Saame jälgida erinevaid objekte üle maailma. Samamoodi kasutatakse pilootide abistamiseks läbi udu radaritaolist raadiotuvastust ja kauguse määramist, kuna piloot ei oska märgata, kuhu nad reisivad. Lennukites kasutatav radar sarnaneb tõrvikutega, mis töötab valguse asemel raadiolainetega. Lennuk edastab vilkuvat radarsignaali ja kuulab ära selle signaali võimalikke märke lähedal asuvatest objektidest. Kui märke on märgatud, tuvastab lennuk, et midagi on lähedal, ja kasutab tähiste saamiseks kulunud aega, et teada saada, kui kaugel see on. Selles artiklis käsitletakse ülevaadet Radarist ja selle toimimisest.

Kes leiutas radari?

Sarnaselt mitmele leiutisele pole radarisüsteemi üksikisikule kerge au anda, sest see oli varasema elektromagnetiline kiirgus paljude elektroonikaseadmete juurdepääsetavuse huvides. Peamise mureküsimuse teeb keerulisemaks sõjaväe privaatsuse peitepunkt, mille raames uuriti II maailmasõja algusaegadel erinevates riikides raadio asukoha määramise tehnikaid.

See ülevaatekirjanik jõudis lõpuks järeldusele, et kui radarisüsteem on selge otsese loomise juhtum, avaldati kohe 50 aastat tagasi Robert Watson-Watti märkus Aircraft’s Detection & Location of Radio Methods'i kohta. Nii et see oli selles valdkonnas kõige olulisem üksikväljaanne. Suurbritannia saavutused Suurbritannia võitluses eraldasid palju radarisüsteemi laiendamisele, mis sisaldas tehnilist kasvu koos töö teostatavusega.

Mis on radarisüsteem?

RADAR tähistab Raadiotuvastus ja vahemikusüsteem. Põhimõtteliselt on see elektromagnetiline süsteem, mida kasutatakse objekti asukoha ja kauguse tuvastamiseks punktist, kuhu RADAR on paigutatud. See toimib energia kiirgamise kaudu kosmosesse ja objektide kaja või peegeldunud signaali jälgimisega. See töötab UHF ja mikrolaineahjus.

Radar on elektromagnetiline andur, mida kasutatakse erinevate objektide märkamiseks, jälgimiseks, leidmiseks ja tuvastamiseks teatud kaugusel. Radari töö on see, et see edastab elektromagnetilist energiat sihtmärkide suunas, et jälgida kajasid ja naasta neist. Siin pole sihtmärkideks muud kui laevad, lennukid, astronoomilised kered, mootorsõidukid, kosmosesõidukid, vihm, linnud, putukad jne. Selle asemel, et märkida sihtmärgi asukohta ja kiirust, saab see mõnikord ka kuju ja suuruse.

Radari põhieesmärk võrreldes infrapuna- ja optiliste andurseadmetega on rasketes kliimatingimustes kaugete sihtmärkide avastamine ning nende täpsuse ja kauguse määramine. Radaril on oma saatja, mis on tuntud kui valgustusallikas sihtmärkide paigutamiseks. Üldiselt töötab see elektromagnetilise spektri mikrolaineahjus, mis arvutatakse hertsides, kui sagedused ulatuvad 400 MHz-lt 40 GHz-ni. Radaris kasutatavad olulised komponendid

Radar läbib sõjaväe vajadustele vastava kiire arendamise aastatel 1930–40. Seda kasutatakse endiselt laialdaselt relvajõudude kaudu, kõikjal, kus on loodud mitu tehnoloogilist arengut. Samaaegselt kasutatakse radarit ka tsiviilrakendustes, eriti lennuliikluse kontrollimisel, ilma vaatlemisel, laeval liikumisel, keskkonnas, kaugete piirkondade tuvastamisel, planeetide vaatlemisel, kiiruse mõõtmisel tööstuslikes rakendustes, kosmoseseires, õiguskaitses jms.

