыкались.

Радар работает примерно так же. Слово «радар» означает ra dio d etection. nd r anging — и что дает довольно большой ключ к пониманию того, что он делает и как работает.Представьте себе самолет летит ночью через густой туман. Пилоты не видят где они собираются, но они могут общаться с авиадиспетчерами на земле которые используют радар, чтобы помочь им. Сами пилоты обычно не используют радар в качестве «летного инструмента». (что-то, что помогает им летать или ориентироваться), но они используют это для отслеживания погоды.

Радар самолета немного похож на фонарик, который использует радиоволны вместо света. Самолет передает прерывистый луч радара (поэтому он посылает сигнал только часть время), а в остальное время «прислушивается» к любым отражения этого луча от близлежащих объектов.Если отражения обнаружен, самолет знает, что что-то поблизости — и может использовать время принимается за то, чтобы отражения приходили, чтобы определить, как далеко он находится. Другими словами, радар чем-то похож на систему эхолокации. что «слепые» летучие мыши используют, чтобы видеть и летать в темноте.

Фото: Этот мобильный радарный грузовик можно проехать в везде, где это необходимо. Антенна наверху вращается, чтобы обнаружить врага. самолеты или ракеты, летящие с любого направления. Фото Натанаэля Каллона любезно предоставлено ВВС США.

Как радар использует радио?

Будь то установленный на самолете, корабле или чем-либо еще, радар для набора нужен тот же базовый набор компонентов: что-то для генерации радио волны, что-то для отправки в космос, что-то для получения их, а также некоторые средства отображения информации, чтобы оператор радара могу быстро это понять.

Радиоволны, используемые радаром, производятся устройством, называемым магнетроном. Радиоволны подобны световым волнам: они движутся с той же скоростью, но их волны намного длиннее и имеют гораздо более низкие частоты.Световые волны имеют длину волны около 500 нанометров (500 миллиардных долей метра, что примерно в 100-200 раз тоньше человеческого волоса), тогда как радиоволны, используемые радаром, обычно колеблются от нескольких сантиметров до метра — от длины пальца до длины ваша рука или примерно в миллион раз длиннее световых волн.

И свет, и радиоволны являются частью электромагнитного спектра, что означает, что они состоят из колеблющихся моделей электрических и магнитная энергия, пронизывающая воздух.Волны, которые производит магнетрон, на самом деле микроволны, похожие на те, что генерируется микроволновой печью. В разница в том, что магнетрон в радаре должен посылать волны много миль, а не нескольких дюймов, поэтому он намного больше и более могущественный.

На фото: современный цифровой экран радара, расположенный по адресу: г. База ВВС Эллсуорт, Южная Дакота, США. Фото Кори Хука любезно предоставлено ВВС США.

Как только радиоволны были сгенерированы, антенна, работая как передатчик , швыряет их в воздух перед ним.Антенна обычно изогнута, поэтому она фокусирует волны в точный, узкий луч, но антенны радара также обычно вращаются, поэтому они может обнаруживать движения на большой площади. Радиоволны распространяются наружу от антенны со скоростью света (186 000 миль или 300 000 км на второй) и продолжайте движение, пока они во что-то не ударились. Тогда некоторые из них отразиться обратно к антенне в луче отраженных радиоволн также путешествует со скоростью света. Скорость волн имеет решающее значение. важный. Если вражеский реактивный самолет приближается со скоростью более 3000 км / ч (2000 миль / ч), луч радара должен двигаться намного быстрее, чем это, чтобы достичь самолет, вернитесь к передатчику и вовремя активируйте тревогу.Это нет проблем, потому что радиоволны (и свет) распространяются достаточно быстро, чтобы уйти семь раз вокруг света за секунду! Если самолет противника 160 км (100 миль), луч радара может преодолеть это расстояние и вернуться за меньшее чем тысячная секунды.

Антенна выполняет функцию радара Приемник а также передатчик. Фактически, он чередует две работы. Обычно он передает радиоволны в течение нескольких тысячных долей секунды, затем он слушает отражения в течение нескольких секунд перед повторной передачей.Любые отраженные радиоволны, улавливаемые антенны направлены внутрь электронного оборудования который обрабатывает и отображает их в осмысленной форме на телеэкране экран, все время наблюдаемый человеком-оператором. В приемное оборудование отфильтровывает бесполезные отражения от земли, здания и т. д., отображая лишь существенные отражения на сам экран. С помощью радара оператор может видеть ближайшие корабли или самолеты, где они, как быстро они летят и где они направляются.Просмотр экрана радара немного похож на просмотр видео игра — за исключением того, что точки на экране представляют собой настоящие самолеты и корабли и малейшая ошибка могла стоить жизни многим людям.

В радаре есть еще одно важное оборудование. аппарат. Он называется дуплексером и заставляет антенну переключаться между передатчиком и приемник. Пока антенна передает, она не может принимать — и наоборот. Взгляните на схему в поле ниже, чтобы увидеть, как все эти части радиолокационной системы подходят друг к другу.

Для чего используется радар?

Фото: Ученый настраивает антенну радара для отслеживания погодные шары в небе. Метеорологические шары, которые измеряют атмосферные условия, несут отражающие цели под ними для отражения сигналов радара эффективно. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Радар по-прежнему наиболее известен как военная техника. Радар антенны, установленные в аэропортах или других наземных станциях, могут использоваться для например, обнаруживать приближающиеся самолеты или ракеты противника.Объединенный В Штатах есть очень продуманная система раннего предупреждения о баллистических ракетах. (BMEWS) для обнаружения приближающихся ракет с тремя основными радар-детекторами станции в Клир на Аляске, Туле в Гренландии и Филлингдейлс Мур в Англии. Однако не только военные используют радары. Большинство гражданские самолеты и более крупные лодки и корабли теперь также оснащены радаром. В каждом крупном аэропорту есть огромный радар сканирующая антенна, чтобы помочь авиадиспетчерам направлять самолеты на посадку и вылет, в любую погоду. В следующий раз, когда вы отправитесь в аэропорт, обратите внимание на вращающаяся антенна радара, установленная на башне управления или рядом с ней.

Вы могли видеть полицейских, использующих радары на обочине дороги. для обнаружения людей, которые едут слишком быстро. Они основаны на Немного другая технология называется Доплеровский радар . Вы, наверное, заметили, что сирена пожарной машины, пронзительно кричащая, понижает высоту звука. Как двигатель движется к вам, звуковые волны от его сирены эффективно сжаты на более короткое расстояние, поэтому они имеют более короткую длину волны и более высокая частота, которую мы слышим как более высокий тон.Когда двигатель уезжает от вас, он работает наоборот способ — сделать звуковые волны длиннее по длине волны, ниже по длине частота и ниже по высоте. Таким образом, вы слышите довольно заметное снижение высоты звука сирены именно в тот момент, когда она проходит мимо. Это называется эффектом Доплера .

