Mēs varam novērot dažādus objektus visā pasaulē. Līdzīgi radariem līdzīga radio detektēšana un attāluma noteikšana tiek izmantota, lai palīdzētu pilotiem, lidojot pa miglu, jo pilots nevar pamanīt, ka viņi ceļo. Lidmašīnās izmantotais radars ir līdzīgs lāpu gaismai, kas gaismas vietā darbojas ar radioviļņiem. Lidmašīna pārraida mirgojošu radara signālu un noklausās visas šī signāla norādes no tuvumā esošiem objektiem. Kad tiek pamanītas norādes, lidmašīna identificē kaut ko tuvu, un tā izmanto laiku, kas vajadzīgs indikāciju sasniegšanai, lai uzzinātu, cik tālu tā atrodas. Šajā rakstā ir apskatīts Radar un tā darbības pārskats.

Kas izgudroja radaru?

Līdzīgi kā vairāki izgudrojumi, radaru sistēmu nav viegli piešķirt indivīdam, jo tas bija agrāka darba rezultāts elektromagnētisks starojums daudzu elektronisko ierīču pieejamībai. Jautājumu, kas rada vislielākās bažas, sarežģī militārā privātuma slēpnis, saskaņā ar kuru Otrā pasaules kara sākuma dienās dažādās valstīs tika pārbaudītas radio atrašanās vietas noteikšanas metodes.

Šis recenzijas autors beidzot secināja, ka tad, kad radaru sistēma ir skaidrs tiešas radīšanas gadījums, Roberta Vatsona-Vata piezīme par gaisa kuģu atklāšanu un atrašanās vietu ar radio metodēm tika publicēta tūlīt pirms 50 gadiem. Tātad tā bija nozīmīgākā atsevišķā publikācija šajā jomā. Lielbritānijas sasniegumi Lielbritānijas cīņā daudz piešķīra radaru sistēmas paplašināšanai, kas ietvēra tehnisko izaugsmi ar darbības iespējamību.

Kas ir radaru sistēma?

RADAR apzīmē Radio noteikšana un diapazona sistēma. Būtībā tā ir elektromagnētiskā sistēma, ko izmanto, lai noteiktu objekta atrašanās vietu un attālumu no vietas, kur atrodas RADAR. Tas darbojas, izstarojot enerģiju kosmosā un novērojot atbalss vai atstaroto signālu no objektiem. Tas darbojas UHF un mikroviļņu diapazonā.

Radars ir elektromagnētisks sensors, ko izmanto, lai pamanītu, izsekotu, atrastu un identificētu dažādus objektus, kas atrodas noteiktā attālumā. Radara darbība ir tāda, ka tā pārraida elektromagnētisko enerģiju mērķa virzienā, lai novērotu atbalsis un atgrieztos no tām. Šeit mērķi nav nekas cits kā kuģi, lidmašīnas, astronomijas ķermeņi, automobiļi, kosmosa kuģi, lietus, putni, kukaiņi utt. Tā vietā, lai pamanītu mērķa atrašanās vietu un ātrumu, tas dažkārt iegūst arī to formu un izmēru.

Radara galvenais mērķis, salīdzinot ar infrasarkano un optisko sensoru ierīcēm, ir atklāt tālu mērķus sarežģītos klimatiskajos apstākļos un ar precizitāti nosaka to attālumu, diapazonu. Radaram ir savs raidītājs, kas ir pazīstams kā apgaismojuma avots mērķu novietošanai. Parasti tas darbojas elektromagnētiskā spektra mikroviļņu apgabalā, kas tiek aprēķināts hercos, kad frekvences ir no 400 MHz līdz 40 GHz. Būtiskākie komponenti, kurus izmanto radarā

Radars tiek ātri attīstīts 1930. – 40. Gados, lai sasniegtu militārās prasības. To joprojām plaši izmanto bruņotie spēki, lai arī kur ir radušies vairāki tehnoloģiski sasniegumi. Vienlaicīgi radars tiek izmantots arī civilās lietojumprogrammās, jo īpaši gaisa satiksmes kontrolē, laika apstākļu novērošanā, kuģošanas navigācijā, vidē, uztverē no attāliem rajoniem, planētu novērošanā, ātruma mērījumos rūpnieciskos nolūkos, kosmosa novērošanā, tiesībaizsardzībā utt.

