Putem observa diferite obiecte din întreaga lume. În mod similar, detectarea și distanța radio de tip radar este folosită pentru a asista piloții în timp ce zboară prin ceață, deoarece pilotul nu poate observa acolo unde călătoresc. Radarul folosit în avioane este similar cu o lanternă care funcționează cu unde radio în locul luminii. Avionul transmite un semnal radar intermitent și ascultă orice indicație a semnalului respectiv de la obiecte din apropiere. Odată ce indicațiile sunt observate, atunci avionul identifică ceva apropiat și folosește timpul necesar indicațiilor pentru a descoperi cât de departe este. Acest articol discută o imagine de ansamblu asupra radarului și funcționării acestuia.

Cine a inventat radarul?

Similar cu mai multe invenții, sistemul radar nu este ușor să acorde credit unei persoane, deoarece a fost rezultatul unei lucrări anterioare privind proprietățile electromagnetic radiații pentru accesibilitatea a numeroase dispozitive electronice. Problema principală îngrijorare este mai complicată de ascunderea intimității militare sub care tehnicile de localizare radio au fost examinate în diferite țări în primele zile ale celui de-al doilea război mondial.

Scriitorul acestei revizuiri a concluzionat în cele din urmă că, atunci când sistemul radar este un caz clar de creare directă, nota lui Robert Watson-Watt cu privire la detectarea și localizarea avioanelor prin metode radio publicată imediat acum 50 de ani. Deci a fost cea mai semnificativă publicație solitară din acest domeniu. Realizarea britanică în lupta Marii Britanii a alocat mult extinderii unui sistem radar care a inclus creșterea tehnică cu fezabilitate operațională.

Ce este un sistem radar?

RADAR înseamnă Detectare radio și Ranging System. Este practic un sistem electromagnetic folosit pentru a detecta locația și distanța unui obiect de la punctul în care este plasat RADAR-ul. Funcționează prin radierea energiei în spațiu și monitorizarea ecoului sau semnalului reflectat de la obiecte. Funcționează în gama UHF și microunde.

Un radar este un senzor electromagnetic, folosit pentru a observa, urmări, localiza și identifica diferite obiecte care se află la anumite distanțe. Funcționarea radarului este că transmite energie electromagnetică în direcția țintelor pentru a observa ecourile și se întoarce de la acestea. Aici țintele nu sunt altceva decât nave, avioane, corpuri astronomice, vehicule auto, nave spațiale, ploaie, păsări, insecte etc. În loc să observe locația și viteza țintei, obține, de asemenea, forma și dimensiunea lor uneori.

Principalul obiectiv al radarului în comparație cu dispozitivele de detectare cu infraroșu și optice este de a descoperi ținte îndepărtate în condiții climatice dificile și de a determina distanța, raza de acțiune, prin precizie. Radarul are propriul său transmițător, cunoscut ca o sursă de iluminare pentru plasarea țintelor. În general, funcționează în zona de microunde a spectrului electromagnetic care este calculat în hertz atunci când frecvențele se extind de la 400 MHz la 40 GHz. Componentele esențiale care sunt utilizate în radar

Radarul suferă o dezvoltare rapidă în anii 1930-40 pentru a atinge cerințele militare. Este încă utilizat pe scară largă prin intermediul forțelor armate, oriunde s-au creat mai multe progrese tehnologice. În același timp, radarul este, de asemenea, utilizat în aplicații civile, în special în controlul traficului aerian, observarea vremii, navigarea navei, mediu, detectarea din zone îndepărtate, observarea planetei, măsurarea vitezei în aplicații industriale, supravegherea spațiului, aplicarea legii etc.

Principiul de funcționare

principiul de funcționare a radarului este foarte simplu, deoarece transmite puterea electromagnetică, precum și examinează energia returnată înapoi la țintă. Dacă semnalele returnate sunt recepționate din nou în poziția sursei lor, atunci există un obstacol în calea transmisiei. Acesta este principiul de funcționare al radarului.

Bazele radarului

Sistemul RADAR constă în general dintr-un emițător care produce un semnal electromagnetic care este radiat în spațiu de o antenă. Când acest semnal lovește un obiect, acesta este reflectat sau reradiat în multe direcții. Acest semnal reflectat sau ecou este primit de antena radar care îl livrează receptorului, unde este procesat pentru a determina statisticile geografice ale obiectului.

Intervalul este determinat prin calcularea timpului luat de semnal pentru a călători de la RADAR la țintă și înapoi. Locația țintei este măsurată în unghi, de la direcția semnalului de ecou de amplitudine maximă, spre care antena indică. Pentru a măsura raza și locația obiectelor în mișcare, se utilizează efectul Doppler.