Tööpõhimõte

The radari tööpõhimõte on väga lihtne, kuna see edastab nii elektromagnetilist jõudu kui ka uurib tagasi sihtmärgile tagasi saadavat energiat. Kui tagastatud signaalid võetakse uuesti vastu nende allika asukohas, on ülekandeteel takistus. See on radari tööpõhimõte.

Radari põhialused

RADAR-süsteem koosneb tavaliselt saatjast, mis tekitab elektromagnetilist signaali, mida antenn kiirgab kosmosesse. Kui see signaal mõnda objekti tabab, peegeldub või kiiritatakse seda mitmes suunas. Selle peegeldunud või kajasignaali võtab vastu radari antenn, mis edastab selle vastuvõtjale, kus seda töödeldakse objekti geograafilise statistika määramiseks.

Vahemik määratakse, arvutades signaali poolt RADARist sihtmärgini ja tagasi liikumiseks kuluva aja. Sihtmärgi asukohta mõõdetakse nurga all, maksimaalse amplituudi kajasignaali suunast, millele antenn osutab. Liikuvate objektide vahemiku ja asukoha mõõtmiseks kasutatakse Doppleri efekti.

Selle süsteemi olulised osad hõlmavad järgmist.

Saatja: See võib olla võimsusvõimendi nagu Klystron, Traveling Wave Tube või võimsusoskillaator nagu Magnetron. Signaal genereeritakse kõigepealt lainekuju generaatori abil ja seejärel võimendatakse võimsusvõimendis.
Lainejuhid: Lainejuhid on ülekandeliinid RADAR-signaalide edastamiseks.
Antenn: Kasutatavaks antenniks võib olla paraboolne reflektor, tasapinnaline või elektrooniliselt juhitav faasiline massiiv.
Duplekser: Duplekser võimaldab antenni kasutada saatja või vastuvõtjana. See võib olla gaasiline seade, mis tekitaks vastuvõtja sisendis lühise, kui saatja töötab.
Vastuvõtja: See võib olla superheterodüünvastuvõtja või mis tahes muu vastuvõtja, mis koosneb protsessorist signaali töötlemiseks ja selle tuvastamiseks.
Lävendi otsus: Vastuvõtja väljundit võrreldakse lävega, et tuvastada mis tahes objekti olemasolu. Kui väljund jääb alla mis tahes künnise, eeldatakse müra olemasolu.

Kuidas radar raadiot kasutab?

Kui radar on paigutatud laevale või lennukile, vajab see samasugust olulist komponentide komplekti, et toota raadiosignaale, edastada need kosmosesse ja millegagi vastu võtta ning lõpuks kuvada teavet selle mõistmiseks. Magnetron on üks tüüpi seade, mida kasutatakse raadiosignaalide genereerimiseks, mida kasutatakse raadio kaudu. Need signaalid sarnanevad valgussignaalidega, kuna nad liiguvad sama kiirusega, kuid nende signaalid on palju pikemad, vähemate sagedustega.

Valgusignaalide lainepikkus on 500 nanomeetrit, radari kasutatavad raadiosignaalid jäävad tavaliselt sentimeetritest meetritesse. Elektromagnetilises spektris tekitatakse nii signaale nagu raadio kui valgus kogu õhus erineva magnetilise ja elektrienergia kujundusega. Radaris olev magnetron tekitab mikrolaineahjudega samu mikrolaineid. Peamine erinevus seisneb selles, et radaris olev magnetron peab signaale edastama mitu miili, mitte ainult väikeseid vahemaid, nii et see on nii võimsam kui ka palju suurem.

Kui raadiosignaale on edastatud, toimib antenn nende õhku edastamiseks saatjana. Üldiselt on antenni kuju painutatud, nii et see koondab signaalid peamiselt täpseks ja kitsaks signaaliks, kuid ka radari antennid tavaliselt pöörlevad, et nad saaksid märgata toiminguid tohutul alal.