Darba princips

The radara darbības princips ir ļoti vienkārša, jo tā pārraida elektromagnētisko enerģiju, kā arī pārbauda enerģiju, kas atgriezta atpakaļ mērķī. Ja atgrieztos signālus atkal saņem to avota vietā, tad pārraides ceļā ir šķērslis. Tas ir radara darbības princips.

Radara pamati

RADAR sistēma parasti sastāv no raidītāja, kas rada elektromagnētisko signālu, kuru antena izstaro kosmosā. Kad šis signāls skar objektu, tas tiek atspoguļots vai atkārtoti izstarots daudzos virzienos. Šo atstaroto vai atbalss signālu uztver radara antena, kas to piegādā uztvērējam, kur to apstrādā, lai noteiktu objekta ģeogrāfisko statistiku.

Diapazonu nosaka, aprēķinot signāla laiku, kas vajadzīgs, lai pārvietotos no RADAR uz mērķi un atpakaļ. Mērķa atrašanās vietu mēra leņķī, sākot no maksimālās amplitūdas atbalss signāla virziena, antena norāda uz. Lai izmērītu kustīgo objektu diapazonu un atrašanās vietu, tiek izmantots Doplera efekts.

Būtiskās šīs sistēmas daļas ietver sekojošo.

Raidītājs: Tas var būt jaudas pastiprinātājs, piemēram, Klystron, Traveling Wave Tube vai jaudas oscilators, piemēram, Magnetron. Signāls vispirms tiek ģenerēts, izmantojot viļņu formas ģeneratoru, un pēc tam tiek pastiprināts jaudas pastiprinātājā.
Viļņvadi: Viļņvadi ir pārraides līnijas RADAR signālu pārraidei.
Antena: Izmantotā antena var būt paraboliskais atstarotājs, plakanie bloki vai elektroniski vadāmi fāzētie bloki.
Duplekss: Dupleksors ļauj antenu izmantot kā raidītāju vai uztvērēju. Tā var būt gāzveida ierīce, kas uztvērēja ieejā radītu īssavienojumu, kad raidītājs darbojas.
Uztvērējs: Tas var būt superheterodīna uztvērējs vai jebkurš cits uztvērējs, kas sastāv no procesora signāla apstrādei un tā noteikšanai.
Lēmums par slieksni: Uztvērēja izeja tiek salīdzināta ar slieksni, lai noteiktu jebkura objekta klātbūtni. Ja izeja ir zem jebkura sliekšņa, tiek pieņemts, ka ir troksnis.

Kā radars izmanto radio?

Kad radars ir novietots uz kuģa vai lidmašīnas, tam ir nepieciešams līdzīgs būtisks komponentu komplekts, lai radītu radiosignālus, pārraidītu tos kosmosā un kaut ko uztvertu, un visbeidzot parādītu informāciju, lai to saprastu. Magnetrons ir viena veida ierīce, ko izmanto, lai radītu radio signālus, kurus izmanto ar radio starpniecību. Šie signāli ir līdzīgi gaismas signāliem, jo tie pārvietojas ar tādu pašu ātrumu, bet to signāli ir daudz garāki ar mazākām frekvencēm.

Gaismas signālu viļņa garums ir 500 nanometri, turpretī radara izmantotie radiosignāli parasti svārstās no centimetriem līdz metriem. Elektromagnētiskajā spektrā gan signāli, piemēram, radio, gan gaisma tiek veidoti ar mainīgu magnētiskās un elektriskās enerģijas dizainu visā gaisā. Radarā esošais magnetrons rada tādas pašas mikroviļņu krāsnis kā mikroviļņu krāsns. Galvenā atšķirība ir tā, ka magnetronam radarā ir jāpārraida signāli vairākas jūdzes, nevis tikai nelieli attālumi, tāpēc tas ir jaudīgāks, kā arī daudz lielāks.

Ikreiz, kad tiek pārraidīti radiosignāli, antena darbojas kā raidītājs, lai tos pārraidītu gaisā. Parasti antenas forma ir saliekta, tāpēc tā galvenokārt koncentrē signālus precīzā un šaurā signālā, tomēr arī radara antenas parasti griežas, lai varētu pamanīt darbības milzīgā platībā.

