Radar on teaduslike meetodite ja tehniliste vahendite kogum, mida kasutatakse objekti koordinaatide ja omaduste määramiseks raadiolainete abil. Uuritavat objekti nimetatakse sageli radari sihtmärgiks (või lihts alt sihtmärgiks).
Radari põhimõte
Radariülesannete täitmiseks mõeldud raadioseadmeid ja -seadmeid nimetatakse radarisüsteemideks või -seadmeteks (radar või radar). Radari põhitõed põhinevad järgmistel füüsikalistel nähtustel ja omadustel:
- Levimiskeskkonnas on neile hajutatud raadiolained, mis kohtuvad erinevate elektriliste omadustega objektidega. Sihtmärgilt peegeldunud laine (või selle enda kiirgus) võimaldab radarisüsteemidel sihtmärki tuvastada ja tuvastada.
- Pikkadel vahemaadel eeldatakse, et raadiolainete levimine on sirgjooneline ja konstantse kiirusega teadaolevas keskkonnas. See eeldus võimaldab mõõta vahemikku sihtmärgini ja selle nurkkoordinaate (teatud veaga).
- Doppleri efekti põhjal arvutab vastuvõetud peegeldunud signaali sagedus kiirguspunkti radiaalkiiruseseoses RLU.
Ajalooline taust
Raadiolainete peegeldumisvõimele tõid välja suur füüsik G. Hertz ja vene elektriinsener A. S. Popov 19. sajandi lõpus. 1904. aasta patendi järgi lõi esimese radari Saksa insener K. Hulmeier. Seadet, mida ta nimetas telemobiloskoobiks, kasutati laevadel, mis Reini kündasid. Seoses lennutehnoloogia arenguga tundus radari kasutamine õhutõrje elemendina väga paljulubav. Selle valdkonna uuringuid viisid läbi juhtivad eksperdid paljudest maailma riikidest.
1932. aastal kirjeldas LEFI (Leningradi Elektrofüüsika Instituudi) teadur Pavel Kondratievich Oštšepkov oma töödes radari põhiprintsiipi. Ta koostöös kolleegidega B. K. Shembel ja V. V. Tsimbalin demonstreeris 1934. aasta suvel radari prototüüpi, mis tuvastas sihtmärgi 150 m kõrgusel 600 m kaugusel.
Radari tüübid
Sihtmärgi elektromagnetilise kiirguse olemus võimaldab rääkida mitut tüüpi radaritest:
- Passiivne radar uurib omaenda kiirgust (soojus-, elektromagnetiline jne), mis genereerib sihtmärke (raketid, lennukid, kosmoseobjektid).
- Aktiivne koos aktiivse reaktsiooniga toimub siis, kui objekt on varustatud oma saatjaga ja sellega suhtlebtoimub vastav alt algoritmile "päring - vastus".
- Aktiivne passiivse reaktsiooniga hõlmab sekundaarse (peegeldunud) raadiosignaali uurimist. Radarijaam koosneb sel juhul saatjast ja vastuvõtjast.
- Poolaktiivne radar on aktiivne erijuhtum juhul, kui peegeldunud kiirguse vastuvõtja asub väljaspool radarit (näiteks on see suunamisraketi konstruktsioonielement).
Igal liigil on oma eelised ja puudused.
Meetodid ja seadmed
Kõik radarivahendid vastav alt kasutatavale meetodile jagunevad pideva ja impulsskiirgusega radariteks.
Esimesed sisaldavad saatjat ja kiirgusvastuvõtjat, mis toimivad samaaegselt ja pidev alt. Selle põhimõtte järgi loodi esimesed radarseadmed. Sellise süsteemi näiteks on raadiokõrgusmõõtur (lennuki seade, mis määrab lennuki kauguse maapinnast) või kõikidele autojuhtidele teadaolev radar sõiduki kiiruse määramiseks.
Impulssmeetodi puhul kiirgatakse elektromagnetilist energiat lühikeste impulssidena mõne mikrosekundi jooksul. Pärast signaali genereerimist töötab jaam ainult vastuvõtuks. Pärast peegeldunud raadiolainete hõivamist ja registreerimist saadab radar uue impulsi ja tsüklid korduvad.
Radari töörežiimid
Radarijaamadel ja -seadmetel on kaks peamist töörežiimi. Esimene on ruumi skaneerimine. See viiakse läbi rangeltsüsteem. Järjestikuse ülevaate korral võib radarikiire liikumine olla ümmargune, spiraalne, kooniline, sektoraalne. Näiteks võib antenni massiiv aeglaselt ringikujuliselt (asimuti järgi) pöörata, skaneerides samal ajal kõrgust (üles-alla kallutades). Paralleelse skaneerimise korral teostab ülevaatuse radarikiirte kiir. Igal neist on oma vastuvõtja, korraga töödeldakse mitut teabevoogu.
Jälgimisrežiim eeldab antenni pidevat suunamist valitud objektile. Selle pööramiseks kasutatakse vastav alt liikuva sihtmärgi trajektoorile spetsiaalseid automatiseeritud jälgimissüsteeme.
Algoritm ulatuse ja suuna määramiseks
Elektromagnetlainete levimiskiirus atmosfääris on 300 tuhat km/s. Seega, teades aega, mis kulub edastussignaalil jaama ja sihtmärgi vahelise kauguse katmiseks ja tagasi, on objekti kaugust lihtne arvutada. Selleks on vaja täpselt fikseerida impulsi saatmise aeg ja peegeldunud signaali vastuvõtmise hetk.