Та же самая наука работает в радарном скоростном ружье. Когда полиция офицер направляет луч радара на вашу машину, металлический кузов отражает пучок прямой назад. Но чем быстрее ваша машина едет, тем больше она будет изменить частоту радиоволн в луче.Чувствительный электронное оборудование радара использует эту информацию для посчитайте, как быстро едет ваша машина.

Фото: Радар в действии: Камера контроля скорости Gatso, созданная гонщиком Морисом Гатсонидесом, призванная заставлять водителей соблюдать ограничение скорости. Фотография сделана Explain that Stuff в Think Tank, Бирмингем, Англия.

Радар имеет множество научных применений. Доплеровский радар также используется в прогноз погоды, чтобы выяснить, насколько быстро идут штормы и когда они, вероятно, прибудут в определенные города.Фактически, синоптики направляют лучи радаров в облака и используют отраженные лучи, чтобы измерить, насколько быстро идет дождь путешествия и как быстро он падает. Ученые используют форму видимого радар называется лидар (обнаружение света и дальность) для измерения загрязнения воздуха с помощью лазеров. Пункт археологов и геологов радар вниз в площадка для изучения состава Земли и поиска погребенных отложений исторический интерес.

Фото: Радар в действии: Доплеровский радар сканирует небо.Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Одно место, где не используется радар, — это помощь подводным лодкам, когда они перемещаться под водой. Электромагнитные волны не проходят через плотную морскую воду (поэтому она темная в глубоком океане). Вместо этого на подводных лодках используется очень похожая система под названием SONAR (Sound Navigation And Ranging), которая использует звук, чтобы «видеть». объекты вместо радиоволн. Однако у подводных лодок есть радиолокационные системы, которые они могут использовать во время движения. на поверхности океана (например, когда они входят в порт и выходят из него).

На фото: геолог перемещает радиолокационный передатчик. (установлен на колесе велосипеда) по земле изучить состав Земли внизу. Его партнер по пикап сзади интерпретирует радиолокационные сигналы на электронном дисплее. Такой тип георадаров (GPR) является примером геофизика. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Контрмеры: как избежать радаров?

Радар чрезвычайно эффективен при обнаружении вражеских самолетов и кораблей, поэтому настолько, что военным ученым пришлось что-то обойти! Если у вас есть превосходная радарная система, скорее всего, она есть и у вашего врага.Если вы можете заметить его самолеты, он может заметить ваш. Так что тебе действительно нужно самолеты, способные каким-то образом «спрятаться» в поле зрения врага. не быть замеченным. Для этого и предназначена технология стелс. Возможно, вы видели зловещий бомбардировщик-невидимку ВВС США B2. Его острые угловатые линии и окна с металлическим покрытием созданы для того, чтобы рассеивать или поглощать лучи радиоволн, чтобы операторы радаров противника не могли обнаружить их. Самолет-невидимка настолько эффективен в этом, что появляется на экране радара с не большей энергией, чем маленькая птичка!

На фото: необычная зигзагообразная форма на спине. этот бомбардировщик-невидимка B2 — одна из многих функций, предназначенных для рассеивания радиоволны так что самолет «исчезает» на экранах радаров противника.Закругленные передние крылья и скрытые двигатели и выхлопные трубы также помогают держать самолет невидимый. Фото Бенни Дж. Дэвиса III любезно предоставлено ВВС США.

Кто изобрел радар?

Радар можно проследить до устройства под названием Телемобилоскоп (иногда пишется по-французски, Télémobiloscope ), изобретен в 1904 г. немецким инженером-электриком Кристианом Хюльсмейером (1881–1957). После слушания о трагическом столкновении двух кораблей, он придумал способ использовать радиоволны, чтобы помочь им видеть друг друга, когда видимость была плохой.

Работа: Радар перед радаром: Телемобилоскоп Кристиана Хюльсмейера предшествовал радар более чем на три десятилетия, но по сути был той же концепцией. Это произведение искусства основано на рисунке одного из Патенты Хюльсмейера 1904 года показывают, как передающие и приемные устройства, установленные на одном корабле, могут использоваться для обнаружения других кораблей поблизости. Лучи — это «волны Герца» — то, что мы теперь назвали бы радиоволнами, — исходящие из установленных на подвесе устройств, которые всегда оставались бы вертикальными, несмотря на колебания моря.

Хотя многие ученые внесли свой вклад в разработку радара, самым известным среди них был шотландский физик по имени Роберт Уотсон-Ватт (1892–1973). Во время Первой мировой войны Уотсон-Ватт работал на британскую Метеорологическая служба (главный прогноз погоды в стране). организации), чтобы помочь им использовать радиоволны для обнаружения приближающихся штормов.

В преддверии Второй мировой войны Уотсон-Ватт и его помощник Арнольд Уилкинс осознали, что они могли использовать разработанные ими технологии для обнаружения приближается самолет противника.Убедившись, что основное оборудование работает, они построили развитая сеть наземных радар-детекторов вокруг к югу и востоку от побережья Великобритании. Во время войны британские радиолокационная защита (известная как Chain Home) давала ему огромное преимущество перед в ВВС Германии и сыграли важную роль в окончательном союзе победа. Аналогичная система была разработана в то же время в США. Штаты и даже сумели засечь приближение японских самолетов. над Перл-Харбором на Гавайях в декабре 1941 г. о значении стольких приближающихся самолетов, пока это не стало слишком поздно.

Как работают радары? | Лаборатория наблюдений за Землей

РАДАР | Радиообнаружение и определение дальности
Радары критически важны для понимания погоды; они позволяют нам «видеть» внутренние облака и помогают нам наблюдать за тем, что происходит на самом деле. Работая вместе, инженеры, техники и ученые коллективно проектируют, разрабатывают и эксплуатируют передовые технологии радаров, которые используются для изучения атмосферы.

Что такое метеорадары?
Доплеровские метеорологические радиолокаторы являются приборами дистанционного зондирования и способны определять тип частиц (дождь, снег, град, насекомых и т. Д.), Интенсивность и движение. Данные радара можно использовать для определения структуры штормов и помощи в прогнозировании их силы.

Электромагнитный спектр
Энергия излучается на различных частотах и ​​длинах волн, от радиоволн с большой длиной волны до гамма-лучей с более короткой длиной волны.Радары излучают микроволновую энергию, более длинноволновую, выделенную желтым цветом.

Как работают радары?
Радар передает сфокусированный импульс микроволновой энергии (да, точно так же, как микроволновая печь или сотовый телефон, но более сильный) на объект, скорее всего, на облако. Часть этого луча энергии отражается и измеряется радаром, предоставляя информацию об объекте. Радар может измерять размер, количество, скорость и направление осадков в радиусе около 100 миль от места его нахождения.

