Možemo promatrati različite predmete širom svijeta. Slično tome, radio-otkrivanje i domet nalik radaru koristi se za pomoć pilotima dok lete kroz maglu, jer pilot to ne može primijetiti gdje putuju. Radar koji se koristi u zrakoplovima sličan je svjetlosti baklje koja radi s radio valovima umjesto svjetla. Avion odašilje trepćući radarski signal i osluškuje ima li naznaka tog signala s obližnjih objekata. Jednom kada se uoče indikacije, tada zrakoplov prepoznaje da je nešto blizu i koristi vrijeme potrebno da indikacije posegnu za otkrivanjem koliko je udaljeno. Ovaj članak razmatra pregled radara i njegovog rada.

Tko je izumio radar?

Slično nekoliko izuma, radarskom sustavu nije lako pripisati priznanje pojedincu jer je to rezultat ranijeg rada na svojstvima elektromagnetski zračenje radi pristupačnosti brojnih elektroničkih uređaja. Pitanje koje zabrinjava zakomplicirano je skrivanjem vojne privatnosti prema kojem su se tehnike lociranja na radiju ispitivale u različitim zemljama u prvim danima Drugog svjetskog rata.

Ovaj autor recenzije konačno je zaključio da je bilješka Roberta Watson-Watta o otkrivanju i lociranju zrakoplova od strane Radio Methods objavljena prije 50 godina kada je radarski sustav očit slučaj izravnog stvaranja. Dakle, to je bila najznačajnija osamljena publikacija na ovom polju. Britanska postignuća u borbi protiv Britanije mnogo su izdvojila za širenje radarskog sustava koji je obuhvaćao tehnički rast s operativnom izvedivošću.

Što je radarski sustav?

RADAR je kratica za Radio otkrivanje i sustav rangiranja. To je u osnovi elektromagnetski sustav koji se koristi za otkrivanje mjesta i udaljenosti objekta od točke na kojoj je postavljen RADAR. Djeluje zračeći energiju u svemir i nadgledajući odjek ili odbijeni signal od objekata. Djeluje u opsegu UHF i mikrovalnim pećnicama.

Radar je elektromagnetski senzor koji se koristi za uočavanje, praćenje, lociranje i prepoznavanje različitih objekata koji se nalaze na određenoj udaljenosti. Rad radara je što on emitira elektromagnetsku energiju u smjeru ciljeva kako bi promatrao odjeke i povratke s njih. Ovdje ciljevi nisu ništa drugo do brodovi, zrakoplovi, astronomska tijela, automobilska vozila, svemirske letjelice, kiša, ptice, insekti itd. Umjesto da primijeti mjesto i brzinu cilja, on ponekad dobiva i njihov oblik i veličinu.

Glavni cilj radara u usporedbi s infracrvenim i optičkim senzorskim uređajima je otkriti udaljene ciljeve pod teškim klimatskim uvjetima i precizno određuje njihovu udaljenost, domet. Radar ima vlastiti odašiljač koji je poznat kao izvor osvjetljenja za postavljanje ciljeva. Općenito, radi u mikrovalnom području elektromagnetskog spektra koji se izračunava u hercima kada se frekvencije šire od 400 MHz do 40 GHz. Bitne komponente koje se koriste u radaru

Radar se brzo razvija tijekom 1930-ih i 40-ih godina kako bi dosegao potrebe vojske. I dalje se široko koristi kroz oružane snage, gdje god je postignuto nekoliko tehnoloških dostignuća. Istodobno, radar se također koristi u civilnim aplikacijama, posebno u kontroli zračnog prometa, promatranju vremena, plovidbi broda, okolišu, otkrivanju udaljenih područja, promatranju planeta, mjerenju brzine u industrijskim aplikacijama, nadzoru svemira, provođenju zakona itd.

Princip rada

The princip rada radara je vrlo jednostavan jer prenosi elektromagnetsku snagu kao i ispituje energiju vraćenu natrag na cilj. Ako se vraćeni signali ponovo prime na mjestu svog izvora, tada je prepreka na putu prijenosa. Ovo je princip rada radara.

Osnove radara

RADAR sustav se obično sastoji od odašiljača koji proizvodi elektromagnetski signal koji antena zrači u svemir. Kad ovaj signal pogodi objekt, on se odbija ili zrači u mnogim smjerovima. Ovaj odbijeni ili eho signal prima radarska antena koja ga predaje prijemniku, gdje se obrađuje kako bi se odredila zemljopisna statistika objekta.

