El radar és un conjunt de mètodes científics i mitjans tècnics utilitzats per determinar les coordenades i característiques d'un objecte mitjançant ones de ràdio. L'objecte investigat sovint s'anomena objectiu de radar (o simplement objectiu).
Principi del radar
Els equips i instal·lacions de ràdio dissenyats per realitzar tasques de radar s'anomenen sistemes o dispositius de radar (radar o radar). Els fonaments bàsics del radar es basen en els fenòmens físics i propietats següents:
- En el medi de propagació, les ones de ràdio, que es troben objectes amb diferents propietats elèctriques, s'hi escampen. L'ona reflectida per l'objectiu (o la seva pròpia radiació) permet als sistemes de radar detectar i identificar l'objectiu.
- A llargues distàncies, se suposa que la propagació de les ones de ràdio és rectilínia, amb una velocitat constant en un medi conegut. Aquesta hipòtesi permet mesurar l'abast de l'objectiu i les seves coordenades angulars (amb un cert error).
- A partir de l'efecte Doppler, la freqüència del senyal reflectit rebut calcula la velocitat radial del punt de radiaciósobre RLU.
Antecedents històrics
La capacitat de reflexió de les ones de ràdio va ser assenyalada pel gran físic G. Hertz i l'enginyer elèctric rus A. S. Popov a finals del segle XIX. Segons una patent de l'any 1904, el primer radar va ser creat per l'enginyer alemany K. Hulmeier. L'aparell, que va anomenar telemobiloscopi, s'utilitzava als vaixells que llauraven el Rin. En relació amb el desenvolupament de la tecnologia de l'aviació, l'ús del radar semblava molt prometedor com a element de defensa aèria. La investigació en aquesta àrea va ser realitzada per experts destacats de molts països del món.
L'any 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, investigador del LEFI (Institut Electrofísic de Leningrad), va descriure el principi bàsic del radar en els seus treballs. Ell, en col·laboració amb els companys B. K. Shembel i V. V. Tsimbalin l'estiu de 1934 va demostrar un prototip d'instal·lació de radar que va detectar un objectiu a una altitud de 150 m a una distància de 600 m.
Tipus de radar
La naturalesa de la radiació electromagnètica de l'objectiu ens permet parlar de diversos tipus de radar:
- El radar passiu explora la seva pròpia radiació (tèrmica, electromagnètica, etc.) que genera objectius (coets, avions, objectes espacials).
- Activ amb una resposta activa es porta a terme si l'objecte està equipat amb el seu propi transmissor i interacció amb elles produeix d'acord amb l'algorisme "sol·licitud - resposta".
- L'actiu amb una resposta passiva implica l'estudi del senyal de ràdio secundari (reflectat). L'estació de radar en aquest cas consta d'un transmissor i un receptor.
- El radar semi-actiu és un cas especial d'actiu, en el cas que el receptor de la radiació reflectida es troba fora del radar (per exemple, és un element estructural d'un míssil orientador).
Cada espècie té els seus propis avantatges i desavantatges.
Mètodes i equips
Tots els mitjans de radar segons el mètode utilitzat es divideixen en radars de radiació contínua i polsada.
Els primers contenen un transmissor i un receptor de radiació, actuant de manera simultània i contínua. Segons aquest principi, es van crear els primers dispositius de radar. Un exemple d'aquest sistema és un radio altímetre (un dispositiu d'avió que determina la distància d'un avió a la superfície terrestre) o un radar conegut per tots els automobilistes per determinar la velocitat d'un vehicle.
En el mètode polsat, l'energia electromagnètica s'emet en polsos curts en pocs microsegons. Després de generar un senyal, l'estació només funciona per a la recepció. Després de capturar i registrar les ones de ràdio reflectides, el radar transmet un nou pols i els cicles es repeteixen.
Modes de funcionament del radar
Hi ha dos modes principals de funcionament de les estacions i dispositius de radar. El primer és l'exploració espacial. Es realitza d'acord amb un estrictesistema. Amb una revisió seqüencial, el moviment del feix del radar pot ser de naturalesa circular, espiral, cònica i sectorial. Per exemple, una matriu d'antenes pot girar lentament en cercle (en azimut) mentre explora simultàniament en elevació (inclinant cap amunt i cap avall). Amb l'exploració paral·lela, la revisió es realitza mitjançant un feix de feixos de radar. Cadascun té el seu propi receptor, s'estan processant diversos fluxos d'informació alhora.
El mode de seguiment implica una directivitat constant de l'antena a l'objecte seleccionat. Per girar-lo, segons la trajectòria d'un objectiu en moviment, s'utilitzen sistemes especials de seguiment automàtic.
Algorisme per determinar l'abast i la direcció
La velocitat de propagació de les ones electromagnètiques a l'atmosfera és de 300 mil km/s. Per tant, coneixent el temps que passa el senyal d'emissió per cobrir la distància des de l'estació fins a l'objectiu i tornar, és fàcil calcular la distància de l'objecte. Per fer-ho, cal registrar amb precisió l'hora d'enviament del pols i el moment de recepció del senyal reflectit.
