رادار مجموعه ای از روش های علمی و ابزارهای فنی است که برای تعیین مختصات و خصوصیات یک جسم از طریق امواج رادیویی استفاده می شود. شی مورد بررسی اغلب به عنوان یک هدف راداری (یا به سادگی یک هدف) نامیده می شود.
اصل رادار
تجهیزات و امکانات رادیویی که برای انجام وظایف راداری طراحی شده اند، سیستم ها یا دستگاه های راداری (رادار یا رادار) نامیده می شوند. اصول اولیه رادار بر اساس پدیده‌ها و ویژگی‌های فیزیکی زیر است:
- در محیط انتشار، امواج رادیویی، اجسامی با خواص الکتریکی متفاوت بر روی آنها پراکنده می شوند. موج منعکس شده از هدف (یا تشعشعات خود) به سیستم های رادار اجازه می دهد تا هدف را شناسایی و شناسایی کنند.
- در فواصل دور، انتشار امواج رادیویی به صورت مستطیل و با سرعت ثابت در یک محیط شناخته شده فرض می شود. این فرض اندازه گیری برد تا هدف و مختصات زاویه ای آن (با یک خطای مشخص) را ممکن می سازد.
- بر اساس اثر داپلر، فرکانس سیگنال منعکس شده دریافتی، سرعت شعاعی نقطه تابش را محاسبه می کند.در مورد RLU.
پیشینه تاریخی
توانایی امواج رادیویی برای بازتاب توسط فیزیکدان بزرگ G. Hertz و مهندس برق روسی A. S. پوپوف در پایان قرن نوزدهم. طبق یک حق اختراع به تاریخ 1904، اولین رادار توسط مهندس آلمانی K. Hulmeier ساخته شد. این وسیله که او آن را تله موبایلوسکوپ نامید، در کشتی هایی که رود راین را شخم می زدند، استفاده می شد. در ارتباط با توسعه فناوری هوانوردی، استفاده از رادار به عنوان یک عنصر دفاع هوایی بسیار امیدوار کننده به نظر می رسید. تحقیقات در این زمینه توسط کارشناسان برجسته بسیاری از کشورهای جهان انجام شد.
در سال 1932، Pavel Kondratievich Oshchepkov، محقق LEFI (موسسه الکتروفیزیک لنینگراد)، اصل اساسی رادار را در آثار خود شرح داد. وی با همکاری همکاران B. K. Shembel و V. V. Tsimbalin در تابستان 1934 نمونه اولیه نصب راداری را نشان داد که هدفی را در ارتفاع 150 متری در فاصله 600 متری شناسایی کرد.
انواع رادار
ماهیت تابش الکترومغناطیسی هدف به ما امکان می دهد از چندین نوع رادار صحبت کنیم:
- رادار غیرفعال تشعشعات خود (حرارتی، الکترومغناطیسی و غیره) را کاوش می کند که اهدافی را تولید می کند (موشک، هواپیما، اشیاء فضایی).
- فعال با پاسخ فعال در صورتی انجام می شود که جسم به فرستنده و تعامل خود با آن مجهز باشد.طبق الگوریتم "درخواست - پاسخ" رخ می دهد.
- فعال با پاسخ غیرفعال شامل مطالعه سیگنال رادیویی ثانویه (بازتاب شده) است. ایستگاه رادار در این مورد از یک فرستنده و یک گیرنده تشکیل شده است.
- رادار نیمه فعال یک مورد خاص از فعال است، در مواردی که گیرنده تابش منعکس شده در خارج از رادار قرار دارد (به عنوان مثال، این عنصر ساختاری یک موشک خانگی است).
هر گونه مزایا و معایب خاص خود را دارد.
روش ها و تجهیزات
همه وسایل رادار با توجه به روش مورد استفاده به رادارهای تابش پیوسته و پالسی تقسیم می شوند.
اولی حاوی یک فرستنده و یک گیرنده تابش است که به طور همزمان و پیوسته عمل می کنند. بر اساس این اصل، اولین دستگاه های رادار ایجاد شد. نمونه ای از چنین سیستمی ارتفاع سنج رادیویی (دستگاه هواپیما که فاصله هواپیما از سطح زمین را تعیین می کند) یا راداری است که برای همه رانندگان برای تعیین سرعت وسیله نقلیه شناخته شده است.