Доплеровский радар — это особый тип радара, который использует эффект Доплера для сбора данных о скорости измеряемых частиц. Например, доплеровский радар передает сигнал, который отражается от капель дождя во время шторма. Отраженный радиолокационный сигнал измеряется приемником радара с изменением частоты. Этот сдвиг частоты напрямую связан с движением капель дождя.

Атмосферные ученые используют различные типы наземных и авиационных радаров для изучения погоды и климата. Радар может использоваться для изучения суровых погодных явлений, таких как торнадо и ураганы, или долгосрочных климатических процессов в атмосфере.

Наземный исследовательский радар
Доплеровский радар с двойной поляризацией в S-диапазоне NCAR (S-PolKa) — это метеорологический радар с длиной волны 10 см, первоначально разработанный и введенный в эксплуатацию NCAR в 1990-х годах.Эта современная радиолокационная система, которая постоянно модифицируется и совершенствуется, теперь поддерживает работу с двумя длинами волн. Когда добавляется Ka-диапазон, радар с длиной волны 0,8 см известен как S-PolKa. Миссия S-PolKa состоит в том, чтобы способствовать лучшему пониманию погоды и ее причин и, таким образом, в конечном итоге обеспечить улучшенное прогнозирование сильных штормов, торнадо, наводнений, града, разрушительных ветров, условий обледенения самолетов и сильного снегопада.

Авиационный исследовательский радар
В воздухе исследовательский самолет может быть оснащен множеством радаров.Облачный радар NCAR HIAPER (HCR) может быть установлен на нижней части крыла исследовательского самолета NSF / NCAR HIAPER (модифицированный самолет Gulfstream V) и обеспечивает высококачественные наблюдения за ветром, осадками и другими частицами. Он был разработан и изготовлен совместной командой инженеров-механиков, электриков, аэрокосмических компаний и разработчиков программного обеспечения; ученые-исследователи; и производители инструментов из EOL.

Основы, типы, работа, уравнение дальности и его применение

Мы можем наблюдать различные объекты по всему миру.Точно так же радиолокационное обнаружение и дальность используются для помощи пилотам во время полета в тумане, потому что пилот не может заметить, куда они движутся. Радар, используемый в самолетах, похож на фонарик, который работает с радиоволнами вместо света. Самолет передает мигающий сигнал радара и отслеживает любые признаки этого сигнала от близлежащих объектов. Как только указатели заметны, самолет определяет, что что-то находится поблизости, и использует время, необходимое для достижения указателей, для определения того, насколько далеко он находится.В этой статье обсуждается обзор радара и его работы.

Кто изобрел радар?

Подобно нескольким изобретениям, радиолокационную систему нелегко отдать должное отдельному человеку, потому что она была результатом более ранней работы над свойствами электромагнитного излучения для доступности многочисленных электронных устройств. Вопрос, вызывающий наибольшую озабоченность, усложняется прикрытием военной тайны, под которым методы радиолокации изучались в разных странах в первые дни Второй мировой войны.

Автор обзора, наконец, пришел к выводу, что, когда радиолокационная система является явным случаем непосредственного создания, заметка Роберта Уотсон-Ватта о методах обнаружения и определения местоположения самолетов с помощью радио была опубликована сразу 50 лет назад. Так что это была самая значительная отдельная публикация в этой области. Британские достижения в борьбе с Британией во многом способствовали расширению радиолокационной системы, которая включала технический рост с оперативной осуществимостью.

Что такое радиолокационная система?

РАДАР — это сокращение от Radio Detection and Ranging System.По сути, это электромагнитная система, используемая для определения местоположения и расстояния до объекта от точки, где размещен РАДАР. Он работает, излучая энергию в космос и отслеживая эхо или отраженный сигнал от объектов. Работает в ДМВ и СВЧ диапазоне.

Радар — это электромагнитный датчик, используемый для обнаружения, отслеживания, определения местоположения и идентификации различных объектов, находящихся на определенных расстояниях. Работа радара заключается в том, что он передает электромагнитную энергию в направлении целей для наблюдения за эхом и возвращается от них.Здесь целями являются не что иное, как корабли, самолеты, астрономические тела, автомобильные транспортные средства, космические корабли, дождь, птицы, насекомые и т. Д. Вместо того, чтобы замечать местоположение и скорость цели, она также иногда приобретает их форму и размер.

Основная задача радара по сравнению с инфракрасными и оптическими датчиками — обнаружение далеких целей в сложных климатических условиях и точное определение их дальности и дальности. У радара есть собственный передатчик, который известен как источник освещения для определения цели.Как правило, он работает в микроволновой области электромагнитного спектра, который рассчитывается в герцах при частотах от 400 МГц до 40 ГГц. Основные компоненты, которые используются в РЛС

Радар быстро развивается в течение 1930-40-х годов, чтобы соответствовать требованиям военных. Он по-прежнему широко используется в вооруженных силах, где бы ни был достигнут ряд технологических достижений. Одновременно радар также используется в гражданских приложениях, в частности, для управления воздушным движением, наблюдения за погодой, навигации кораблей, окружающей среды, зондирования из удаленных районов, наблюдения планет, измерения скорости в промышленных приложениях, космического наблюдения, правоохранительных органов и т. Д.

Принцип работы

Принцип работы радара очень прост, потому что он передает электромагнитную энергию, а также проверяет энергию, возвращаемую к цели. Если возвращенные сигналы снова принимаются в месте их возникновения, значит на пути передачи находится препятствие. Это принцип работы радара.

Основы радара

Радиолокационная система обычно состоит из передатчика, который производит электромагнитный сигнал, который излучается антенной в космос.Когда этот сигнал попадает на объект, он отражается или переизлучается во многих направлениях. Этот отраженный или эхо-сигнал принимается антенной радара, которая доставляет его в приемник, где он обрабатывается для определения географической статистики объекта.

Дальность определяется путем расчета времени, за которое сигнал проходит от РАДАРА до цели и обратно. Местоположение цели измеряется под углом от направления максимальной амплитуды эхо-сигнала, на которое указывает антенна.Для измерения дальности и местоположения движущихся объектов используется эффект Доплера.

Важнейшими частями этой системы являются следующие.

• A Передатчик: Это может быть усилитель мощности, такой как клистрон, лампа бегущей волны, или генератор мощности, такой как магнетрон. Сигнал сначала генерируется с помощью генератора сигналов, а затем усиливается в усилителе мощности.
• Волноводы: Волноводы — это линии передачи сигналов радаров.
• Антенна: Используемая антенна может быть параболическим рефлектором, плоскими решетками или фазированными решетками с электронным управлением.
• Дуплексер: Дуплексер позволяет использовать антенну в качестве передатчика или приемника. Это может быть газообразное устройство, которое может вызвать короткое замыкание на входе приемника при работе передатчика.
• Приемник: Это может быть супергетеродинный приемник или любой другой приемник, состоящий из процессора для обработки сигнала и его обнаружения.
• Определение порога: Выход приемника сравнивается с порогом для обнаружения присутствия любого объекта. Если выходной сигнал ниже любого порога, предполагается наличие шума.