Părțile esențiale ale acestui sistem includ următoarele.

Un transmițător: Poate fi un amplificator de putere ca un Klystron, un tub de călătorie sau un oscilator de putere ca un magnetron. Semnalul este mai întâi generat folosind un generator de formă de undă și apoi amplificat în amplificatorul de putere.
Ghiduri de undă: Ghidurile de undă sunt linii de transmisie pentru transmiterea semnalelor RADAR.
Antenă: Antena utilizată poate fi un reflector parabolic, tablouri planare sau tablouri fazate direcționate electronic.
Duplexer: Un duplexer permite ca antena să fie utilizată ca emițător sau receptor. Poate fi un dispozitiv gazos care ar produce un scurtcircuit la intrarea în receptor atunci când emițătorul funcționează.
Receptor: Poate fi un receptor supereterodin sau orice alt receptor care constă dintr-un procesor care procesează semnalul și îl detectează.
Decizie prag: Ieșirea receptorului este comparată cu un prag pentru a detecta prezența oricărui obiect. Dacă ieșirea este sub orice prag, se presupune prezența zgomotului.

Cum utilizează Radar Radio?

Odată ce radarul este plasat pe o navă sau avion, atunci necesită un set esențial similar de componente pentru a produce semnale radio, a le transmite în spațiu și a le primi prin ceva și, în cele din urmă, a afișa informațiile pentru a le înțelege. Un magnetron este un fel de dispozitiv, folosit pentru a genera semnale radio care sunt utilizate prin radio. Aceste semnale sunt similare semnalelor luminoase, deoarece călătoresc cu aceeași viteză, dar semnalele lor sunt mult mai lungi, cu frecvențe mai mici.

Lungimea de undă a semnalelor luminoase este de 500 nanometri, în timp ce semnalele radio utilizate de radar variază în mod normal de la centimetri la metri. Într-un spectru electromagnetic, atât semnalele precum radioul, cât și lumina sunt realizate cu modele variabile de energie magnetică și electrică în aer. Magnetronul din radar generează microunde la fel ca un cuptor cu microunde. Principala disparitate este că magnetronul din radar trebuie să transmită semnalele de câteva mile, mai degrabă decât doar pe distanțe mici, deci este mai puternic și mult mai mare.

Ori de câte ori semnalele radio au fost transmise, atunci o antenă funcționează ca un emițător pentru a le transmite în aer. În general, forma antenei este îndoită, astfel încât să concentreze în principal semnalele într-un semnal exact și îngust, totuși antenele radar se învârt, de asemenea, în mod normal, astfel încât să poată observa acțiuni pe o zonă imensă.

Semnalele radio se deplasează afară din antenă cu o viteză de 300.000 km pe secundă până când lovesc ceva și unii dintre ei se întorc înapoi la antenă. Într-un sistem radar, există un dispozitiv esențial și anume un duplexor. Acest dispozitiv este folosit pentru a face schimbarea antenei dintr-o parte în alta între un emițător și un receptor.

Tipuri de radar

Există diferite tipuri de radare care includ următoarele.

Radar bistatic

Acest tip de sistem radar include un transmițător Tx și un receptor Rx care este împărțit printr-o distanță care este echivalentă cu distanța obiectului estimat. Transmițătorul și receptorul sunt situate într-o poziție similară se numește radar monahal, în timp ce suprafața cu rază foarte mare de acțiune și hardware-ul militar aer-aer utilizează radarul bistatic.

Radar Doppler

Este un tip special de radar care folosește efectul Doppler pentru a genera viteza datelor referitoare la o țintă la o anumită distanță. Acest lucru poate fi obținut prin transmiterea semnalelor electromagnetice în direcția unui obiect, astfel încât să analizeze modul în care acțiunea obiectului a afectat frecvența semnalului returnat.

Această modificare va oferi măsurători foarte precise pentru componenta radială a vitezei unui obiect în relația cu radarul. Aplicațiile acestor radare implică diferite industrii precum meteorologia, aviația, asistența medicală etc.

Radar Monopulse

Acest tip de sistem radar compară semnalul obținut folosind un anumit impuls radar de lângă acesta, contrastând semnalul așa cum se observă în numeroase direcții, altfel polarizări. Cel mai frecvent tip de radar monopuls este radarul de scanare conic. Acest tip de radar evaluează revenirea din două moduri de măsurare directă a poziției obiectului. Este semnificativ de remarcat faptul că radarele dezvoltate în anul 1960 sunt radare monopulse.