Radio signāli virzās ārpus antenas ar ātrumu 300 000 km sekundē, līdz tie kaut ko sit, un daži no viņiem atgriežas pie antenas. Radaru sistēmā ir būtiska ierīce, proti, duplekss. Šo ierīci izmanto, lai antena mainītos no vienas puses uz otru starp raidītāju un uztvērēju.

Radaru veidi

Ir dažādi radari, kas ietver sekojošo.

Bistatiskais radars

Šāda veida radaru sistēma ietver Tx raidītāju un Rx uztvērēju, kas tiek sadalīts pa attālumu, kas ir līdzvērtīgs aplēstā objekta attālumam. Raidītāju un uztvērēju atrodas līdzīgā pozīcijā, un to sauc par klostera radaru, turpretī militārā aparatūra ļoti tālsatiksmes virsmā no gaisa un gaiss pret gaisu izmanto bistatisko radaru.

Doplera radars

Tas ir īpašs radaru veids, kas izmanto Doplera efektu, lai ģenerētu datu ātrumu attiecībā uz mērķi noteiktā attālumā. To var iegūt, raidot elektromagnētiskos signālus objekta virzienā, lai tas analizētu, kā objekta darbība ir ietekmējusi atgrieztā signāla frekvenci.

Šīs izmaiņas dos ļoti precīzus mērījumus objekta ātruma radiālajam komponentam attiecībā pret radaru. Šo radaru pielietojums ir saistīts ar dažādām nozarēm, piemēram, meteoroloģiju, aviāciju, veselības aprūpi utt.

Monopulsa radars

Šāda veida radaru sistēma salīdzina iegūto signālu, izmantojot blakus radara impulsu, kontrastējot signālu, kā novērots daudzos virzienos, citādi polarizējoties. Visizplatītākais monopulsa radara veids ir konusveida skenēšanas radars. Šāda veida radari novērtē atdevi no diviem veidiem, kā tieši izmērīt objekta pozīciju. Ir svarīgi atzīmēt, ka 1960. gadā izstrādātie radari ir monopulsi radari.

Pasīvais radars

Šāda veida radari galvenokārt ir paredzēti, lai pamanītu, kā arī sekotu mērķiem, apstrādājot indikācijas no apgaismojuma apkārtnē. Šie avoti ietver sakaru signālus, kā arī komerciālas apraides. Šī radara klasifikāciju var veikt vienā un tajā pašā bistatiskā radara kategorijā.

Instrumentu radars

Šie radari ir paredzēti lidaparātu, raķešu, raķešu utt. Testēšanai. Pēcapstrādes un reāllaika analīzē tie sniedz atšķirīgu informāciju, tostarp telpu, atrašanās vietu un laiku.

Laika radari

Tos izmanto, lai noteiktu virzienu un laika apstākļus, izmantojot radio signālus caur apļveida vai horizontālu polarizāciju. Laika apstākļu radara frekvences izvēle galvenokārt ir atkarīga no veiktspējas kompromisa starp vājināšanu, kā arī nokrišņu refekciju atmosfēras ūdens tvaika rezultātā. Daži radaru veidi galvenokārt ir paredzēti, lai izmantotu Doplera maiņas, lai aprēķinātu vēja ātrumu, kā arī dubultpolarizāciju, lai atpazītu nokrišņu veidus.

Kartes radars

Šos radarus galvenokārt izmanto, lai izpētītu lielu ģeogrāfisko apgabalu, lai izmantotu attālās uzrādes un ģeogrāfijas. Sintētiskās apertūras radara rezultātā tie ir ierobežoti ar diezgan nekustīgiem mērķiem. Ir dažas īpašas radaru sistēmas, kuras izmanto cilvēku atklāšanai pēc sienām, un tās ir vairāk atšķirīgas, salīdzinot ar tām, kuras atrodamas celtniecības materiālos.

Navigācijas radari

Parasti tie ir tādi paši, kā meklēt radarus, taču tie ir pieejami ar nelielu viļņu garumu, kas spēj atkārtoties no zemes un no akmeņiem. Tos parasti izmanto komerciālajos kuģos, kā arī tālsatiksmes lidmašīnās. Ir dažādi navigācijas radari, piemēram, jūras radari, kurus parasti izvieto uz kuģiem, lai izvairītos no sadursmes, kā arī navigācijas nolūkos.