Как радар использует радио?

После того, как радар размещен на корабле или самолете, он требует аналогичного необходимого набора компонентов для генерации радиосигналов, передачи их в космос и их приема, и, наконец, отображения информации для ее понимания.Магнетрон — это один из видов устройств, используемых для генерации радиосигналов, которые используются через радио. Эти сигналы похожи на световые сигналы, потому что они движутся с одинаковой скоростью, но их сигналы намного длиннее и с меньшими частотами.

Длина волны световых сигналов составляет 500 нанометров, тогда как радиосигналы, используемые радаром, обычно находятся в диапазоне от сантиметров до метров. В электромагнитном спектре и сигналы, такие как радио и свет, создаются с переменным дизайном магнитной и электрической энергии по всему воздуху.Магнетрон в радаре генерирует микроволны так же, как микроволновая печь. Основное несоответствие заключается в том, что магнетрон в радаре должен передавать сигналы на несколько миль, а не только на небольшие расстояния, поэтому он как более мощный, так и намного больший.

Всякий раз, когда передаются радиосигналы, антенна действует как передатчик для их передачи в эфир. Обычно форма антенны изогнута, поэтому она в основном фокусирует сигналы в точный и узкий сигнал; однако антенны радара также обычно вращаются, поэтому они могут замечать действия на огромной территории.

Радиосигналы распространяются за пределы антенны со скоростью 300 000 км в секунду, пока не ударяются о что-то, а некоторые из них не возвращаются обратно к антенне. В радиолокационной системе есть важное устройство, а именно дуплексер. Это устройство используется для переключения антенны из стороны в сторону между передатчиком и приемником.

Типы радаров

Существуют различные типы радаров, которые включают следующие.

Бистатический радар

Этот тип радарной системы включает в себя Tx-передатчик и Rx-приемник, которые разделены на расстояние, эквивалентное расстоянию до оцениваемого объекта.Передатчик и приемник, расположенные в аналогичном месте, называются монашеским радаром, тогда как военная техника очень дальнего действия «земля-воздух» и «воздух-воздух» использует бистатический радар.

Доплеровский радар

Это особый тип радара, который использует эффект Доплера для получения данных о скорости относительно цели на определенном расстоянии. Это может быть получено путем передачи электромагнитных сигналов в направлении объекта, чтобы анализировать, как действие объекта повлияло на частоту возвращаемого сигнала.

Это изменение даст очень точные измерения радиальной составляющей скорости объекта по отношению к радару. Эти радары применяются в различных отраслях промышленности, таких как метеорология, авиация, здравоохранение и т. Д.

Моноимпульсный радар

Этот вид радиолокационной системы сравнивает полученный сигнал, используя конкретный радиолокационный импульс рядом с ним, сравнивая сигнал, наблюдаемый во многих направлениях. поляризации. Самым распространенным типом моноимпульсных радаров является радар с коническим сканированием.Этот вид радара оценивает возврат двумя способами, напрямую измеряя положение объекта. Важно отметить, что радары, разработанные в 1960 году, являются моноимпульсными.

Пассивный радар

Этот вид радаров в основном предназначен для наблюдения за целями, а также для отслеживания их путем обработки сигналов от источников света в окружающей среде. Эти источники включают сигналы связи, а также коммерческие передачи. Отнесение этого радара к той же категории, что и бистатический радар.

Инструментальный радар

Эти радары предназначены для тестирования самолетов, ракет, ракет и т. Д. Они предоставляют различную информацию, включая пространство, положение и время, как при анализе постобработки, так и в режиме реального времени.

Метеорологические радары

Они используются для определения направления и погоды с помощью радиосигналов с круговой или горизонтальной поляризацией. Выбор частоты метеорологического радара в основном зависит от компромисса в характеристиках ослабления, а также от отражения атмосферных осадков водяным паром.Некоторые типы радаров в основном предназначены для использования доплеровского сдвига для расчета скорости ветра, а также для двойной поляризации для распознавания типов дождя.

Картографический радар

Эти радары в основном используются для исследования большой географической территории для приложений дистанционного зондирования и географии. В результате использования радара с синтезированной апертурой они ограничены достаточно стационарными целями. Есть некоторые особые радарные системы, используемые для обнаружения людей за стенами, которые более отличаются от тех, что используются в строительных материалах.

Навигационные радары

Как правило, это то же самое, что и поисковые радары, но они доступны с небольшими длинами волн, которые могут воспроизводиться с земли и камней. Они обычно используются на коммерческих судах, а также на самолетах дальнего следования. Существуют различные навигационные радары, такие как морские радары, которые обычно устанавливаются на судах, чтобы избежать столкновения, а также в навигационных целях.

Импульсный РАДАР

Импульсный РАДАР посылает мощные и высокочастотные импульсы на целевой объект.Затем он ожидает эхо-сигнала от объекта, прежде чем будет отправлен другой импульс. Диапазон и разрешение РАДАРА зависят от частоты повторения импульсов. Он использует метод доплеровского сдвига.

Принцип обнаружения движущихся объектов радаром с использованием доплеровского сдвига основан на том факте, что эхо-сигналы от неподвижных объектов находятся в одной фазе и, следовательно, подавляются, в то время как эхо-сигналы от движущихся объектов будут иметь некоторые изменения по фазе. Эти радары подразделяются на два типа.

Импульсный допплер

Он передает импульсы с высокой частотой повторения во избежание двусмысленностей в доплеровском режиме.Переданный сигнал и полученный эхо-сигнал смешиваются в детекторе для получения доплеровского сдвига, а разностный сигнал фильтруется с использованием доплеровского фильтра, в котором нежелательные шумовые сигналы отклоняются.

Индикатор движущейся цели

Он передает низкую частоту повторения импульсов, чтобы избежать неоднозначности дальности. В системе MTI RADAR принятые эхо-сигналы от объекта направляются в смеситель, где они смешиваются с сигналом от стабильного гетеродина (STALO) для получения сигнала ПЧ.

Этот сигнал ПЧ усиливается, а затем подается на фазовый детектор, где его фаза сравнивается с фазой сигнала когерентного генератора (COHO) и вырабатывается разностный сигнал. Когерентный сигнал имеет ту же фазу, что и сигнал передатчика. Когерентный сигнал и сигнал STALO смешиваются и передаются на усилитель мощности, который включается и выключается с помощью импульсного модулятора.

Continuous Wave

Непрерывный радиолокатор измеряет не дальность до цели, а скорее скорость изменения дальности, измеряя доплеровский сдвиг отраженного сигнала.В РАДАРАХ непрерывного действия вместо импульсов излучается электромагнитное излучение. Он в основном используется для измерения скорости.

