Radar, radyo dalgaları aracılığıyla bir nesnenin koordinatlarını ve özelliklerini belirlemek için kullanılan bir dizi bilimsel yöntem ve teknik araçtır. Araştırılan nesneye genellikle bir radar hedefi (veya sadece bir hedef) denir.
Radar prensibi
Radar görevlerini gerçekleştirmek için tasarlanmış radyo ekipmanı ve tesislerine radar sistemleri veya cihazları (radar veya radar) denir. Radarın temelleri aşağıdaki fiziksel olaylara ve özelliklere dayanmaktadır:
- Yayılma ortamında radyo dalgaları, farklı elektriksel özelliklere sahip buluşan nesneler üzerlerine saçılır. Hedeften yansıyan dalga (veya kendi radyasyonu), radar sistemlerinin hedefi tespit etmesini ve tanımlamasını sağlar.
- Uzun mesafelerde, radyo dalgalarının yayılımının bilinen bir ortamda sabit bir hızla doğrusal olduğu varsayılır. Bu varsayım, hedefe olan menzili ve açısal koordinatlarını (belirli bir hatayla) ölçmeyi mümkün kılar.
- Doppler etkisine dayalı olarak, alınan yansıyan sinyalin frekansı, radyasyon noktasının radyal hızını hesaplarRLU ile ilgili.
Tarihsel arka plan
Radyo dalgalarının yansıtma yeteneği, büyük fizikçi G. Hertz ve Rus elektrik mühendisi A. S. 19. yüzyılın sonunda Popov. 1904 tarihli bir patente göre ilk radar Alman mühendis K. Hulmeier tarafından yapılmıştır. Telemobiloskop adını verdiği cihaz, Ren nehrini süren gemilerde kullanıldı. Havacılık teknolojisinin gelişmesiyle bağlantılı olarak, hava savunmasının bir unsuru olarak radar kullanımı çok umut verici görünüyordu. Bu alandaki araştırmalar dünyanın birçok ülkesinden önde gelen uzmanlar tarafından yapılmıştır.
1932'de LEFI'de (Leningrad Elektrofizik Enstitüsü) araştırmacı olan Pavel Kondratievich Oshchepkov, çalışmalarında radarın temel prensibini açıkladı. O, meslektaşları ile işbirliği içinde B. K. Shembel ve V. V. 1934 yazında Tsimbalin, 600 m mesafede 150 m yükseklikte bir hedef tespit eden bir prototip radar kurulumunu gösterdi.
Radar türleri
Hedefin elektromanyetik radyasyonunun doğası, birkaç radar türünden bahsetmemizi sağlar:
- Pasif radar, hedefler (roketler, uçaklar, uzay nesneleri) oluşturan kendi radyasyonunu (termal, elektromanyetik vb.) keşfeder.
- Etkin bir yanıtla aktif, nesnenin kendi vericisi ve onunla etkileşimi varsa gerçekleştirilir"istek - yanıt" algoritmasına göre gerçekleşir.
- Pasif yanıtlı aktif, ikincil (yansıyan) radyo sinyalinin çalışılmasını içerir. Bu durumda radar istasyonu bir verici ve bir alıcıdan oluşur.
- Yarı aktif radar, yansıyan radyasyon alıcısının radarın dışında olması durumunda aktifin özel bir durumudur (örneğin, güdümlü bir füzenin yapısal bir elemanıdır).
Her türün kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır.
Yöntemler ve ekipman
Kullanılan yönteme göre tüm radar araçları, sürekli ve darbeli radyasyon radarlarına ayrılır.
İlki, aynı anda ve sürekli olarak hareket eden bir verici ve bir radyasyon alıcısı içerir. Bu prensibe göre ilk radar cihazları oluşturuldu. Böyle bir sistemin bir örneği, bir radyo altimetresidir (bir uçağın dünya yüzeyinden mesafesini belirleyen bir uçak cihazı) veya bir aracın hızını belirlemek için tüm sürücüler tarafından bilinen bir radar.