در روش پالسی، انرژی الکترومغناطیسی در پالس های کوتاه در عرض چند میکروثانیه ساطع می شود. پس از تولید سیگنال، ایستگاه فقط برای دریافت کار می کند. رادار پس از گرفتن و ثبت امواج رادیویی منعکس شده، یک پالس جدید ارسال می کند و چرخه ها تکرار می شوند.
حالت های عملکرد رادار
دو حالت اصلی کار ایستگاه ها و دستگاه های رادار وجود دارد. اولین مورد اسکن فضا است. این بر اساس یک سخت انجام می شودسیستم. با یک بررسی متوالی، حرکت پرتو رادار می تواند ماهیت دایره ای، مارپیچی، مخروطی، مقطعی داشته باشد. به عنوان مثال، یک آرایه آنتن می تواند به آرامی در یک دایره (در آزیموت) بچرخد در حالی که به طور همزمان در ارتفاع (بالا و پایین کج شدن) اسکن می شود. با اسکن موازی، بررسی توسط پرتوی از پرتوهای رادار انجام می شود. هر یک گیرنده خاص خود را دارد، چندین جریان اطلاعات به طور همزمان در حال پردازش هستند.
حالت ردیابی
دلالت بر جهت دهی ثابت آنتن به شی انتخاب شده دارد. برای چرخاندن آن، با توجه به مسیر حرکت یک هدف متحرک، از سیستم‌های ردیابی خودکار ویژه استفاده می‌شود.
الگوریتم تعیین برد و جهت
سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در جو 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است. بنابراین، با دانستن زمان صرف شده توسط سیگنال پخش برای پوشش فاصله ایستگاه تا هدف و برگشت، می توان به راحتی فاصله جسم را محاسبه کرد. برای این کار باید زمان ارسال پالس و لحظه دریافت سیگنال منعکس شده را به صورت دقیق ثبت کرد.
برای به دست آوردن اطلاعات در مورد محل هدف، از رادار بسیار جهت دار استفاده می شود. تعیین آزیموت و ارتفاع (ارتفاع یا ارتفاع) یک جسم توسط یک آنتن با یک پرتو باریک انجام می شود. رادارهای مدرن برای این کار از آرایه های آنتن فازی (PAR) استفاده می کنند که قادر به تنظیم یک پرتو باریکتر هستند و با سرعت چرخش بالا مشخص می شوند. به عنوان یک قاعده، فرآیند اسکن فضا توسط حداقل دو پرتو انجام می شود.
پارامترهای اصلی سیستم
ازمشخصات تاکتیکی و فنی تجهیزات تا حد زیادی به کارایی و کیفیت وظایف بستگی دارد.
شاخص های تاکتیکی رادار عبارتند از:
- مشاهده منطقه محدود شده توسط حداقل و حداکثر محدوده تشخیص هدف، زاویه مجاز و زاویه ارتفاع.
- رزولوشن در برد، آزیموت، ارتفاع و سرعت (قابلیت تعیین پارامترهای اهداف نزدیک).
- دقت اندازه‌گیری، که با وجود خطاهای فاحش، سیستماتیک یا تصادفی اندازه‌گیری می‌شود.
- ایمنی در برابر صدا و قابلیت اطمینان.
- درجه اتوماسیون برای استخراج و پردازش جریان داده های ورودی.
ویژگی‌های تاکتیکی مشخص هنگام طراحی دستگاه‌ها از طریق پارامترهای فنی خاص تعیین می‌شوند، از جمله:
- فرکانس حامل و مدولاسیون نوسانات ایجاد شده؛
- الگوهای آنتن؛
- قدرت دستگاه های ارسال و دریافت؛
- ابعاد و وزن کلی سیستم.
در حال انجام
رادار یک ابزار جهانی است که به طور گسترده در ارتش، علم و اقتصاد ملی استفاده می شود. زمینه های استفاده به دلیل توسعه و بهبود ابزارهای فنی و فن آوری های اندازه گیری به طور پیوسته در حال گسترش است.