Raadiosignaalid liiguvad antennist välja kiirusega 300 000 km sekundis, kuni nad midagi löövad ja mõned neist naasevad antenni juurde tagasi. Radarisüsteemis on hädavajalik seade, nimelt duplekser. Seda seadet kasutatakse antenni küljelt küljele vahetamiseks saatja ja vastuvõtja vahel.

Radari tüübid

Radareid on erinevat tüüpi, mis hõlmavad järgmist.

Bistaatiline radar

Seda tüüpi radarisüsteem sisaldab Tx-saatjat ja Rx-vastuvõtjat, mis on jagatud vahemaa järgi, mis on võrdne hinnangulise objekti kaugusega. Saatja ja vastuvõtja asuvad sarnases asendis, mida nimetatakse kloostriradariks, samas kui sõjalises riistvaras kasutatakse väga kaugel õhust ja õhust õhku pika maa kauguselt radarit.

Doppleri radar

See on spetsiaalne radaritüüp, mis kasutab Doppleri efekti, et genereerida sihtmärgi suhtes konkreetse kaugusega andmeedastuskiirus. Selle saab elektromagnetiliste signaalide edastamisega objekti suunas, nii et see analüüsiks, kuidas objekti tegevus on mõjutanud tagastatud signaali sagedust.

See muudatus annab objekti radari suhtes kiiruse radiaalse komponendi väga täpsed mõõtmised. Nende radarite rakendused hõlmavad erinevaid tööstusharusid, nagu meteoroloogia, lennundus, tervishoid jne.

Monopulsiline radar

Seda tüüpi radarisüsteem võrdleb saadud signaali, kasutades selleks konkreetset radariimpulssi, vastandades signaali, mida on täheldatud muidu polariseerumises. Kõige sagedasem monopulssradari tüüp on kooniline skaneeriv radar. Selline radar hindab tagasipöördumist kahel viisil objekti asukoha otseseks mõõtmiseks. On märkimisväärne, et 1960. aastal välja töötatud radarid on monopulsilised radarid.

Passiivne radar

Selline radar on mõeldud peamiselt märkamiseks ja sihtmärkide järgimiseks ümbruskonna valgustusteabe töötlemise kaudu. Need allikad hõlmavad nii sidesignaale kui ka kommertsringhäälinguid. Selle radari saab kategoriseerida sama kategooria bistaatilistes radarites.

Instrumenteerimisradar

Need radarid on mõeldud õhusõidukite, rakettide, rakettide jms testimiseks. Nad annavad järeltöötluse ja reaalajas analüüsimisel erinevat teavet, sealhulgas ruumi, asukohta ja aega.

Ilmaradarid

Neid kasutatakse suuna ja ilma tuvastamiseks, kasutades raadiosignaale ümmarguse või horisontaalse polarisatsiooni kaudu. Ilmaradari sageduse valik sõltub peamiselt jõudluse kompromissist sumbumise ja atmosfääri veeauru tulemusel tekkiva sademete refektsiooni vahel. Mõni radaritüüp on mõeldud peamiselt Doppleri vahetuste kasutamiseks nii tuule kiiruse arvutamiseks kui ka kahepoolse polarisatsiooniga sademete tüüpide tuvastamiseks.

Radari kaardistamine

Neid radareid kasutatakse peamiselt suure geograafilise piirkonna uurimiseks kaugseire ja geograafia rakenduste jaoks. Sünteetilise ava radari tulemusel piirduvad need üsna statsionaarsete sihtmärkidega. Inimeste tuvastamiseks pärast seinu on mõningaid radarisüsteeme, mis on ehitusmaterjalides leiduvast erinevamad.

Navigatsiooniradarid

Üldiselt on need radarite otsimisel samad, kuid need on saadaval väikeste lainepikkustega, mis on võimelised maast ja kividest paljunema. Neid kasutatakse tavaliselt nii kaubalaevadel kui ka kauglennukitel. On erinevaid navigatsiooniradareid nagu mereradarid, mis paigutatakse laevadele nii kokkupõrke kui ka navigeerimise eesmärgil.