Domet se određuje izračunavanjem vremena potrebno signalu za putovanje od RADARA do cilja i natrag. Položaj cilja mjeri se u kutu, iz smjera maksimalne amplitude eho signala, na koji pokazuje antena. Za mjerenje dometa i mjesta pokretnih objekata koristi se Doppler efekt.

Bitni dijelovi ovog sustava uključuju sljedeće.

Odašiljač: To može biti pojačalo snage poput Klystrona, putujuće valne cijevi ili oscilator snage poput Magnetrona. Signal se prvo generira pomoću generatora valnih oblika, a zatim pojačava u pojačalu snage.
Valovodi: Valovodi su prijenosni vodovi za prijenos RADAR signala.
Antena: Upotrijebljena antena može biti parabolični reflektor, planarni nizovi ili elektronički upravljani fazni nizovi.
Dvostrani: Dvostrani uređaj omogućuje upotrebu antene kao odašiljača ili prijamnika. To može biti plinoviti uređaj koji će stvoriti kratki spoj na ulazu u prijemnik kada odašiljač radi.
Prijamnik: To može biti superheterodinski prijemnik ili bilo koji drugi prijemnik koji se sastoji od procesora za obradu signala i njegovo otkrivanje.
Odluka o pragu: Izlaz prijamnika uspoređuje se s pragom za otkrivanje prisutnosti bilo kojeg predmeta. Ako je izlaz ispod bilo kojeg praga, pretpostavlja se prisutnost buke.

Kako Radar koristi radio?

Jednom kad je radar postavljen na brod ili avion, potreban je sličan bitan skup komponenata za proizvodnju radio signala, njihov prijenos u svemir i primanje nečim i na kraju prikaz informacija kako bi ih razumio. Magnetron je jedna vrsta uređaja koji se koristi za generiranje radio signala koji se koriste putem radija. Ti su signali slični svjetlosnim signalima jer putuju istom brzinom, ali njihovi su signali puno duži s manje frekvencija.

Valna duljina svjetlosnih signala je 500 nanometara, dok se radio-signali koje koristi radar obično kreću od centimetara do metara. U elektromagnetskom spektru, i signali poput radija i svjetlosti izrađuju se s promjenjivim dizajnom magnetske i električne energije u zraku. Magnetron u radaru stvara mikrovalne pećnice jednake mikrovalnoj pećnici. Glavna je razlika u tome što magnetron unutar radara mora prenositi signale nekoliko kilometara, a ne samo male udaljenosti, pa je tako snažniji i mnogo veći.

Kad god se emitiraju radio signali, tada antena funkcionira kao odašiljač za njihov prijenos u zrak. Općenito, oblik antene je savijen pa uglavnom fokusira signale u točan i uski signal, međutim radarske antene također se obično okreću tako da mogu primijetiti radnje na velikom području.

Radio signali putuju izvan antene brzinom od 300 000 km u sekundi dok ne udariju u nešto, a neki se od njih vrate natrag u antenu. U radarskom sustavu postoji osnovni uređaj, naime duplekser. Ovaj uređaj koristi se za promjenu antene s jedne na drugu stranu između odašiljača i prijamnika.

Vrste radara

Postoje različite vrste radara koji uključuju sljedeće.

Bistatički radar

Ova vrsta radarskog sustava uključuje Tx odašiljač i Rx prijamnik koji su podijeljeni na udaljenost koja je jednaka udaljenosti procijenjenog objekta. Odašiljač i prijemnik smješteni su na sličnom položaju koji se naziva monaški radar, dok vojni hardver površine vrlo velikog dometa zrak-zrak-zrak koristi bistatički radar.

Doppler radar

To je posebna vrsta radara koji koristi Doppler-ov efekt za generiranje brzine podataka o cilju na određenoj udaljenosti. To se može dobiti prijenosom elektromagnetskih signala u smjeru objekta tako da analizira kako je djelovanje objekta utjecalo na frekvenciju vraćenog signala.

Ova će promjena dati vrlo precizna mjerenja radijalne komponente brzine objekta u odnosu na radar. Primjena ovih radara uključuje različite industrije poput meteorologije, zrakoplovstva, zdravstva itd.

Monopulsni radar

Ova vrsta radarskog sustava uspoređuje dobiveni signal pomoću određenog radarskog impulsa pored njega kontrastirajući signal kao što je uočeno u brojnim smjerovima, inače polarizacijama. Najčešći tip monopulsnog radara je konusni radar za skeniranje. Ova vrsta radara procjenjuje povrat s dva načina za izravno mjerenje položaja predmeta. Značajno je napomenuti da su radari koji su razvijeni 1960. godine monopulsni radari.