РЧ-сигнал и сигнал ПЧ смешиваются в каскаде смесителя для генерации частоты гетеродина. RF-сигнал затем передается сигналом, и принимаемый антенной RADAR сигнал состоит из RF-частоты плюс частота доплеровского сдвига. Принятый сигнал смешивается с частотой гетеродина во втором каскаде смешивания для генерации сигнала частоты ПЧ.

Этот сигнал усиливается и передается на третий этап смешивания, где он смешивается с сигналом ПЧ для получения сигнала с доплеровской частотой. Эта доплеровская частота или доплеровский сдвиг дает скорость изменения дальности до цели и, таким образом, измеряется скорость цели.

Уравнение дальности действия радара

Существуют различные типы версий уравнений дальности радара. Здесь следующее уравнение является одним из основных типов для единственной антенной системы.Если предполагается, что объект находится в середине сигнала антенны, то максимальная дальность обнаружения радара может быть записана как

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = мощность передачи

‘Pmin’ = минимальный обнаруживаемый сигнал

‘λ’ = длина волны передачи

‘σ’ = поперечное сечение радара цели

‘fo’ = частота в Гц

«G» = усиление антенны

«C» = световая скорость

В приведенном выше уравнении переменные стабильны, а также зависят от радара отдельно от цели, например RCS.Мощность передачи будет составлять 1 мВт (0 дБмВт), а коэффициент усиления антенны приблизительно 100 (20 дБ) для ERP (эффективной излучаемой мощности) 20 дБмВт (100 мВт). Порядок наименее заметных сигналов — пиковатт, а RCS для транспортного средства может составлять 100 квадратных метров.

Итак, точность уравнения дальности радара будет входными данными. Pmin (минимально заметный сигнал) в основном зависит от полосы пропускания приемника (B), F (коэффициента шума), T (температуры) и необходимого отношения сигнал / шум (отношение сигнал / шум).

Приемник с узкой полосой пропускания будет более отзывчивым по сравнению с приемником с широкой полосой пропускания. Коэффициент шума можно определить как; это расчет того, сколько шума приемник может внести в сигнал. Когда коэффициент шума меньше, то шум будет меньше, чем жертвует устройство. Повышение температуры влияет на чувствительность приемника за счет увеличения входного шума.

Pmin = k T B F (S / N) min

Из приведенного выше уравнения

‘Pmin’ — наименее обнаруживаемый сигнал

‘k’ — постоянная Больцмана, такая как 1.38 x 10-23 (Ватт * сек / ° Кельвина)

‘T’ — температура (° Кельвина)

‘B’ — полоса пропускания приемника (Гц)

‘F’ — коэффициент шума (дБ) ), Коэффициент шума (отношение)

(S / N) min = Наименьшее отношение сигнал / шум

Доступная мощность теплового шума i / p может быть пропорциональна kTB, где k — постоянная Больцмана, T — температура, а B — ширина полосы шума приемника в герцах.

T = 62,33 ° F или 290 ° K

B = 1 Гц

kTB = -174 дБм / Гц

Приведенное выше уравнение дальности действия радара может быть записано для принимаемой мощности как диапазон функции для предоставленной мощности передачи, усиления антенны, RCS и длины волны.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Из приведенного выше уравнения

принимаемая мощность

‘Pt’ — мощность передачи

‘fo’ — частота передачи

‘λ’ — длина волны передачи

‘G’ — коэффициент усиления антенны

‘σ’ — поперечный секция радара

«R» — это дальность действия

«c» — скорость света

Приложения

Приложения радара включают следующее.

Военное применение

Он имеет 3 основных применения в вооруженных силах:

• В противовоздушной обороне он используется для обнаружения целей, распознавания целей и управления оружием (наведение оружия на отслеживаемые цели).
• В ракетный комплекс для наведения оружия.
• Определение местоположения противника на карте.

Управление воздушным движением

Он имеет 3 основных приложения в управлении воздушным движением:

• Для управления воздушным движением вблизи аэропортов.Радиолокатор воздушного наблюдения используется для обнаружения и отображения местоположения самолета в терминалах аэропорта.
• Для направления самолета на посадку в плохую погоду с помощью РАДАРА точного захода на посадку.
• Для сканирования поверхности аэропорта на предмет местоположения самолетов и наземных транспортных средств

Дистанционное зондирование

Его можно использовать для наблюдения за положением планет или наблюдения за морским льдом, чтобы обеспечить плавный маршрут для судов.

Управление наземным движением

Он также может использоваться дорожной полицией для определения скорости транспортного средства, контроля движения транспортных средств путем предупреждения о присутствии других транспортных средств или любых других препятствиях позади них.

Космос

Имеет 3 основных приложения

• Для направления космического аппарата для безопасной посадки на Луну
• Для наблюдения за планетными системами
• Для обнаружения и отслеживания спутников
• Для мониторинга метеоров

Итак, теперь я дал базовое представление о RADAR, как насчет разработки простого проекта с использованием RADAR?

Кредиты на фотографии

Радиолокационные системы

Базовые радиолокационные системы

Принцип действия

Радар — это аббревиатура для радиообнаружения и определения дальности.Термин «радио»
относится к использованию электромагнитных волн с длинами волн в так называемое радио
волновая часть спектра, охватывающая широкий диапазон от 10 ⁴ км до 1 см. Радар
системы обычно используют длины волн порядка 10 см, соответствующие на частоты
около 3 ГГц. Обнаружение и ранжирование части аббревиатуры выполняется по
синхронизация задержки между передачей импульса радиоэнергии и его последующие
возвращаться.Если время задержки Dt, тогда диапазон можно определить по простой формуле
:

R = cDt / 2

, где c = 3 x 10 ⁸ м / с, скорость света при которой все электромагнитные волны распространяются.
Коэффициент два в формуле исходит из наблюдения, что радиолокационный импульс должен
добраться до цели и вернуться до обнаружения, или вдвое увеличить дальность.

Последовательность импульсов радара вид амплитудной модуляции частоты радара
несущая волна, подобно тому, как несущие волны модулируются при коммуникации системы.
В этом случае информационный сигнал довольно простой: одиночный импульс повторяется на
регулярные отрезки. Общая модуляция несущей радара, известная как последовательность импульсов
показано ниже. Общие параметры радара, как определено как показано на рисунке 1.

Фигура 2.

PW = ширина импульса. PW имеет единицы времени и обычно выражается в мс.PW — продолжительность пульса. RT = время отдыха. RT — интервал между импульсами. Измеряется в мс. PRT = импульс время повторения. PRT имеет единицы времени и обычно выражается в мс. PRT — это интервал между началом одного импульса и начало другого. PRT также равен сумме, PRT = PW + RT. PRF = частота повторения импульсов. PRF имеет единицы времени ^-1 и обычно выражается в Гц (1 Гц = 1 / с) или в импульсах на второй (ппс).PRF — это количество импульсов, передаваемых в секунду. и равен обратному PRT. RF = радиочастота. РФ имеет единиц времени ^-1 или Гц и обычно выражается в ГГц или МГц. RF — частота несущей волны, которая модулированы для формирования последовательности импульсов.