Pulseeriv RADAR

Pulsitud RADAR saadab suure võimsusega ja kõrgsageduslikke impulsse sihtobjekti suunas. Seejärel ootab see objekti kajasignaali enne uue impulsi saatmist. RADARi ulatus ja eraldusvõime sõltuvad impulsi kordamissagedusest. See kasutab Doppleri nihke meetodit.

Põhimõte, et RADAR tuvastab Doppleri nihke abil liikuvaid objekte, töötab sellel, et statsionaarsete objektide kajasignaalid on samas faasis ja seetõttu need tühistatakse, samal ajal kui liikuvate objektide kajasignaalid faasis muutuvad. Need radarid on liigitatud kahte tüüpi.

Pulsidoppler

Doppleri ebaselguste vältimiseks edastab see impulsi suurt kordamissagedust. Edastatud signaal ja vastuvõetud kajasignaal segatakse detektoris Doppleri nihke saamiseks ja erinevussignaal filtreeritakse Doppleri filtri abil, kus soovimatud mürasignaalid lükatakse tagasi.

Pulseeritud doppleri RADARi plokkskeem

Liikuva sihtmärgi indikaator

See edastab impulsi madala kordussageduse, et vältida vahemiku ebaselgust. MTI RADAR-süsteemis suunatakse objektilt vastuvõetud kajasignaalid mikseri suunas, kus need segatakse IF-signaali saamiseks stabiilse kohaliku ostsillaatori (STALO) signaaliga.

Seda IF-signaali võimendatakse ja antakse seejärel faasidetektorile, kus selle faasi võrreldakse koherentse ostsillaatori (COHO) signaali faasiga ja saadakse erinevussignaal. Koherentsel signaalil on sama faas kui saatja signaalil. Koherentne signaal ja STALO signaal segatakse kokku ja antakse võimsusvõimendile, mis lülitatakse sisse ja välja impulssimodulaatori abil.

MTI Radar

Pidev laine

Pidevlaine RADAR ei mõõda sihtmärgi ulatust, vaid pigem tagasivahetussignaali Doppleri nihke mõõtmisega vahemiku muutumise kiirust. CW RADARis eraldub impulsside asemel elektromagnetiline kiirgus. Põhimõtteliselt kasutatakse seda kiiruse mõõtmine .

RF-signaal ja IF-signaal segatakse segisti etapis kohaliku ostsillaatori sageduse genereerimiseks. Seejärel edastatakse RF-signaal ja RADAR-antenni poolt vastuvõetud signaal koosneb RF-sagedusest pluss Doppleri nihkesagedusest. IF-sagedussignaali genereerimiseks segatakse vastuvõetud signaal teises segu etapis kohaliku ostsillaatori sagedusega.

Seda signaali võimendatakse ja antakse kolmandasse seguetappi, kus see segatakse IF-signaaliga, et saada signaal Doppleri sagedusega. See Doppleri sagedus või Doppleri nihe annab märgi vahemiku muutumise kiiruse ja seega mõõdetakse sihtmärgi kiirus.

Blokeeringu skeem näitab CW RADAR-i

Radari vahemiku võrrand

Radarivahemiku võrrandite jaoks on saadaval erinevaid versioone. Siin on järgmine võrrand ainsa antennisüsteemi põhitüüp. Kui eeldatakse, et objekt asub antennisignaali keskel, saab kõrgeima radari tuvastamise vahemiku kirjutada järgmiselt

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = jõuülekanne

‘Pmin’ = minimaalselt tuvastatav signaal

‘Λ’ = edasta lainepikkust

“selgitage elektrimootori tööd ”

‘Σ’ = sihtradari ristlõige

‘Fo’ = sagedus Hz-des

‘G’ = antenni võimendus

‘C’ = valguse kiirus

Ülaltoodud võrrandis on muutujad stabiilsed ning tuginevad peale sihtmärgi nagu RCS radarile. Edastusvõimsuse järjekord on 1 mW (0 dBm) ja antenni võimendus umbes 100 (20 dB), kui ERP (efektiivne kiirgusvõimsus) on 20 dBm (100 mW). Kõige vähem märgatavate signaalide järjekord on pikovatt ja sõiduki RCS võib olla 100 ruutmeetrit.