Pasivni radar

Ova vrsta radara uglavnom je dizajnirana za uočavanje i praćenje ciljeva obrađivanjem indikacija od osvjetljenja unutar okoline. Ti izvori obuhvaćaju komunikacijske signale, kao i komercijalne emisije. Kategorizacija ovog radara može se izvršiti u istoj kategoriji bistatičkih radara.

Radar s instrumentima

Ti su radari dizajnirani za ispitivanje zrakoplova, projektila, raketa itd. Daju različite informacije, uključujući prostor, položaj i vrijeme, kako u analizi naknadne obrade tako i u stvarnom vremenu.

Vremenski radari

Koriste se za otkrivanje smjera i vremena korištenjem radio signala kroz kružnu ili vodoravnu polarizaciju. Izbor frekvencije vremenskog radara uglavnom ovisi o kompromisu performansi među slabljenjem, kao i o referentnosti oborina kao ishodu atmosferske vodene pare. Neke vrste radara uglavnom su dizajnirane da koriste dopplerovske pomake za izračunavanje brzine vjetra, kao i dvostruku polarizaciju za prepoznavanje vrsta kiše.

Mapiranje radara

Ti se radari uglavnom koriste za ispitivanje velikog zemljopisnog područja za primjenu daljinskog istraživanja i geografije. Kao rezultat radara sa sintetičkim otvorom, ovi su ograničeni na prilično stacionarne ciljeve. Postoje određeni radarski sustavi koji se koriste za otkrivanje ljudi nakon zidova koji se razlikuju od onih koji se nalaze u građevinskim materijalima.

Navigacijski radari

Općenito, to su isti za traženje radara, ali dostupni su s malim valnim duljinama koje se mogu replicirati iz zemlje i kamenja. Obično se koriste na komercijalnim brodovima, kao i na velikim udaljenostima. Postoje različiti navigacijski radari poput pomorskih radara koji se obično postavljaju na brodove kako bi se izbjegli sudari kao i navigacijske svrhe.

Impulsni RADAR

Impulsni RADAR šalje impulse velike snage i visoke frekvencije prema ciljnom objektu. Zatim čeka signal odjeka od objekta prije nego što se pošalje drugi impuls. Doseg i razlučivost RADARA ovise o frekvenciji ponavljanja impulsa. Koristi se Dopplerovom metodom pomaka.

Princip radara otkrivanja pokretnih objekata pomoću Dopplerovog pomaka djeluje na činjenici da su eho signali od nepokretnih objekata u istoj fazi i stoga se poništavaju dok će eho signali od pokretnih objekata imati neke promjene u fazi. Ti se radari klasificiraju u dvije vrste.

Puls-Doppler

Prenosi visoku učestalost ponavljanja impulsa kako bi se izbjegle doplerovske nejasnoće. Preneseni signal i primljeni eho signal miješaju se u detektoru da bi se dobio Dopplerov pomak, a signal razlike filtrira se pomoću Doppler filtra gdje se odbijaju neželjeni signali šuma.

Blok dijagram pulsiranog doppler radara

Pokazatelj pomicanja cilja

Prenosi nisku učestalost ponavljanja impulsa kako bi se izbjegle dvosmislenosti raspona. U MTI RADAR sustavu, primljeni eho signali s objekta usmjereni su prema mješalici, gdje se miješaju sa signalom stabilnog lokalnog oscilatora (STALO) da bi se dobio IF signal.

Ovaj IF signal se pojačava i zatim predaje faznom detektoru gdje se njegova faza uspoređuje s fazom signala iz koherentnog oscilatora (COHO) i proizvodi se signal razlike. Koherentni signal ima istu fazu kao i signal odašiljača. Koherentni signal i signal STALO miješaju se i daju pojačalu snage koje se uključuje i isključuje pomoću impulsnog modulatora.

MTI radar

Kontinuirani val

Kontinuirani val RADAR ne mjeri domet cilja, već brzinu promjene opsega mjerenjem Dopplerovog pomaka povratnog signala. U CW RADARU umjesto impulsa emitira se elektromagnetsko zračenje. U osnovi se koristi za mjerenje brzine .

RF signal i IF signal miješaju se u stupnju miksera kako bi se generirala frekvencija lokalnog oscilatora. RF signal se zatim prenosi, a primljeni signal od strane RADAR antene sastoji se od RF frekvencije plus dopler frekvencije pomaka. Primljeni signal miješa se s frekvencijom lokalnog oscilatora u drugom stupnju smjese kako bi se generirao signal IF frekvencije.

Ovaj se signal pojačava i daje trećem stupnju smjese, gdje se miješa s IF signalom da bi se dobio signal s doplerovom frekvencijom. Ova Doppler-ova frekvencija ili Dopplerov pomak daje brzinu promjene opsega cilja i tako se mjeri brzina cilja.