Pulsa radars

Pulse RADAR nosūta lielas jaudas un augstfrekvences impulsus mērķa objektam. Tad tas gaida atbalss signālu no objekta, pirms tiek nosūtīts cits impulss. RADAR diapazons un izšķirtspēja ir atkarīga no impulsa atkārtošanās frekvences. Tas izmanto Doplera maiņas metodi.

RADAR kustīgo objektu noteikšanas princips, izmantojot Doplera nobīdi, darbojas uz to, ka atbalss signāli no stacionāriem objektiem ir vienā fāzē un tādējādi tiek atcelti, kamēr atbalss signāliem no kustīgiem objektiem fāzē būs dažas izmaiņas. Šie radari tiek iedalīti divos veidos.

Pulsa-Doplera

Tas pārraida augstu impulsu atkārtošanās frekvenci, lai izvairītos no Doplera neskaidrībām. Pārraidīto signālu un saņemto atbalss signālu sajauc detektorā, lai iegūtu Doplera nobīdi, un atšķirības signāls tiek filtrēts, izmantojot Doplera filtru, kur tiek noraidīti nevēlamie trokšņa signāli.

Pulsa dopleru RADAR blokshēma

Kustīgā mērķa rādītājs

Tas pārraida zemu impulsu atkārtošanās frekvenci, lai izvairītos no diapazona neskaidrībām. MTI RADAR sistēmā no objekta saņemtie atbalss signāli tiek novirzīti uz maisītāju, kur tos sajauc ar stabila lokālā oscilatora (STALO) signālu, lai radītu IF signālu.

Šis IF signāls tiek pastiprināts un pēc tam nodots fāzes detektoram, kur tā fāzi salīdzina ar Koherentā oscilatora (COHO) signāla fāzi un tiek radīts starpības signāls. Koherentajam signālam ir tāda pati fāze kā raidītāja signālam. Koherents signāls un STALO signāls tiek sajaukti un nodoti jaudas pastiprinātājam, kas tiek ieslēgts un izslēgts, izmantojot impulsa modulatoru.

MTI radars

Nepārtraukts vilnis

Nepārtraukta viļņa RADAR laikā netiek mērīts mērķa diapazons, bet gan diapazona maiņas ātrums, mērot atgriešanās signāla Doplera nobīdi. CW RADAR impulsu vietā izstaro elektromagnētisko starojumu. To pamatā izmanto ātruma mērīšana .

RF signāls un IF signāls tiek sajaukti maisītāja stadijā, lai ģenerētu lokālo oscilatora frekvenci. Pēc tam RF signāls tiek pārraidīts, un RADAR antena saņemto signālu veido RF frekvence plus Doplera nobīdes frekvence. Saņemtais signāls tiek sajaukts ar vietējā oscilatora frekvenci otrajā maisījuma posmā, lai ģenerētu IF frekvences signālu.

Šis signāls tiek pastiprināts un nodots trešajam maisījuma posmam, kur tas tiek sajaukts ar IF signālu, lai iegūtu signālu ar Doplera frekvenci. Šī Doplera frekvence vai Doplera nobīde dod mērķa diapazona maiņas ātrumu un tādējādi tiek mērīts mērķa ātrums.

Bloka diagramma, kurā redzams CW RADAR

Radara diapazona vienādojums

Radara diapazona vienādojumiem ir pieejamas dažādas versijas. Šeit šāds vienādojums ir viens no pamata veidiem tikai antenas sistēmai. Ja tiek pieņemts, ka objekts atrodas antenas signāla vidū, augstāko radara noteikšanas diapazonu var ierakstīt kā

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = Pārraides jauda

‘Pmin’ = minimālais nosakāms signāls

‘Λ’ = Pārraides viļņa garums

“3 fāžu motora tinumu diagramma ”

‘Σ’ = mērķa radara šķērsgriezums

‘Fo’ = frekvence Hz

‘G’ = antenas stiprinājums

‘C’ = Gaismas ātrums

Iepriekš minētajā vienādojumā mainīgie ir stabili, kā arī paļaujas uz radaru, izņemot mērķi, piemēram, RCS. Pārraides jaudas secība būs 1 mW (0 dBm) un antenas pieaugums aptuveni 100 (20 dB), ja ERP (efektīva izstarotā jauda) ir 20 dBm (100 mW). Vismazāk pamanāmo signālu secība ir pikovati, un transportlīdzekļa RCS var būt 100 kvadrātmetri.