Niisiis, sisendandmeteks saab radari vahemiku võrrandi täpsus. Pmin (minimaalselt märgatav signaal) sõltub peamiselt vastuvõtja ribalaiusest (B), F (müra näitaja), T (temperatuur) ja vajalikust S / N suhtest (signaali ja müra suhe).

Kitsa ribalaiusega vastuvõtja on reageerivam võrreldes laia BW vastuvõtjaga. Müraarvu saab määratleda, kuna see on arvutus selle kohta, kui palju müra võib vastuvõtja signaali suunas kaasa aidata. Kui müra näitaja on väiksem, on müra väiksem, mida seade annetab. Kui temperatuur tõuseb, mõjutab see vastuvõtja tundlikkust suureneva sisendmüra kaudu.

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

Ülaltoodud võrrandist

Pmin on kõige vähem tuvastatav signaal

‘K’ on Boltzmanni konstant nagu 1,38 x 10–23 (Watt * sek / ° Kelvin)

‘T’ on temperatuur (° Kelvin)

‘B’ on vastuvõtja ribalaius (Hz)

“F” on müratase (dB), mürategur (suhe)

(S / N) min = Vähim S / N suhe

Saadav i / p termilise müra võimsus võib olla proportsionaalne kTB-ga kõikjal, kus 'k' on Boltzmanni konstant, 'T' on temperatuur ja 'B' on vastuvõtja müra ribalaius hertsides.

T = 62,33 ° F või 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Ülaltoodud radarivahemiku võrrandi saab kirjutada vastuvõetud võimsuse jaoks, nagu funktsiooni ulatus etteantud võimsuse, antenni võimenduse, RCS ja lainepikkuse jaoks.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Ülaltoodud võrrandist

‘Prec’ on vastuvõetud võimsus

‘Pt’ on edastusvõimsus

‘Fo’ on edastussagedus

‘Λ’ on edastatava lainepikkus

‘G’ on antenni võimendus

‘Σ’ on radari ristlõige

‘R’ on vahemik

‘C’ on valguse kiirus

Rakendused

The radari rakendused sisaldama järgmist.

Sõjalised rakendused

Sellel on sõjaväes 3 peamist rakendust:

Õhutõrjes kasutatakse seda sihtmärkide tuvastamiseks, märkide tuvastamiseks ja relva juhtimiseks (relva suunamine jälitatavatele sihtmärkidele).
Relva juhtimiseks raketisüsteemis.
Vaenlase asukohtade tuvastamine kaardil.

Lennujuhtimine

Sellel on lennujuhtimisel 3 peamist rakendust:

Lennuliikluse kontrollimiseks lennujaamade lähedal. Õhuseire RADAR-i kasutatakse lennuki asukoha tuvastamiseks ja kuvamiseks lennujaama terminalides.
Suunata õhusõiduk maanduma halva ilma korral, kasutades Precision Approach RADAR-i.
Lennujaama pinna skaneerimine õhusõidukite ja maismaasõidukite asukohtade suhtes

Kaugseire

Seda saab kasutada planeetide asukoha jälgimiseks või jälgimiseks ja merejää jälgimiseks, et tagada laevade sujuv marsruut.

“12 -voldise 5 -amprise toiteallika skeem ”

Maapealne liikluse juhtimine

Liikluspolitsei saab seda kasutada ka sõiduki kiiruse määramiseks, kontrollides sõidukite liikumist, hoiatades teiste sõidukite olemasolu või nende taga olevate muude takistuste eest.

Kosmos

Sellel on 3 peamist rakendust