Blok dijagram koji prikazuje CW RADAR

Jednadžba opsega radara

Postoje jednake verzije dostupne za jednadžbe dometa radara. Ovdje je sljedeća jednadžba jedan od osnovnih tipova jedinog antenskog sustava. Kada se pretpostavlja da se objekt nalazi u sredini antenskog signala, tada se najveći domet detekcije radara može zapisati kao

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = Prijenos snage

‘Pmin’ = Minimalni detektibilni signal

‘Λ’ = valna duljina prijenosa

“dostupne vrste prekidača za svjetlo ”

‘Σ’ = presjek ciljnog radara

‘Fo’ = frekvencija u Hz

‘G’ = pojačanje antene

‘C’ = Brzina svjetlosti

U gornjoj jednadžbi varijable su stabilne i oslanjaju se na radar, osim na cilj poput RCS-a. Redoslijed snage prijenosa bit će 1 mW (0 dBm), a pojačanje antene približno 100 (20 dB) za ERP (učinkovita zračena snaga) od 20 dBm (100 mW). Red najmanje primjetnih signala su pikovati, a RCS za vozilo može biti 100 četvornih metara.

Dakle, točnost jednadžbe radarskog dometa bit će ulazni podaci. Pmin (minimalno uočljiv signal) uglavnom ovisi o širini pojasa prijemnika (B), F (vrijednost šuma), T (temperatura) i potrebnom omjeru S / N (omjer signala i šuma).

Prijemnik uske širine pojasa bit će osjetljiviji u usporedbi sa širokim BW prijemnikom. Brojka buke može se definirati jer je to izračun kolike količine šuma prijemnik može doprinijeti signalu. Kada je broj buke manji, tada će šum biti manji od uređaja koji donira. Kada se temperatura poveća, to će utjecati na osjetljivost prijemnika porastom ulaznog šuma.

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

Iz gornje jednadžbe,

‘Pmin’ je najmanje uočljiv signal

'K' je Boltzmannova konstanta poput 1,38 x 10-23 (Watt * sec / ° Kelvina)

‘T’ je temperatura (° Kelvina)

‘B’ je širina pojasa prijemnika (Hz)

‘F’ je vrijednost buke (dB), faktor buke (omjer)

(S / N) min = Najmanji omjer S / N

Dostupna snaga toplotnog šuma i / p može biti proporcionalna kTB gdje god je 'k' Boltzmannova konstanta, 'T' je temperatura, a 'B' je širina pojasa šuma prijemnika u hercima.

T = 62,33 ° F ili 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Gornja jednadžba dometa radara može se napisati za primljenu snagu poput raspona funkcija za predviđenu snagu odašiljanja, pojačanje antene, RCS i valnu duljinu.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Iz gornje jednadžbe,

‘Prec’ je primljena snaga

‘Pt’ je snaga odašiljanja

'Fo' je frekvencija odašiljanja

‘Λ’ je valna duljina odašiljanja

‘G’ je pojačanje antene

‘Σ’ je presjek radara

‘R’ je raspon

'C' je brzina svjetlosti

Prijave

The primjene radara uključuju sljedeće.

Vojne primjene

Ima 3 glavne primjene u vojsci:

U protuzračnoj obrani koristi se za otkrivanje ciljeva, prepoznavanje ciljeva i kontrolu oružja (usmjeravanje oružja na praćene ciljeve).
U raketnom sustavu za vođenje oružja.
Identificiranje neprijateljskih mjesta na karti.

Kontrola zračnog prometa

Ima 3 glavne primjene u kontroli zračnog prometa:

Za kontrolu zračnog prometa u blizini zračnih luka. RADAR za zračni nadzor koristi se za otkrivanje i prikaz položaja zrakoplova u terminalima zračne luke.
Za usmjeravanje zrakoplova prema slijetanju po lošem vremenu pomoću radara Precision Approach RADAR.
Skenirati površinu zračne luke u potrazi za položajima zrakoplova i kopna

Daljinsko otkrivanje

Može se koristiti za promatranje ili promatranje položaja planeta i nadgledanje morskog leda kako bi se osiguralo nesmetano putovanje brodova.

“dijagram povezivanja pretpojačala i pojačala ”

Kontrola zemaljskog prometa

Također ga prometna policija može koristiti za određivanje brzine vozila, kontrolu kretanja vozila upozoravanjem na prisutnost drugih vozila ili bilo koje druge prepreke iza njih.

Prostor

Ima 3 glavne primjene