Sihtmärgi asukoha kohta teabe saamiseks kasutatakse suure suunaga radarit. Objekti asimuuti ja kõrguse (kõrguse või kõrguse) määramine toimub kitsa kiirega antenni abil. Kaasaegsed radarid kasutavad selleks faasantenni massiivi (PAR), mis on võimelised seadma kitsamat kiirt ja mida iseloomustab suur pöörlemiskiirus. Ruumiskaneerimise protsessi teostavad reeglina vähem alt kaks kiirt.
Süsteemi peamised parameetrid
Alatesvarustuse taktikalised ja tehnilised omadused sõltuvad suuresti ülesannete tõhususest ja kvaliteedist.
Radari taktikaliste näitajate hulka kuuluvad:
- Vaateala, mida piiravad sihtmärgi tuvastamise minimaalne ja maksimaalne vahemik, lubatud asimuut- ja kõrgusnurgad.
- Resolutsioon ulatuses, asimuutis, kõrguses ja kiiruses (võimalus määrata lähedalasuvate sihtmärkide parameetreid).
- Mõõtmistäpsus, mida mõõdetakse jämedate, süstemaatiliste või juhuslike vigade olemasoluga.
- Mürakindlus ja töökindlus.
- Sissetuleva andmevoo ekstraheerimise ja töötlemise automatiseerimise aste.
Seadmete kavandamisel määratakse kindlaks määratud taktikalised omadused teatud tehniliste parameetrite kaudu, sealhulgas:
- kandja sagedus ja genereeritud võnkumiste modulatsioon;
- antennimustrid;
- edastus- ja vastuvõtuseadmete võimsus;
- Süsteemi üldmõõtmed ja kaal.
Valves
Radar on universaalne tööriist, mida kasutatakse laialdaselt sõjaväes, teaduses ja rahvamajanduses. Kasutusvaldkonnad laienevad pidev alt tänu tehniliste vahendite ja mõõtmistehnoloogiate arengule ja täiustamisele.
Radari kasutamine sõjatööstuses võimaldab lahendada olulisi ülesandeid kosmose ülevaatamiseks ja juhtimiseks, õhu-, maa- ja veeobjektide tuvastamiseks. Ilmaradarid, on võimatu ette kujutada seadmeid, mis teenindavad navigatsioonisüsteemide ja tulijuhtimissüsteemide teabetoetust.
Sõjaline radar on strateegilise raketihoiatussüsteemi ja integreeritud raketitõrje põhikomponent.
Raadioastronoomia
Maa pinn alt saadetud raadiolained peegelduvad ka lähi- ja kaugekosmoses asuvatelt objektidelt, aga ka Maa-lähedastel sihtmärkidel. Paljusid kosmoseobjekte ei olnud võimalik täielikult uurida ainult optiliste instrumentide abil ning ainult radarimeetodite kasutamine astronoomias võimaldas saada rikkalikku teavet nende olemuse ja ehituse kohta. Passiivset radarit Kuu uurimiseks kasutasid esmakordselt Ameerika ja Ungari astronoomid 1946. aastal. Umbes samal ajal võeti kogemata vastu ka raadiosignaale avakosmosest.
Kaasaegsetes raadioteleskoopides on vastuvõtuantenn suure nõgusa sfäärilise kausi kujuga (nagu optilise reflektori peegel). Mida suurem on selle läbimõõt, seda nõrgemat signaali suudab antenn vastu võtta. Sageli töötavad raadioteleskoobid keeruk alt, kombineerides mitte ainult üksteise lähedal asuvaid, vaid ka erinevatel mandritel asuvaid seadmeid. Kaasaegse raadioastronoomia olulisemate ülesannete hulgas on aktiivsete tuumadega pulsarite ja galaktikate uurimine, tähtedevahelise keskkonna uurimine.
Tsiviilkasutus
Põllumajanduses ja metsanduses radarseadmed on hädavajalikud taimemasside leviku ja tiheduse kohta teabe saamiseks, muldade struktuuri, parameetrite ja tüüpide uurimiseks ning tulekahjude õigeaegseks avastamiseks. Geograafias ja geoloogias kasutatakse radarit topograafiliste ja geomorfoloogiliste tööde tegemiseks, kivimite struktuuri ja koostise määramiseks ning maavarade leiukohtade otsimiseks. Hüdroloogias ja okeanograafias kasutatakse radarimeetodeid riigi peamiste veeteede, lume- ja jääkatte seisundi jälgimiseks ning rannajoone kaardistamiseks.
Radar on meteoroloogide asendamatu abiline. Radar saab hõlpsasti teada atmosfääri seisundi kümnete kilomeetrite kaugusel ning saadud andmeid analüüsides koostatakse prognoos ilmastikutingimuste muutumise kohta konkreetses piirkonnas.
Arenguväljavaated
Kaasaegse radarijaama puhul on peamiseks hindamiskriteeriumiks efektiivsuse ja kvaliteedi suhe. Tõhusus viitab seadmete üldistele tööomadustele. Täiusliku radari loomine on keerukas insenertehniline ja teaduslik-tehniline ülesanne, mille elluviimine on võimalik ainult elektromehaanika ja elektroonika, informaatika ja arvutitehnoloogia ning energeetika uusimate saavutuste abil.
Ekspertide prognooside kohaselt on lähitulevikus erineva keerukuse ja otstarbega jaamade peamisteks funktsionaalseteks üksusteks tahkis-aktiivfaasilised massiivid (faasiantennimassiivid), mis muudavad analoogsignaalid digitaalseteks.. ArengArvutikompleks automatiseerib täielikult radari juhtimise ja põhifunktsioonid, pakkudes lõppkasutajale saadud teabe põhjalikku analüüsi.
