Különböző tárgyakat figyelhetünk meg világszerte. Hasonlóképpen, radarszerű rádióérzékeléssel és távolságméréssel segítik a pilótákat a ködben való repülés közben, mert a pilóta nem tudja észrevenni, hogy hol tartanak. A repülőgépekben használt radar hasonló egy fáklyafényhez, amely rádióhullámokkal működik a fény helyett. A repülőgép villogó radarjelet továbbít, és figyeli a jel bármilyen jelét a közeli tárgyakról. Amint a jelzéseket észreveszik, a repülőgép azonosítja, hogy valami közel van, és a jelzések eléréséhez szükséges időt arra használja fel, hogy felfedezze, milyen messze van. Ez a cikk a Radar és működésének áttekintését tárgyalja.

Ki találta ki a radart?

Számos találmányhoz hasonlóan a radarrendszert sem könnyű hitelt adni az egyénnek, mert ez egy korábbi, a elektromágneses sugárzás számos elektronikus eszköz hozzáférhetősége érdekében. A legnagyobb aggodalomra okot adó kérdést bonyolítja a katonai magánélet rejtekhelye, amely alapján a második világháború kezdetén különböző országokban vizsgálták a rádiós helymeghatározási technikákat.

Ez az áttekintő író végül arra a következtetésre jutott, hogy amikor a radarrendszer a közvetlen alkotás egyértelmű esete, Robert Watson-Watt 50 évvel ezelőtt azonnal megjelent megjegyzése az Aircraft's Detection & Location of Radio Methods -ról. Tehát ez volt a legjelentősebb egyedülálló kiadvány ezen a területen. A Nagy-Britannia harcában elért brit eredmények sokat segítettek egy radarrendszer kibővítésében, amely magában foglalta a technikai növekedést és a működési megvalósíthatóságot.

Mi az a radarrendszer?

A RADAR jelentése Rádiófelderítés és a Ranging System. Alapvetően egy elektromágneses rendszer, amelyet az objektum helyének és távolságának detektálására használnak a RADAR elhelyezésének helyétől. Úgy működik, hogy energiát sugároz az űrbe, és figyeli a tárgyak visszhangját vagy visszavert jelét. UHF és mikrohullámú tartományban működik.

A radar egy elektromágneses érzékelő, amelyet különböző távolságra lévő objektumok észlelésére, nyomon követésére, felkutatására és azonosítására használnak. A radar működése az, hogy elektromágneses energiát továbbít a célpontok irányába, hogy megfigyelje a visszhangokat és visszatérjen belőlük. Itt a célpontok nem más, mint hajók, repülőgépek, csillagászati testek, járművek, űrhajók, eső, madarak, rovarok stb. Ahelyett, hogy észrevenné a cél helyét és sebességét, néha megkapja alakját és méretét is.

A radar fő célja az infravörös és optikai érzékelő eszközökhöz képest a távoli célpontok felfedezése nehéz éghajlati viszonyok között, és pontosságuk révén meghatározza azok távolságát, hatótávolságát. A radarnak saját adója van, amely megvilágítási forrásként ismert a célok elhelyezéséhez. Általában az elektromágneses spektrum mikrohullámú területén működik, amelyet hertzben számolnak, ha a frekvenciák 400 MHz-től 40 GHz-ig terjednek. A radarban használt alapvető elemek

A radar az 1930–40-es években gyorsan fejlődik, hogy teljesítse a katonaság követelményeit. Még mindig széles körben használják a fegyveres erőkön keresztül, bárhol is számos technológiai fejlődés jött létre. Ezzel egyidejűleg a radart polgári alkalmazásokban is használják, különösen a légi forgalom irányításában, az időjárás megfigyelésében, a hajó navigálásában, a környezetben, a távoli területekről történő érzékelésben, a bolygó megfigyelésében, a sebesség mérésében ipari alkalmazásokban, az űrfigyelésben, a bűnüldözésben stb.