استفاده از رادار در صنایع نظامی به ما این امکان را می دهد تا وظایف مهم بازبینی و کنترل فضا، شناسایی اهداف متحرک هوایی، زمینی و آبی را حل کنیم. بدونرادارها، تصور تجهیزاتی که برای پشتیبانی اطلاعاتی سیستم‌های ناوبری و سیستم‌های کنترل تیراندازی خدمت می‌کنند، غیرممکن است.
رادار نظامی جزء اصلی سیستم هشدار موشکی استراتژیک و دفاع موشکی یکپارچه است.
نجوم رادیویی
ارسال شده از سطح زمین، امواج رادیویی نیز از اجسام در فضای دور و نزدیک و همچنین از اهداف نزدیک به زمین منعکس می شوند. بسیاری از اجرام فضایی را نمی توان تنها با استفاده از ابزارهای نوری به طور کامل مورد بررسی قرار داد و تنها استفاده از روش های راداری در نجوم امکان به دست آوردن اطلاعات غنی در مورد ماهیت و ساختار آنها را فراهم کرد. رادار غیرفعال برای اکتشاف ماه برای اولین بار توسط ستاره شناسان آمریکایی و مجارستانی در سال 1946 استفاده شد. تقریباً در همان زمان، سیگنال‌های رادیویی از فضای بیرونی نیز به طور تصادفی دریافت شدند.
در تلسکوپ های رادیویی مدرن، آنتن گیرنده به شکل یک کاسه کروی مقعر بزرگ (مانند آینه بازتابنده نوری) است. هرچه قطر آن بیشتر باشد، سیگنال ضعیف تری آنتن می تواند دریافت کند. اغلب، تلسکوپ‌های رادیویی به شیوه‌ای پیچیده کار می‌کنند و نه تنها دستگاه‌هایی را که در نزدیکی یکدیگر قرار دارند، بلکه در قاره‌های مختلف نیز ترکیب می‌کنند. از جمله مهم ترین وظایف نجوم رادیویی مدرن، مطالعه تپ اخترها و کهکشان های دارای هسته فعال، مطالعه محیط بین ستاره ای است.
استفاده مدنی
در کشاورزی و جنگلداری، راداردستگاه ها برای به دست آوردن اطلاعات در مورد توزیع و تراکم توده های گیاهی، مطالعه ساختار، پارامترها و انواع خاک ها و تشخیص به موقع آتش سوزی ضروری هستند. در جغرافیا و زمین شناسی از رادار برای انجام کارهای توپوگرافی و ژئومورفولوژی، تعیین ساختار و ترکیب سنگ ها و جستجوی ذخایر معدنی استفاده می شود. در هیدرولوژی و اقیانوس شناسی، از روش های راداری برای نظارت بر وضعیت آبراه های اصلی کشور، پوشش برف و یخ و نقشه برداری از خط ساحلی استفاده می شود.
رادار یک دستیار ضروری برای هواشناسان است. رادار به راحتی می تواند در فاصله ده ها کیلومتری به وضعیت جو پی ببرد و با تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده، تغییرات شرایط آب و هوایی در یک منطقه خاص را پیش بینی می کند.
چشم انداز توسعه
برای یک ایستگاه راداری مدرن، معیار اصلی ارزیابی نسبت کارایی و کیفیت است. کارایی به ویژگی های عملکرد تعمیم یافته تجهیزات اشاره دارد. ایجاد یک رادار کامل یک کار پیچیده مهندسی و علمی و فنی است که اجرای آن تنها با استفاده از آخرین دستاوردهای الکترومکانیک و الکترونیک، انفورماتیک و فناوری کامپیوتر، انرژی امکان پذیر است.
طبق پیش‌بینی کارشناسان، در آینده نزدیک، واحدهای عملکردی اصلی ایستگاه‌ها با سطوح مختلف پیچیدگی و هدف، آرایه‌های فازی فعال حالت جامد (آرایه‌های آنتن فازی) خواهند بود که سیگنال‌های آنالوگ را به دیجیتال تبدیل می‌کنند.. توسعهمجموعه کامپیوتری کنترل و عملکردهای اساسی رادار را کاملاً خودکار می کند و تجزیه و تحلیل جامع اطلاعات دریافتی را در اختیار کاربر نهایی قرار می دهد.