Radar pasiv

Acest tip de radar este conceput în principal pentru a observa și a urmări țintele prin procesarea indicațiilor de iluminare din împrejurimi. Aceste surse cuprind semnale de comunicare, precum și emisiuni comerciale. Clasificarea acestui radar se poate face în aceeași categorie de radar bistatic.

Instrumentare Radar

Aceste radare sunt proiectate pentru testarea aeronavelor, rachetelor, rachetelor etc. Ele oferă informații diferite, inclusiv spațiu, poziție și timp, atât în analiza post-procesării, cât și în timp real.

Radare meteo

Acestea sunt utilizate pentru a detecta direcția și vremea utilizând semnale radio prin polarizare circulară sau orizontală. Alegerea frecvenței radarului meteo depinde în principal de un compromis de performanță între atenuare, precum și de refecția precipitațiilor ca rezultat al aburului de apă atmosferic. Unele tipuri de radare sunt concepute în principal pentru a utiliza schimbări Doppler pentru a calcula viteza vântului, precum și polarizarea duală pentru a recunoaște tipurile de precipitații.

Cartarea radarului

Aceste radare sunt utilizate în principal pentru a examina o zonă geografică extinsă pentru aplicațiile de teledetecție și geografie. Ca urmare a radarului cu diafragmă sintetică, acestea sunt limitate la ținte destul de staționare. Există unele sisteme radar folosite special pentru detectarea oamenilor după pereți, care sunt mai diferite în comparație cu cele găsite în materialele de construcție.

Radare de navigație

În general, acestea sunt aceleași pentru a căuta radare, dar sunt disponibile cu lungimi de undă mici, care sunt capabile să se replice de la sol și de la pietre. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit pe navele comerciale, precum și pe avioanele pe distanțe lungi. Există diferite radare de navigație, cum ar fi radarele marine, care sunt plasate în mod obișnuit pe nave pentru a evita o coliziune, precum și scopuri de navigație.

RADAR pulsat

RADAR-ul pulsat trimite impulsuri de mare putere și frecvență înaltă către obiectul țintă. Apoi așteaptă semnalul de ecou de la obiect înainte de a fi trimis un alt impuls. Gama și rezoluția RADAR depind de frecvența de repetare a pulsului. Folosește metoda de deplasare Doppler.

Principiul detectării RADAR a obiectelor în mișcare utilizând schimbarea Doppler funcționează pe faptul că semnalele de ecou de la obiectele staționare se află în aceeași fază și, prin urmare, sunt anulate, în timp ce semnalele de ecou de la obiectele în mișcare vor avea unele modificări în fază. Aceste radare sunt clasificate în două tipuri.

Pulse-Doppler

Transmite frecvență mare de repetare a pulsului pentru a evita ambiguitățile Doppler. Semnalul transmis și semnalul de ecou recepționat sunt amestecate într-un detector pentru a obține schimbarea Doppler, iar semnalul diferenței este filtrat folosind un filtru Doppler unde semnalele de zgomot nedorite sunt respinse.

Diagrama bloc a RADARului Doppler Pulsat

Indicator țintă în mișcare

Transmite frecvența de repetare a pulsului scăzută pentru a evita ambiguitățile domeniului. Într-un sistem MTI RADAR, semnalele de ecou primite de la obiect sunt direcționate către mixer, unde sunt amestecate cu semnalul de la un oscilator local stabil (STALO) pentru a produce semnalul IF.

Acest semnal IF este amplificat și apoi dat detectorului de fază unde faza sa este comparată cu faza semnalului de la oscilatorul coerent (COHO) și se produce semnalul diferențial. Semnalul coerent are aceeași fază ca și semnalul emițătorului. Semnalul coerent și semnalul STALO sunt amestecate și date amplificatorului de putere care este pornit și oprit folosind modulatorul de impulsuri.

Radar MTI

Unda continua

RADAR-ul cu undă continuă nu măsoară intervalul țintei, ci mai degrabă rata de schimbare a intervalului, măsurând deplasarea Doppler a semnalului de întoarcere. Într-un radar CW radiația electromagnetică este emisă în locul impulsurilor. Este practic folosit pentru măsurarea vitezei .

Semnalul RF și semnalul IF sunt amestecate în etapa mixerului pentru a genera frecvența oscilatorului local. Semnalul RF este apoi transmis semnal și semnalul primit de antena RADAR constă din frecvența RF plus frecvența de deplasare Doppler. Semnalul recepționat este amestecat cu frecvența oscilatorului local în a doua etapă de amestec pentru a genera semnalul de frecvență IF.

Acest semnal este amplificat și dat la cel de-al treilea stadiu de amestec, unde este amestecat cu semnalul IF pentru a obține semnalul cu frecvență Doppler. Această frecvență Doppler sau deplasarea Doppler oferă rata de schimbare a gamei țintei și astfel se măsoară viteza țintei.