Механизация

Практическая радиолокационная система требует семи основных компонентов, как показано на рисунке. ниже:

Рисунок 3

Передатчик .Передатчик создает радиоволны для быть посланным и модулирует его, чтобы сформировать последовательность импульсов. Передатчик также должен усиливать сигнал до высокого уровня мощности, чтобы обеспечить адекватный диапазон. Источником несущей волны может быть клистрона, лампы бегущей волны (ЛБВ) или магнетрона. Каждый имеет свои особенности и ограничения.

2. Приемник . Приемник чувствителен к диапазон передаваемых частот и обеспечивает усиление возвращенного сигнала.Чтобы обеспечить максимальную диапазона, приемник должен быть очень чувствительным, не вводя чрезмерного шум. Возможность отличить принятый сигнал от фона шум зависит от отношения сигнал / шум (S / N).

Фоновый шум определяется средним значением, называемым шумовой эквивалентной мощностью (НЭП). Это напрямую приравнивает шум к обнаруженному уровню мощности. так что его можно сравнить с возвратом.Используя эти определения, критерий успешного обнаружения цели

П _r > (S / N) НЭП,

где P _r — мощность обратного сигнала. Поскольку это является важной величиной для определения характеристик радиолокационной системы, ему присвоено уникальное обозначение, S _min , и он называется Минимальный сигнал для обнаружения .

S _мин = (S / N) NEP

Поскольку S _min , выраженное в ваттах, обычно является малым число, оказалось полезным определить эквивалент в децибелах, MDS, что означает Минимальный различимый сигнал .

MDS = 10 Log (S _мин. /1 мВт)

При использовании децибел количество в скобках логарифма должно быть числом без единиц. Я определение MDS, это число является фракцией S _мин /1 мВт. Напоминаем, что мы используем специальное обозначение дБм для единиц измерения MDS, где «m» означает 1 мВт. Это сокращение для децибел относительно 1 мВт, что иногда записывается как дБ // 1 мВт.

В ресивере, С / Н устанавливает порог обнаружения, который определяет, что будет отображаться и чего не будет. Теоретически, если S / N = 1, то возвращается только с мощностью, равной или большей, чем фон будет отображаться шум. Однако шум является статистическим процесс и меняется случайным образом. НЭП просто средний значение шума. Бывают моменты, когда шум превышает порог, устанавливаемый приемником.Поскольку это будет отображаться и отображаться как законная цель, это называется ложной тревогой . Если SNR установлен слишком высоким, то будет несколько ложных срабатываний, но некоторые фактические цели могут не будет отображаться как промах). Если SNR установлен слишком низким, тогда будет много ложных срабатываний или высокий уровень ложных срабатываний скорость (FAR).

Некоторые приемники контролируют фон и постоянно корректировать SNR для поддержания постоянная частота ложных тревог, поэтому все они называются приемниками CFAR.

Какой-то общий приемник функции:

1.) Импульсная интеграция. Приемник принимает средняя обратная сила по многим импульсам. Случайные события подобный шум не будет появляться в каждом импульсе, и поэтому при усреднении будет иметь меньший эффект по сравнению с фактическими целями, которые будет в каждом пульсе.

2.) Контроль времени чувствительности (STC). Эта функция снижает влияние возвратов из состояния моря.Это уменьшает минимальный SNR приемника на короткое время сразу после передачи каждого импульса. Эффект настройки STC состоит в том, чтобы уменьшить беспорядок на дисплее непосредственно в регионе. вокруг передатчика. Чем больше значение STC, тем больше расстояние от передатчика, в котором беспорядок будет удален. Однако чрезмерное значение STC отключится. потенциал возвращается близко к передатчику.

3.) Быстрая постоянная времени (FTC). Эта функция разработана для уменьшения эффекта длительной отдачи от дождь. Эта обработка требует, чтобы сила отдачи сигнал должен быстро меняться с течением времени. С дождя возникает на и расширенной области, это даст долгий, устойчивый возвращаться. Обработка FTC будет
отфильтровать эти возвраты из дисплея. Только импульсы, которые будут отображаться быстро подниматься и опускаться.В техническом В терминах FTC является дифференциатором , что означает, что он определяет скорость изменения сигнала, который затем используется для различения импульсов которые не меняются быстро.

3. Электропитание . Блок питания обеспечивает электрическая мощность для всех компонентов. Самый большой Потребитель энергии — передатчик, которому может потребоваться несколько кВт средней мощности. Фактическая мощность, передаваемая в импульс может быть намного больше 1 кВт.Блок питания только должен быть в состоянии обеспечить среднее количество энергии потребляется, а не на высоком уровне мощности во время фактического
импульсная передача. Энергия может храниться в конденсаторе банк, например, во время отдыха. Сохраненный энергия затем может быть помещена в импульс при передаче, увеличивая пиковая мощность. Пиковая мощность и средняя мощность равны связаны величиной, называемой рабочим циклом, постоянным током. Рабочий цикл — доля каждого цикла передачи, которую радар действительно передает.Что касается последовательности импульсов на Рисунке 2 рабочий цикл может быть следующим:

DC = PW / PRF

Синхронизатор . Синхронизатор координирует время для определения диапазона.

Он регулирует скорость отправки импульсов (т. Е. Устанавливает частоту повторения импульсов). и сбрасывает время
часы для определения диапазона для каждого импульса. Сигналы от синхронизатор отправлены

одновременно с передатчиком, который посылает новый импульс, и на дисплей,
который сбрасывает обратную развертку.

Дуплексер . Это переключатель, который попеременно подключает передатчик или приемник к антенне. Его цель — защитить приемник от выхода высокой мощности передатчика. В течение передача исходящего импульса, дуплексер будет выровнен к передатчику на длительность импульса, ПВт. После был отправлен, дуплексер настроит антенну на приемник.Когда будет отправлен следующий импульс, дуплексер сместится обратно к передатчику. Дуплексер не требуется, если передаваемый мощность низкая.

Антенна . Антенна принимает радарный импульс от передатчика. и поднимает его в воздух. Кроме того, антенна должна фокусироваться энергия в четко определенный луч, который увеличивает мощность и позволяет определять направление цели. В антенна должна отслеживать свою ориентацию, что может быть выполнено синхронизатором.Также существуют антенные системы, которые не двигаются физически, а управляются электроникой (в этих случаях ориентация луча радара уже известна a априори ).