Tātad ievades dati būs radara diapazona vienādojuma precizitāte. Pmin (minimālais pamanāmais signāls) galvenokārt ir atkarīgs no uztvērēja joslas platuma (B), F (trokšņa rādītāja), T (temperatūras) un nepieciešamās S / N attiecības (signāla un trokšņa attiecības).

Uztvērējs ar šauru joslas platumu būs atsaucīgāks, salīdzinot ar plašu BW uztvērēju. Trokšņa skaitli var definēt, jo tas ir aprēķins, cik lielu troksni uztvērējs var radīt signālam. Kad trokšņa rādītājs ir mazāks, troksnis būs mazāks, ko ierīce ziedo. Kad temperatūra paaugstinās, tas ietekmēs uztvērēja jutīgumu, palielinoties ieejas troksnim.

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

No iepriekš minētā vienādojuma

‘Pmin’ ir vismazāk nosakāms signāls

‘K’ ir Boltzmana konstante, piemēram, 1,38 x 10–23 (vats * sek / ° Kelvins)

‘T’ ir temperatūra (° Kelvin)

‘B’ ir uztvērēja joslas platums (Hz)

“F” ir trokšņa rādītājs (dB), trokšņa koeficients (attiecība)

(S / N) min = Vismaz S / N attiecība

Pieejamā i / p siltuma trokšņa jauda var būt proporcionāla kTB, kur ‘k’ ir Boltzmana konstante, ‘T’ ir temperatūra un ‘B’ ir uztvērēja trokšņa joslas platums hercos.

T = 62,33 ° F vai 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Iepriekš minēto radara diapazona vienādojumu var ierakstīt saņemtajai jaudai, piemēram, funkciju diapazonam paredzētajai pārraides jaudai, antenas pastiprinājumam, RCS un viļņa garumam.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

No iepriekš minētā vienādojuma

‘Prec’ ir saņemtā jauda

‘Pt’ ir raidīšanas jauda

‘Fo’ ir pārraides frekvence

‘Λ’ ir pārraides viļņa garums

‘G’ ir antenas stiprinājums

‘Σ’ ir radara šķērsgriezums

‘R’ ir diapazons

‘C’ ir gaismas ātrums

Pieteikumi

The radara pielietojums iekļaujiet sekojošo.

Militārie pielietojumi

Tam ir 3 galvenie pielietojumi militārajā jomā:

Gaisa aizsardzībā to izmanto mērķa noteikšanai, mērķa atpazīšanai un ieroča kontrolei (ieroča novirzīšana uz izsekotajiem mērķiem).
Raķešu sistēmā, lai vadītu ieroci.
Ienaidnieka atrašanās vietu noteikšana kartē.

Gaisa satiksmes kontrole

Tam ir 3 galvenās lietojumprogrammas gaisa satiksmes kontrolē:

Lai kontrolētu gaisa satiksmi lidostu tuvumā. Gaisa novērošanas RADAR tiek izmantots, lai noteiktu un parādītu lidmašīnas atrašanās vietu lidostas termināļos.
Lai vadītu lidmašīnu piezemēties sliktos laika apstākļos, izmantojot Precision Approach RADAR.
Skenēt lidostas virsmu lidmašīnu un sauszemes transportlīdzekļu atrašanās vietām

Attālā uzrāde

To var izmantot, lai novērotu planētas stāvokļa novērošanu vai novērošanu, kā arī jūras ledus novērošanu, lai nodrošinātu vienmērīgu kuģu maršrutu.

“kā izveidot bezvadu raidītāju ”

Virszemes satiksmes vadība

Ceļu policija to var izmantot arī, lai noteiktu transportlīdzekļa ātrumu, kontrolējot transportlīdzekļu kustību, brīdinot par citu transportlīdzekļu klātbūtni vai jebkādiem citiem šķēršļiem aiz tiem.

Kosmoss

Tam ir 3 galvenās lietojumprogrammas