Diagrama bloc care afișează CW RADAR

Ecuația radarului

Există diferite tipuri de versiuni disponibile pentru ecuațiile radarului. Aici, următoarea ecuație este unul dintre tipurile fundamentale pentru un singur sistem de antenă. Când se presupune că obiectul se află în mijlocul semnalului antenei, atunci cel mai mare domeniu de detectare a radarului poate fi scris ca

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = transmite puterea

„Pmin” = semnal minim detectabil

‘Λ’ = transmite lungimea de undă

“cum funcționează transformatorul ”

‘Σ’ = Secțiunea transversală a radarului țintă

‘Fo’ = Frecvența în Hz

‘G’ = Câștigul unei antene

‘C’ = viteza luminii

În ecuația de mai sus, variabilele sunt stabile, precum și se bazează pe radar, în afară de țintă, cum ar fi RCS. Ordinea puterii de transmisie va fi de 1 mW (0 dBm) și câștigul antenei de aproximativ 100 (20 dB) pentru un ERP (putere radiată eficientă) de 20 dBm (100 mW). Ordinea semnalelor cel mai puțin vizibile sunt picowatti, iar RCS pentru un vehicul ar putea fi de 100 de metri pătrați.

Deci, exactitatea ecuației radarului va fi datele de intrare. Pmin (semnal minim vizibil) depinde în principal de lățimea de bandă a receptorului (B), F (cifra de zgomot), T (temperatura) și raportul S / N necesar (raportul semnal-zgomot).

Un receptor cu lățime de bandă îngustă va fi mai receptiv în comparație cu un receptor BW larg. Cifra de zgomot poate fi definită deoarece este un calcul al cantității de zgomot pe care receptorul îl poate contribui la un semnal. Când cifra de zgomot este mai mică, atunci zgomotul va fi mai mic pe care dispozitivul îl donează. Când temperatura crește, aceasta va afecta sensibilitatea receptorului prin zgomotul crescut de intrare.

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

Din ecuația de mai sus,

„Pmin” este semnalul cel mai puțin detectabil

„K” este constanta lui Boltzmann ca 1,38 x 10-23 (Watt * sec / ° Kelvin)

„T” este o temperatură (° Kelvin)

„B” este lățimea de bandă a unui receptor (Hz)

„F” este figura de zgomot (dB), factorul de zgomot (raport)

(S / N) min = Raport S / N cel mai mic

Puterea de zgomot termic i / p disponibilă poate fi proporțională cu kTB oriunde „k” este constanta lui Boltzmann, „T” este temperatura și „B” este lățimea de bandă a zgomotului receptorului în hertz.

T = 62,33 ° F sau 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Ecuația intervalului radar de mai sus poate fi scrisă pentru puterea primită, cum ar fi o gamă de funcții pentru o putere de transmisie furnizată, câștigul antenei, RCS și lungimea de undă.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Din ecuația de mai sus,

„Prec” este puterea primită

„Pt” este puterea de transmisie

„Fo” este frecvența de transmisie

„Λ” este lungimea de undă de transmisie

„G” este câștigul unei antene

„Σ” este secțiunea transversală a radarului

„R” este gama

„C” este viteza luminii

Aplicații

aplicații ale radarului include următoarele.

Aplicații militare

Are 3 aplicații majore în domeniul militar:

În apărarea aeriană, este utilizat pentru detectarea țintelor, recunoașterea țintelor și controlul armelor (direcționarea armei către țintele urmărite).
Într-un sistem de rachete pentru a ghida arma.
Identificarea locațiilor inamice pe hartă.

Controlul traficului aerian

Are 3 aplicații majore în controlul traficului aerian:

Pentru a controla traficul aerian din apropierea aeroporturilor. RADAR de supraveghere aeriană este utilizat pentru a detecta și afișa poziția aeronavei în terminalele aeroportului.
Pentru a ghida aeronava să aterizeze pe vreme rea folosind Precision Approach RADAR.
Pentru a scana suprafața aeroportului pentru a găsi poziția aeronavelor și a vehiculelor terestre

Teledetecție

Poate fi folosit pentru a observa sau a observa pozițiile planetare și pentru a monitoriza gheața marină pentru a asigura o rută lină pentru nave.

“schema tabloului de control al aragazului cu peleți ”

Controlul traficului la sol

Poate fi folosit și de poliția rutieră pentru a determina viteza vehiculului, controlând mișcarea vehiculelor, dând avertismente cu privire la prezența altor vehicule sau a oricăror alte obstacole în spatele lor.

Spaţiu

Are 3 aplicații majore