Működési elv

A radar működési elve nagyon egyszerű, mert továbbítja az elektromágneses energiát, valamint megvizsgálja a célhoz visszavezetett energiát. Ha a visszaküldött jeleket ismét a forrásuk helyén fogadják, akkor az átviteli akadály akadályt jelent. Ez a radar működési elve.

A radar alapjai

A RADAR rendszer általában egy adóból áll, amely elektromágneses jelet állít elő, amelyet egy antenna sugároz a világűrbe. Amikor ez a jel egy tárgyat ér, sok irányban visszaverődik vagy újra sugárzik. Ezt a visszavert vagy visszhangot a radarantenna fogadja, amely eljuttatja a vevőhöz, ahol feldolgozzák az objektum földrajzi statisztikájának meghatározásához.

A hatótávolságot úgy határozzuk meg, hogy kiszámoljuk azt az időt, amelyet a jel a RADAR-tól a célig és visszafelé halad. A célpont helyzetét szögben mérjük, a maximális amplitúdójú visszhang jel irányától az antenna mutat. A mozgó tárgyak tartományának és helyének mérésére a Doppler-effektust használják.

A rendszer lényeges részei a következők.

Adó: Lehet olyan erősítő, mint egy Klystron, egy Traveling Wave Tube, vagy egy teljesítmény-oszcillátor, mint egy Magnetron. A jelet először egy hullámalakú generátor segítségével generálják, majd felerősítik a teljesítményerősítőben.
Hullámvezetők: A hullámvezetők a RADAR jelek továbbítására szolgáló távvezetékek.
Antenna: Az alkalmazott antenna lehet parabolikus reflektor, sík tömb vagy elektronikusan irányított fázisos tömb.
Kétoldalas: A duplex egység lehetővé teszi az antenna használatát adóként vagy vevőként. Ez lehet olyan gáznemű eszköz, amely rövidzárlatot hoz létre a vevő bemenetén, amikor az adó működik.
Vevő: Ez lehet szuperheterodin vevő vagy bármilyen más vevő, amely processzorból áll a jel feldolgozására és észlelésére.
Küszöbhatározat: A vevő kimenetét összehasonlítjuk egy küszöbértékkel bármely tárgy jelenlétének kimutatására. Ha a kimenet bármely küszöbérték alatt van, akkor feltételezzük a zaj jelenlétét.

Hogyan használja a Radar a rádiót?

Miután a radart egy hajóra vagy repülőgépre helyezték, akkor hasonló alapvető komponenskészletre van szükség a rádiójelek előállításához, az űrbe történő továbbításhoz és valaminek a vételéhez, és végül az információk megjelenítéséhez annak megértéséhez. A magnetron egyfajta eszköz, amelyet rádión keresztüli rádiójelek előállítására használnak. Ezek a jelek hasonlóak a fényjelekhez, mert azonos sebességgel haladnak, de jeleik sokkal hosszabbak, kevesebb frekvenciával.

A fényjel hullámhossza 500 nanométer, míg a radar által használt rádiójelek általában centimétertől méterig terjednek. Az elektromágneses spektrumban mind a jelek, például a rádió és a fény, a levegőben változó mágneses és elektromos energiával készülnek. A radarban található magnetron ugyanolyan mikrohullámokat generál, mint a mikrohullámú sütő. A fő különbség az, hogy a radaron belüli magnetronnak több mérföldet kell továbbítania a jelek helyett, csak kis távolságok mellett, tehát erősebb és sokkal nagyobb is.

Amikor a rádiójeleket továbbítják, akkor az antenna adóként működik, hogy továbbítsa azokat a levegőbe. Általában az antenna alakja hajlított, így főként pontos és keskeny jelre fókuszálja a jeleket, azonban a radarantennák általában forognak is, így hatalmas területen észrevehetik a műveleteket.