Ширина луча антенны — это мера угловой протяженности
наиболее мощная порция излучаемой энергии. Для наши цели основная часть,
называется главным лепестком, все углы от перпендикуляра где мощность
не менее ½ пиковой мощности или, в децибелах, -3 дБ.Ширина луча
диапазон углов в главном лепестке, определенный таким образом. Обычно это разрешено в
интересующая плоскость, например горизонтальная или вертикальная плоскость. Антенна будет
имеют отдельные ширину луча по горизонтали и вертикали. Для антенна радара,
ширину луча можно предсказать по размеру антенны в самолете
проценты от

д = л / л

где:
q — ширина луча в радианах,
l — длина волны радара, а
L — размер антенны, в направление интереса (т.е. ширина или высота).

В обсуждении антенн связи, было заявлено, что ширина луча
для антенны может быть найдена с помощью q = 2л / л. Так кажется что антенны радара
имеют половину ширины луча в качестве средств связи антенны. Разница
заключается в том, что антенны радара используются как для передачи, так и для приема сигнал. Модель
эффекты интерференции с каждого направления объединяются, что имеет эффект уменьшения
ширина луча.Поэтому при описании двусторонних систем (как и радар) это
подходит для уменьшения ширины луча в ½ дюйма ширина балки
формула аппроксимации.

направленный Усиление антенны — это мера того, насколько хорошо луч
сфокусирован во всех ракурсах. Если бы мы были ограничены одним самолет направленный
усиление будет просто отношением 2p / q. Поскольку такая же мощность распределяется в меньшем диапазоне углов
, направленное усиление представляет собой сумма, на которую мощность
в пучке увеличивается. В обоих углах, затем по направлению прирост будет равен:

G _dir = 4p / q f

поскольку есть 4p стерадианы, соответствующие во всех направлениях (телесный угол, измеренный в
стерадианах, определяется как площадь фронта луча делить на диапазон
в квадрате, поэтому ненаправленный луч будет покрывать площадь из 4пр ² на расстоянии R,
, следовательно, 4p стерадиана).

Здесь мы использовали:
q = ширина луча по горизонтали (радианы)
f = ширина луча по вертикали (радианы)

Иногда направленное усиление измеряется в децибелах, а именно 10 журнал (G _dir ).
В качестве примера антенна с горизонтальной шириной луча 1,5 ⁰ (0,025 радиана) и
вертикальная ширина луча 20 ^o (0,33 радиана) будет иметь:

направленное усиление (дБ) = 10 log (4 p / 0.025 0,333) = 30,9 дБ

Пример: найти ширину луча по горизонтали и вертикали Ан / СПС-49 длинный
дальность действия радиолокационной системы и коэффициент направленного действия в дБ. Антенна ширина 7,3 м
на 4,3 м высотой и работает на частоте 900 МГц.

Длина волны, l = c / f = 0,33 м.

Учитывая, что L = 7,3 м, тогда
q = l / L = 0,33 / 7,3 = 0,045 радиан, или
q = 3 ⁰ .

Высота антенны 4,3 м, поэтому аналогичная расчет дает
f = 0,076 радиан
f = 4 ⁰ .

Коэффициент направленности,
G _dir = 4p / (0,045 0,076) = 3638.

В децибелах,
направленное усиление = 10 Log (3638)
= 35,6 дБ.

Дисплей . Блок дисплея может иметь различные формы, но в целом предназначена для представления полученной информации оператор.Самый простой тип отображения называется А-сканирование (амплитуда vs. задержка по времени). Вертикальная ось — сила отдачи. а по горизонтальной оси отложено время задержки или диапазон. А-скан не предоставляет информации о направлении цели.

Рисунок 4

Наиболее распространенным отображением является PPI (индикатор положения плана). Информация А-скана преобразуется в яркость и затем отображается. в том же относительном направлении, что и антенна.В результат — это вид сверху вниз на ситуацию, когда диапазон — это расстояние от начала координат. PPI, пожалуй, самый естественный дисплей для оператора и поэтому наиболее широко используемый. В В обоих случаях синхронизатор сбрасывает кривую для каждого импульса, поэтому что диапазон

информация начнется в источнике.

Рисунок 5.

В этом примере использование увеличенного STC для подавления моря беспорядок был бы полезен.

Производительность радара

Все параметров базовой импульсной радиолокационной системы повлияет
производительность в некотором роде. Здесь мы находим конкретные примеры и количественно оценить эту зависимость
где возможно.

Ширина импульса

Длительность импульса и длина цели по длине радиальное направление
определяет длительность возвращенного импульса.В в большинстве случаев длина
возврат обычно очень похож на переданный импульс. в блок дисплея,
Импульс (по времени) будет преобразован в пульс на расстоянии. Диапазон значений
от передней кромки до задней кромки создаст некоторую неопределенность в
расстояние до цели. Принятая за чистую монету способность точно измерить диапазон
определяется шириной импульса.

Если обозначить погрешность в измеряемом диапазоне как разрешение диапазона,
R _RES , то он должен быть равен эквиваленту диапазона ширины импульса, а именно:

R _RES = c PW / 2

Теперь вы можете задаться вопросом, почему бы просто не взять передний край импульс как диапазон
, который может быть определен с гораздо более высокой точностью? Проблема в том, что это
практически невозможно создать идеальную переднюю кромку. На практике идеальный
пульс действительно будет выглядеть так:

Рисунок 6

Для создания идеально сформированного импульса с вертикальным передним фронтом потребуется бесконечная пропускная способность. Фактически вы можете приравнять полоса пропускания передатчика b до минимальной длительности импульса, PW по:

PW = 1 / 2b

Учитывая это понимание, вполне разумно сказать, что диапазон может быть определен не более точно, чем cPW / 2 или эквивалентно

R _RES = c / 4b

Фактически, радар высокого разрешения часто называют широкополосным. радар, который вы теперь видите как эквивалентные утверждения.Один термин относится к временной области, а другой — к частотной области. Продолжительность импульса также влияет на минимальный диапазон, на котором радар может обнаружить. Исходящий импульс должен физически очистите антенну до обработки возврата. Поскольку это длится в течение интервала времени, равного ширине импульса PW, минимальной тогда отображаемый диапазон:

R _МИН = c PW / 2

Эффект минимального диапазона можно увидеть на дисплее PPI как насыщенный или пустая зона
вокруг происхождения.

Рисунок 7

Увеличение ширины импульса при сохранении остальных параметров то же самое также повлияет на рабочий цикл и, следовательно, на средний мощность. Для многих систем желательно сохранить среднюю мощность фиксированный. Тогда PRF должен быть изменен одновременно с PW в для того, чтобы продукт PW x PRF оставался неизменным. Например, если ширина импульса уменьшается в ½ раза, чтобы улучшить разрешение, то частота повторения импульсов обычно увеличивается вдвое.