Darbeli yöntemde, elektromanyetik enerji birkaç mikrosaniye içinde kısa darbeler halinde yayılır. Bir sinyal oluşturduktan sonra istasyon sadece alım için çalışır. Yansıyan radyo dalgalarını yakalayıp kaydettikten sonra, radar yeni bir darbe iletir ve döngüler tekrar eder.
Radar çalışma modları
Radar istasyonlarının ve cihazlarının iki ana çalışma modu vardır. Birincisi uzay taramasıdır. Sıkı kurallara göre yapılırsistem. Sıralı bir inceleme ile, radar ışınının hareketi doğada dairesel, spiral, konik, sektörel olabilir. Örneğin, bir anten dizisi, aynı anda yüksekte (yukarı ve aşağı eğilerek) tarama yaparken bir daire içinde (azimutta) yavaşça dönebilir. Paralel tarama ile inceleme, bir radar ışını demeti tarafından gerçekleştirilir. Her birinin kendi alıcısı vardır, aynı anda birkaç bilgi akışı işlenir.
İzleme modu, antenin seçilen nesneye sabit bir yönlendirmesi anlamına gelir. Hareketli bir hedefin yörüngesine göre döndürmek için özel otomatik izleme sistemleri kullanılır.
Aralığı ve yönü belirlemek için algoritma
Elektromanyetik dalgaların atmosferdeki yayılma hızı 300 bin km/s'dir. Bu nedenle, yayın sinyalinin istasyondan hedefe ve geriye olan mesafeyi kat etmek için harcadığı süreyi bilerek, nesnenin mesafesini hesaplamak kolaydır. Bunu yapmak için, darbe gönderme zamanını ve yansıyan sinyalin alınma anını doğru bir şekilde kaydetmek gerekir.
Hedefin konumu hakkında bilgi almak için çok yönlü radar kullanılır. Bir nesnenin azimutunun ve yüksekliğinin (yükseklik veya yükseklik) belirlenmesi, dar ışınlı bir anten tarafından yapılır. Modern radarlar bunun için daha dar bir huzme ayarlayabilen ve yüksek bir dönüş hızı ile karakterize edilen fazlı anten dizileri (PAR) kullanır. Kural olarak, uzay tarama işlemi en az iki ışın tarafından gerçekleştirilir.
Ana sistem parametreleri
Kimdenekipmanın taktik ve teknik özellikleri büyük ölçüde görevlerin verimliliğine ve kalitesine bağlıdır.
Radarın taktik göstergeleri şunları içerir:
- Görüntüleme alanı, minimum ve maksimum hedef algılama aralığı, izin verilen azimut ve yükseklik açıları ile sınırlıdır.
- Menzil, azimut, yükseklik ve hızda çözünürlük (yakındaki hedeflerin parametrelerini belirleme yeteneği).
- Bütün, sistematik veya rastgele hataların varlığıyla ölçülen ölçüm doğruluğu.
- Gürültü bağışıklığı ve güvenilirlik.
- Gelen veri akışını ayıklamak ve işlemek için otomasyon derecesi.
Belirtilen taktik özellikler, cihazlar tasarlanırken aşağıdakiler de dahil olmak üzere belirli teknik parametreler aracılığıyla belirlenir:
- taşıyıcı frekansı ve üretilen salınımların modülasyonu;
- anten desenleri;
- gönderme ve alma cihazlarının gücü;
- Sistemin genel boyutları ve ağırlığı.
Görevde
Radar, askeriyede, bilimde ve ulusal ekonomide yaygın olarak kullanılan evrensel bir araçtır. Teknik araçların ve ölçüm teknolojilerinin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi nedeniyle kullanım alanları istikrarlı bir şekilde genişlemektedir.