A rádiójelek 300 000 km / s sebességgel haladnak ki az antennáról, amíg el nem ütnek valamit, és néhányan visszatérnek az antennához. A radarrendszerben létezik egy alapvető eszköz, nevezetesen egy duplex egység. Ezt az eszközt arra használják, hogy az antenna egyik oldalról a másikra változzon az adó és a vevő között.

A radar típusai

Különböző típusú radarok léteznek, amelyek az alábbiakat tartalmazzák.

Bisztatikus radar

Ez a típusú radarrendszer tartalmaz egy Tx-adót és egy Rx-vevőt, amely el van osztva egy olyan távolságon, amely megegyezik a becsült objektum távolságával. Az adó és a vevő hasonló helyzetben van, monasztikus radarnak nevezzük, míg a nagyon nagy távolságú, levegő és levegő-levegő közötti katonai hardver a bisztatikus radart használja.

Doppler radar

Ez egy speciális típusú radar, amely a Doppler Effect segítségével generálja az adatsebességet egy adott távolságra eső célpont vonatkozásában. Ez úgy érhető el, hogy elektromágneses jeleket továbbítunk egy tárgy irányába, így elemezzük, hogy a tárgy működése hogyan befolyásolta a visszaküldött jel frekvenciáját.

Ez a változás nagyon pontos méréseket ad az objektum sugárirányú komponensének a radarhoz viszonyított sebességén belül. Ezeknek a radaroknak az alkalmazásában különféle iparágak vesznek részt, például meteorológia, repülés, egészségügy stb.

Monopulse radar

Ez a fajta radarrendszer összehasonlítja a kapott jelet egy adott radarimpulzussal a mellette, szembeállítva a jelet, amellyel különféle polarizációk figyelhetők meg. A leggyakoribb monopulzus radar a kúpos letapogató radar. Ez a fajta radar az objektum helyzetének közvetlen mérésére kétféle módon értékeli a visszatérést. Fontos megjegyezni, hogy az 1960-ban kifejlesztett radarok monopulus radarok.

Passzív radar

Ezt a fajta radart elsősorban arra tervezték, hogy észrevegye, és kövesse a célpontokat a környezeti megvilágításból származó jelzések feldolgozásával. Ezek a források kommunikációs jeleket, valamint kereskedelmi adásokat tartalmaznak. Ennek a radarnak a besorolása elvégezhető a bistatikus radar azonos kategóriájában.

Műszeres radar

Ezeket a radarokat repülőgépek, rakéták, rakéták stb. Tesztelésére tervezték. Különböző információkat adnak, beleértve a teret, a helyzetet és az időt mind az utófeldolgozás, mind a valós idejű elemzés során.

Időjárás radarok

Ezeket az irány és az időjárás detektálására használják rádiójelek segítségével körkörös vagy vízszintes polarizáción keresztül. Az időjárási radar frekvenciaválasztása elsősorban a csillapítás teljesítményének kompromisszumától, valamint a légköri vízgőz eredményeként kialakuló csapadék refektusától függ. Bizonyos típusú radarokat főleg Doppler-műszakok alkalmazásával terveztek a szélsebesség kiszámításához, valamint kettős polarizációval a csapadék típusainak felismerésére.

Radar feltérképezése

Ezeket a radarokat elsősorban egy nagy földrajzi terület vizsgálatára használják a távérzékelés és földrajz alkalmazásaihoz. A szintetikus apertúrájú radar eredményeként ezek egészen álló célpontokra korlátozódnak. Van néhány olyan radarrendszer, amelyet az emberek felderítésére használnak az emberek után a falak után, amelyek eltérnek az építőanyagokban találhatóktól.

Navigációs radarok

Általában ezek megegyeznek a radarok keresésével, de kis hullámhosszúsággal állnak rendelkezésre, amelyek képesek a talajról és a kövekről replikálódni. Ezeket általában kereskedelmi hajókon, valamint távolsági repülőgépeken használják. Különböző navigációs radarok vannak, például tengeri radarok, amelyeket általában a hajókon helyeznek el, hogy elkerüljék az ütközést, valamint a navigációs célokat.