Частота повторения импульсов (PRF)

Частота пульса трансмиссия влияет на максимальный диапазон, который может составлять
отображается. Напомним, что синхронизатор сбрасывает отсчет времени. часы как каждый новый импульс
передается. Возврат с далеких целей, которые не добраться до приемника до
после отправки следующего импульса не будет отображаться правильно. С момента
часы были сброшены, они будут отображаться, как если бы диапазон меньше фактического.
Если бы это было возможно, то учитывалась бы информация о диапазоне. двусмысленный.
Оператор не будет знать, соответствует ли диапазон фактическому диапазону. или немного больше
значение.

Рисунок 8

Максимальный фактический диапазон, который может быть обнаружен и отображен без неоднозначность, или максимальный однозначный диапазон , это просто диапазон, соответствующий интервалу времени, равному повторению импульсов время, PRT.Следовательно, максимальный однозначный диапазон

R _UNAMB = c PRT / 2 = c / (2PRF)

Когда радар сканирует, необходимо контролировать скорость сканирования так, чтобы
в каждом конкретном случае будет передано достаточное количество импульсов. направление в заказе
чтобы гарантировать надежное обнаружение. Если используется слишком мало импульсов, то будет больше
трудно отличить ложные цели от реальных. Могут присутствовать ложные цели
за один или два импульса, но не за десять или двадцать подряд. Поэтому к
поддерживать низкий уровень ложного обнаружения, количество переданных импульсов в каждом
направление должно быть высоким, обычно выше десяти.

Для систем с высоким частота следования импульсов (частоты), луч РЛС
можно перемещать быстрее и, следовательно, сканировать быстрее. И наоборот, если
Частота повторения импульсов снижена, необходимо уменьшить скорость сканирования. Для простого сканирует легко
определить количество импульсов, которые будут возвращены от любого конкретного цель. Пусть
t представляет время задержки , это время, в течение которого цель остается в
луч радара во время каждого сканирования. Количество импульсов, N, что цель будет
подвергается воздействию во время пребывания:

N = t PRF

Мы можем переформулировать это уравнение, чтобы наложить требование на задержку время для конкретного сканирования

t _мин = N _мин / PRF

Таким образом, легко увидеть, что высокая частота повторения импульсов требует меньшее время ожидания.Например, для непрерывного кругового сканирования время пребывания связано со скоростью вращения и шириной луча.

т = q / Вт

где q = ширина луча [градусы] W = скорость вращения [градусы / сек] что даст время задержки в секундах. Эти отношения можно объединить, получив следующее уравнение, из которого максимальная скорость сканирования может быть определена для минимального количества импульсов за сканирование:

Ш _МАКС = q PRF / N

Частота радара

Наконец, частота несущей радиоволны также будет иметь около
влияют на распространение луча радара.На низкой частоте крайности, лучи радара
преломляется в атмосфере и может попадать в «каналы» что приводит к длинным
диапазоны. В крайнем случае луч радара будет вести себя очень похож на видимый свет и
путешествовать по очень прямым линиям. Очень высокая частота лучи радара пострадают
потерь и не подходят для систем большой дальности.

Частота будет также влияют на ширину луча.Для антенны того же размера
низкочастотный радар будет иметь большую ширину луча, чем высокочастотный частота одна.
Чтобы сохранить постоянную ширину луча, низкочастотный радар понадобится большой
антенна.

Теоретическое уравнение максимального диапазона

Приемник радара может обнаружить цель, если возврат достаточен. сила.
Обозначим минимальный обратный сигнал, который может быть обнаружен как S _min , который должен иметь значение
в ваттах, Вт.Размер а способность цели отражать радиолокационную энергию
можно обобщить в один термин, s, известен как РЛС поперечного сечения, который имеет единицы
м ² . Если абсолютно все происшествие Энергия радара на цель была отражена
одинаково во всех направлениях, затем РЛС сечение будет равно
цели площадь поперечного сечения, видимая передатчиком. На практике, поглощается некоторая энергия
и отраженная энергия не распределяется равномерно во всех направлениях. Таким образом,
сечение радара довольно сложно оценить и обычно определяется путем измерения
.

С учетом этих новых количеств мы можем построить простую модель мощности радара
который возвращается получателю:

P _r = P _t G 1 / 4pR ² s 1 / 4pR ² A _e

Члены в этом уравнении сгруппированы, чтобы проиллюстрировать последовательность от передачи до коллекции.Вот последовательность подробно:

G = r G _реж.

Передатчик выдает пиковую мощность P _t в антенну, который фокусирует его в пучок с усилением G. Прирост мощности аналогичен к усилению по направлению G _dir , за исключением того, что он должен также включают потери от передатчика к антенне. Эти потери суммируются одним термином, обозначающим эффективность, r.Следовательно,

Энергия радара равномерно распространяется во всех направлениях. В поэтому мощность на единицу площади должна уменьшаться по мере увеличения площади. Поскольку энергия распределена по поверхности сферы, коэффициент 1 / 4pR ² счетов для уменьшения.

Энергия радара собирается поверхностью цели и размышлял. Поперечное сечение радара s учитывает оба этих процесса.

Отраженная энергия распространяется так же, как передаваемая энергия.

Приемная антенна собирает энергию, пропорциональную ее эффективная площадь, известная как апертура антенны, A _e . Это также включает потери в процессе приема до тех пор, пока сигнал достигает приемника. Следовательно, индекс «e» означает «эффективный». Эффективная апертура связана с физической апертурой A, тем же термином, что и коэффициент полезного действия, используемым для увеличения мощности, с учетом символа р.Так что

А _е = г А

Наш критерий обнаружения просто состоит в том, что полученная мощность, P _r должен
превышают минимум, S _мин . Поскольку полученный мощность уменьшается с увеличением дальности, максимальная
дальность обнаружения произойдет, когда полученная мощность равна минимум, то есть
P _r = S _мин . Если вы решите диапазон, вы получите уравнение для максимального теоретического
дальность действия радара:

Возможно, наиболее важной особенностью этого уравнения является корень четвертой степени зависимость.Практический вывод из этого состоит в том, что необходимо значительно увеличьте выходную мощность, чтобы получить умеренное увеличение представление. Например, чтобы увеличить дальность вдвое, передаваемый мощность пришлось бы увеличить в 16 раз. Вы также должны отметить что минимальный уровень мощности для обнаружения, S _мин , зависит от по уровню шума. На практике это количество постоянно варьируется. для достижения идеального баланса между высокой чувствительностью который подвержен шуму и низкой чувствительности, которая может ограничивать способность радара обнаруживать цели.Пример: найти максимум дальность действия РЛС AN / SPS-49 с учетом следующих данных

Размер антенны = 7,3 м в ширину на 4,3 м в высоту
КПД = 80%
Пиковая мощность = 360 кВт
Поперечное сечение = 1 м ²
S _min = 1 10 ^-12 W

Из предыдущего примера мы знаем, что направленная антенна усиление,

G _dir = 4p / qf = 4p / (.05 x 0,07) = 3430

Прирост мощности,
G = r G _реж.

G = 2744.