Askeri endüstride radar kullanımı, uzayı inceleme ve kontrol etme, hava, yer ve su hareketli hedeflerini tespit etme gibi önemli görevleri çözmemize olanak tanır. Olmadanradarlar, navigasyon sistemleri ve silah atış kontrol sistemlerinin bilgi desteği için hizmet veren ekipmanı hayal etmek imkansızdır.
Askeri radar, stratejik füze uyarı sisteminin ve entegre füze savunmasının temel bileşenidir.
Radyo astronomi
Dünya yüzeyinden gönderilen radyo dalgaları, yakın ve uzak uzaydaki nesnelerden ve ayrıca Dünya'ya yakın hedeflerden de yansır. Birçok uzay cismi sadece optik aletlerin kullanımı ile tam olarak araştırılamamış, sadece astronomide radar yöntemlerinin kullanılması onların doğası ve yapısı hakkında zengin bilgiler elde etmeyi mümkün kılmıştır. Ay keşfi için pasif radar ilk olarak 1946'da Amerikalı ve Macar gökbilimciler tarafından kullanıldı. Aynı zamanlarda, uzaydan gelen radyo sinyalleri de yanlışlıkla alındı.
Modern radyo teleskoplarında, alıcı anten büyük bir içbükey küresel çanak şeklindedir (optik bir reflektörün aynası gibi). Çapı ne kadar büyük olursa, antenin alabileceği sinyal o kadar zayıf olur. Çoğu zaman, radyo teleskopları, yalnızca birbirine yakın yerleştirilmiş cihazları değil, aynı zamanda farklı kıtalarda bulunan cihazları birleştirerek karmaşık bir şekilde çalışır. Modern radyo astronomisinin en önemli görevleri arasında, aktif çekirdekli pulsarlar ve galaksilerin incelenmesi, yıldızlararası ortamın incelenmesi yer alır.
Sivil kullanım
Tarım ve ormancılıkta radarcihazlar, bitki kütlelerinin dağılımı ve yoğunluğu hakkında bilgi edinmek, toprakların yapısını, parametrelerini ve türlerini incelemek ve yangınların zamanında tespiti için vazgeçilmezdir. Coğrafya ve jeolojide, topografik ve jeomorfolojik çalışmalar yapmak, kayaların yapısını ve bileşimini belirlemek ve maden yataklarını aramak için radar kullanılır. Hidroloji ve oşinografide, ülkenin ana su yollarının, kar ve buz örtüsünün durumunu izlemek ve kıyı şeridini haritalamak için radar yöntemleri kullanılır.
Radar meteorologlar için vazgeçilmez bir yardımcıdır. Radar, onlarca kilometre mesafedeki atmosferin durumunu kolayca bulabilir ve elde edilen verileri analiz ederek, belirli bir bölgedeki hava koşullarındaki değişikliklere ilişkin bir tahminde bulunur.
Geliştirme için beklentiler
Modern bir radar istasyonu için ana değerlendirme kriteri verimlilik ve kalite oranıdır. Verimlilik, ekipmanın genelleştirilmiş performans özelliklerini ifade eder. Mükemmel bir radar oluşturmak, uygulanması yalnızca elektromekanik ve elektronik, bilişim ve bilgisayar teknolojisi, enerji alanındaki en son başarıların kullanılmasıyla mümkün olan karmaşık bir mühendislik ve bilimsel ve teknik görevdir.
Uzmanların tahminlerine göre, yakın gelecekte, çeşitli seviyelerde karmaşıklık ve amaçtaki istasyonların ana işlevsel birimleri, analog sinyalleri dijital olanlara dönüştüren katı hal aktif faz dizileri (fazlı anten dizileri) olacaktır.. GelişimBilgisayar kompleksi, radarın kontrolünü ve temel işlevlerini tamamen otomatikleştirecek ve son kullanıcıya alınan bilgilerin kapsamlı bir analizini sağlayacaktır.