Pulzáló RADAR

Az impulzusos RADAR nagy teljesítményű és nagyfrekvenciás impulzusokat küld a célobjektum felé. Ezután megvárja az objektum visszhangját, mielőtt újabb impulzust küldene. A RADAR tartománya és felbontása az impulzusismétlődés frekvenciájától függ. Doppler-shift módszert alkalmaz.

A RADAR mozgó objektumok Doppler-eltolással történő észlelésének elve azon a tényen alapszik, hogy az álló tárgyak visszhangja ugyanabban a fázisban van, ezért törlődik, miközben a mozgó tárgyak visszhangjainak fázisban van némi változása. Ezeket a radarokat két típusba sorolják.

Pulzus-Doppler

Nagy impulzusismétlő frekvenciát továbbít, hogy elkerülje a Doppler-kétértelműségeket. Az átvitt jelet és a vett visszhangot egy detektorban keverik össze, hogy megkapja a Doppler-eltolást, és a különbségjelet Doppler-szűrővel szűrik, ahol a nem kívánt zajjeleket elutasítják.

A pulzáló Doppler RADAR blokkdiagramja

Mozgó célpont kijelző

Alacsony impulzusismétlődési frekvenciát továbbít a tartomány kétértelműségének elkerülése érdekében. Az MTI RADAR rendszerben az objektumtól vett visszhangok a keverő felé irányulnak, ahol összekeverik őket egy stabil helyi oszcillátor (STALO) jelével az IF jel előállításához.

Ezt az IF jelet felerősítik, majd átadják a fázisdetektornak, ahol annak fázisát összehasonlítják a Koherens Oszcillátor (COHO) jelének fázisával, és előállítják a differenciál jelet. A koherens jel fázisa megegyezik az adó jelével. A koherens jelet és a STALO jelet összekeverik és átadják a teljesítményerősítőnek, amelyet az impulzus modulátorral kapcsolnak be és ki.

MTI Radar

Folyamatos hullám

A folyamatos hullámú RADAR nem a cél tartományát méri, hanem a tartomány változásának sebességét a visszatérő jel Doppler-eltolódásának mérésével. CW esetén a RADAR impulzusok helyett elektromágneses sugárzást bocsát ki. Alapvetően arra használják sebességmérés .

Az RF jelet és az IF jelet a keverő szakaszában összekeverik a helyi oszcillátor frekvencia előállításához. Ezután az RF jelet továbbítja, és a RADAR antenna által vett jel az RF frekvenciából és a Doppler-eltolási frekvenciából áll. A kapott jelet összekeverjük a helyi oszcillátor frekvenciájával a második keverési szakaszban, hogy létrehozzuk az IF frekvencia jelet.

Ezt a jelet felerősítik és a harmadik keverési szakaszba juttatják, ahol összekeverik az IF jelével, hogy Doppler frekvenciájú jelet kapjanak. Ez a Doppler-frekvencia vagy Doppler-eltolás adja meg a cél tartományának változásának sebességét, és így a cél sebességét méri.

Blokkdiagram, amely a CW RADAR-t mutatja

Radartartomány-egyenlet

Különféle verziók állnak rendelkezésre a radartartomány-egyenletekhez. Itt a következő egyenlet az egyetlen antennarendszer egyik alapvető típusa. Ha feltételezzük, hogy az objektum az antennajel közepén van, akkor a legmagasabb radarérzékelési tartomány így írható fel

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = Átviteli teljesítmény

’Pmin’ = Minimálisan észlelhető jel

’Λ’ = Adás hullámhossza

“egyenáramú áram átalakítása váltakozó árammá ”

’Σ’ = A célradar keresztmetszete

’Fo’ = Frekvencia Hz-ben

’G’ = Antenna erősítése

’C’ = Fénysebesség

A fenti egyenletben a változók stabilak, valamint a céltól eltérő radarra támaszkodnak, mint például az RCS. Az adási teljesítmény sorrendje 1 mW (0 dBm) lesz, és az antenna erősítése körülbelül 100 (20 dB), ha az ERP (hatékony sugárzott teljesítmény) 20 dBm (100 mW). A legkevésbé észrevehető jelek sorrendje a pikowatt, és a jármű RCS-je 100 négyzetméter lehet.