Per obtenir informació sobre la ubicació de l'objectiu, s'utilitza un radar molt direccional. La determinació de l'azimut i l'elevació (elevació o elevació) d'un objecte es fa mitjançant una antena amb un feix estret. Els radars moderns utilitzen matrius d'antenes en fase (PAR) per a això, capaços d'establir un feix més estret i caracteritzats per una gran velocitat de rotació. Per regla general, el procés d'exploració espacial es realitza amb almenys dos feixos.
Paràmetres principals del sistema
DeLes característiques tàctiques i tècniques dels equips depenen en gran mesura de l'eficiència i la qualitat de les tasques.
Els indicadors tàctics del radar inclouen:
- Visualitza l'àrea limitada pel rang mínim i màxim de detecció de l'objectiu, l'azimut i els angles d'elevació permesos.
- Resolució en abast, azimut, elevació i velocitat (la capacitat de determinar els paràmetres dels objectius propers).
- Precisió de mesura, que es mesura per la presència d'errors greus, sistemàtics o aleatoris.
- Fiabilitat i immunitat al soroll.
- Grau d'automatització per extreure i processar el flux de dades entrant.
Les característiques tàctiques especificades s'estableixen quan es dissenyen dispositius mitjançant determinats paràmetres tècnics, com ara:
- freqüència portadora i modulació de les oscil·lacions generades;
- patrons d'antena;
- poder dels dispositius de transmissió i recepció;
- Dimensions totals i pes del sistema.
De guàrdia
El radar és una eina universal àmpliament utilitzada en l'economia militar, científica i nacional. Les àrees d'ús estan en expansió constant gràcies al desenvolupament i millora de mitjans tècnics i tecnologies de mesura.
L'ús del radar a la indústria militar ens permet resoldre les tasques importants de revisar i controlar l'espai, detectar objectius mòbils aeri, terrestres i aquàtics. Senseradars, és impossible imaginar equips que serveixen com a suport d'informació dels sistemes de navegació i sistemes de control de trets.
El radar militar és el component bàsic del sistema d'avís estratègic de míssils i la defensa integrada de míssils.
Ràdioastronomia
Enviades des de la superfície de la terra, les ones de ràdio també es reflecteixen des d'objectes de l'espai proper i llunyà, així com des d'objectius propers a la Terra. Molts objectes espacials no es van poder investigar completament només amb l'ús d'instruments òptics, i només l'ús de mètodes de radar en astronomia va permetre obtenir informació rica sobre la seva naturalesa i estructura. El radar passiu per a l'exploració lunar va ser utilitzat per primera vegada pels astrònoms nord-americans i hongaresos el 1946. Gairebé a la mateixa època, també es van rebre accidentalment senyals de ràdio de l'espai exterior.
En els radiotelescopis moderns, l'antena receptora té la forma d'un gran bol esfèric còncau (com el mirall d'un reflector òptic). Com més gran sigui el seu diàmetre, més feble serà el senyal que l'antena podrà rebre. Sovint, els radiotelescopis funcionen d'una manera complexa, combinant no només dispositius situats a prop els uns dels altres, sinó també situats en diferents continents. Entre les tasques més importants de la radioastronomia moderna hi ha l'estudi de púlsars i galàxies amb nuclis actius, l'estudi del medi interestel·lar.
Ús civil
En agricultura i silvicultura, radarEls dispositius són indispensables per obtenir informació sobre la distribució i la densitat de les masses vegetals, estudiar l'estructura, els paràmetres i els tipus de sòls i la detecció oportuna d'incendis. En geografia i geologia, el radar s'utilitza per realitzar treballs topogràfics i geomorfològics, determinar l'estructura i composició de les roques i buscar dipòsits minerals. En hidrologia i oceanografia, els mètodes de radar s'utilitzen per controlar l'estat de les principals vies fluvials del país, la coberta de neu i gel, i mapejar la línia de costa.
Radar és un assistent indispensable per als meteoròlegs. El radar pot esbrinar fàcilment l'estat de l'atmosfera a una distància de desenes de quilòmetres i, analitzant les dades obtingudes, es fa una previsió dels canvis en les condicions meteorològiques en una zona concreta.
Perspectives de desenvolupament
Per a una estació de radar moderna, el principal criteri d'avaluació és la relació entre eficiència i qualitat. L'eficiència es refereix a les característiques de rendiment generalitzades dels equips. Crear un radar perfecte és una tasca complexa d'enginyeria i científica i tècnica, la implementació de la qual només és possible amb l'ús dels últims assoliments en electromecànica i electrònica, informàtica i tecnologia informàtica, energia.
Segons les previsions dels experts, en un futur proper, les principals unitats funcionals de les estacions de diversos nivells de complexitat i finalitat seran matrius en fase actives d'estat sòlid (matrius d'antenes en fase), que converteixen els senyals analògics en digitals.. DesenvolupamentEl complex informàtic automatitzarà completament el control i les funcions bàsiques del radar, proporcionant a l'usuari final una anàlisi exhaustiva de la informació rebuda.