Tehát a radartartomány-egyenlet pontossága lesz a bemeneti adat. A Pmin (a legkevesebb észrevehető jel) főleg a vevő sávszélességétől (B), F-től (zajszám), T-től (hőmérséklet) és a szükséges S / N aránytól (jel-zaj arány) függ.

A keskeny sávszélességű vevő érzékenyebb lesz, mint a széles BW vevő. A zajszám meghatározható, mivel kiszámítja, hogy a vevő mennyi zajhoz tud hozzájárulni egy jel felé. Ha a zajszám kisebb, akkor a zaj annál kevesebb lesz, amelyet az eszköz adományoz. Amikor a hőmérséklet emelkedik, az növekvő bemeneti zaj hatással lesz a vevő érzékenységére.

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

A fenti egyenletből

A „Pmin” a legkevésbé detektálható jel

A „k” a Boltzmann-féle állandó, például 1,38 x 10–23 (Watt * sec / ° Kelvin)

A „T” hőmérséklet (° Kelvin)

„B” a vevő sávszélessége (Hz)

„F” a zajszint (dB), zajfaktor (arány)

(S / N) min = legkevesebb S / N arány

A rendelkezésre álló i / p termikus zajteljesítmény arányos lehet a kTB-vel, bárhol a „k” Boltzmann állandója, a „T” a hőmérséklet és a „B” a vevő zaj sávszélessége hercben.

T = 62,33 ° F vagy 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

A fenti radartartomány-egyenlet írható a fogadott teljesítményre, mint például egy adott tartományú funkció egy adott adási teljesítményre, az antennaerősítésre, az RCS-re és a hullámhosszra.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

A fenti egyenletből

A „Prec” a kapott teljesítmény

A „Pt” az adási teljesítmény

‘Fo’ az adási frekvencia

’Λ’ az átvitel hullámhossza

A „G” az antenna erősítése

’Σ’ a radar keresztmetszete

’R’ a tartomány

„C” a fénysebesség

Alkalmazások

A radar alkalmazások a következőket tartalmazzák.

Katonai alkalmazások

Három fő alkalmazási területe van a katonaságban:

A légvédelemben a célok észlelésére, a célok felismerésére és a fegyverek ellenőrzésére használják (a fegyvert a nyomon követett célok felé irányítják).
Rakéta rendszerben a fegyver irányításához.
Az ellenség helyeinek azonosítása a térképen.

Légiforgalmi irányítás

3 fő alkalmazási területe van a légiforgalmi irányításban:

A repülőterek közelében a légi forgalom ellenőrzése. Az Air Surveillance RADAR a légi jármű helyzetének észlelésére és megjelenítésére szolgál a repülőtér termináljain.
A precíziós megközelítés RADAR segítségével a repülőgép rossz időjárásra történő leszállására irányítása.
A repülőtér felszínének átvizsgálása repülőgépek és földi járművek helyzete szempontjából

Távérzékelés

Használható a bolygók helyzetének megfigyelésére vagy megfigyelésére, valamint a tengeri jég megfigyelésére a hajók zökkenőmentes útvonalának biztosítása érdekében.

“hogyan működik az igbt ”

Földi forgalom irányítása

A közlekedési rendőrök is használhatják a jármű sebességének meghatározására, a járművek mozgásának ellenőrzésére figyelmeztetéssel más járművek jelenlétére vagy a mögöttük lévő egyéb akadályokra.

Tér

3 fő alkalmazási területe van