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Radar

Para otras aplicaciones, vea Radar (desambiguación).

Radar es un sistema que utiliza electromágnetico ondas para identificar la gama, la altitud, la dirección, o la velocidad de ambos móviles y de objetos fijos por ejemplo avión, naves, vehículos de motor, formaciones del tiempo, y terreno. El término RADAR fue acuñado en 1941 como siglas para Radio Detection and Rel anging. El término ha incorporado desde entonces la lengua inglesa como palabra estándar, radar, perdiendo la capitalización. El radar originalmente fue llamado RDF (goniómetro de radio) en el Reino Unido.

Un sistema del radar tiene un transmisor que emita cualquiera ondas de radio o (más generalmente actualmente) microondas eso es reflejada por la blanco y detectada por un receptor, típicamente en la misma localización que el transmisor. Aunque la señal vuelta es generalmente muy débil, la señal puede ser amplificada. Esto permite al radar detectar objetos en las gamas tales como donde otras emisiones, sonido o luz visible, sea demasiado débil detectar. El radar se utiliza en muchos contextos, incluyendo meteorológico detección de precipitación, ondas de la superficie del océano que miden, control del tráfico aéreo, policía detección de el apresurar tráfico, y por los militares.

Contenido

Historia

Artículo principal: Historia del radar

Varios inventores, científicos, y ingenieros contribuido a desarrollo del radar. El primer para utilizar las ondas de radio para detectar “la presencia de objetos metálicos distantes” era Hülsmeyer cristiano, que en 1904 demostró la viabilidad de detectar la presencia de una nave en niebla densa, solamente no su distancia.[2][3] Él recibió Reichspatent Nr. 165546[4] para su dispositivo del pre-radar en abril de 1904, y una patente más última 169154[5] para una enmienda relacionada para extenderse. Él también recibió una patente [6] en Inglaterra para el suyo telemobiloscope en 22 de septiembre, 1904.[2][7]

Nikola Tesla, en agosto de 1917, el primer estableció principios con respecto al nivel de la frecuencia y de la energía para las primeras unidades primitivas del radar.[8] Él indicó, “[...] por su [ondas electromagnéticas que están paradas] uso que podemos producir en la voluntad, de una estación que envía, un efecto eléctrico en cualquier región particular del globo; [con cuál] podemos determinar la posición relativa o curso de un objeto móvil, tal como un recipiente en el mar, la distancia atravesado por igual, o su velocidad."

Antes de Segunda guerra mundial, progresos de los americanos (el Dr. Roberto M. La página probó el primer radar del monopulse en 1934),[9] los alemanes, el francés (n° francés 788795 de la patente de 1934)[10][11] y principalmente los Británicos que eran los primeros para explotarlo completamente como defensa contra el ataque del avión (patente británica GB593017 cerca Watson-Vatio de Roberto en 1935)[11][12][13] conducido a los primeros radares verdaderos. Húngaro Bahía de Zoltán produjo un modelo de trabajo antes de 1936 en Tungsram laboratorio en la misma vena.

En 1934, Émile Girardeau, trabajando con los primeros sistemas franceses del radar, indicó que él era sistemas del radar del edificio “concebidos según los principios indicados por Tesla”. [1]

La guerra precipitó la investigación para encontrar una resolución mejor, más portabilidad y más características para la nueva tecnología de la defensa. Los años de la posguerra han considerado el uso del radar en los campos tan diversos como control del tráfico aéreo, supervisión del tiempo, astrometry y control de la velocidad del camino.

Principios

Reflexión

Electromágnetico las ondas reflejan (dispersión) de cualquier cambio grande en dieléctrico o diamagnetic constantes. Esto significa que un objeto sólido adentro aire o a vacío, o el otro cambio significativo en densidad atómica entre el objeto y cuál es circundante él, dispersará generalmente ondas del radar (radio). Esto es particularmente verdad para eléctricamente conductor materiales, tales como fibra del metal y del carbón, haciendo el radar particularmente bien adaptado a la detección de avión y naves. Material absorbente del radar, conteniendo resistente y a veces magnético las sustancias, se utilizan en los vehículos militares para reducir la reflexión del radar. Éste es el equivalente de la radio de la pintura algo un color oscuro.

Las ondas del radar dispersan en una variedad de maneras dependiendo del tamaño (longitud de onda) de la onda de radio y de la forma de la blanco. Si la longitud de onda es mucho más corta que el tamaño de la blanco, la onda despedirá apagado de una manera similar a la manera que la luz es reflejada por a espejo. Si la longitud de onda es mucho más larga que el tamaño de la blanco, la blanco es polarizado (se separan las cargas positivas y negativas), como a antena del dipolo. Esto se describe cerca Dispersión de Rayleigh, un efecto que crea el cielo azul y el rojo de la tierra puestas del sol. Cuando las dos escalas de la longitud son comparables, puede haber resonancias. Los radares tempranos utilizaron muy de largo longitudes de onda eso era más grande que las blancos y recibió una señal vaga, mientras que algunos sistemas modernos utilizan más corto longitudes de onda (algunos centímetros o más corto) que puede imagen se opone tan pequeño como un pan del pan.

Las ondas de radio cortas reflejan de curvas y de esquinas, de una manera similar al glint de un pedazo redondeado de cristal. Las blancos más reflexivas para las longitudes de onda cortas tienen ángulos 90° entre superficies reflexivas. Una estructura que consiste en tres superficies planas que satisfacen en una sola esquina, como la esquina en una caja, reflejará siempre las ondas que incorporan su abertura directamente detrás en la fuente. Éstos supuestos reflectores de la esquina son de uso general pues los reflectores del radar hacer de otra manera difícil-a-para detectar los objetos más fáciles detectar, y se encuentran a menudo en los barcos para mejorar su detección en una situación del rescate y reducir colisiones. Por razones similares, los objetos que procuran evitar la detección pescarán sus superficies con caña de una manera de eliminar esquinas interiores y de evitar las superficies y los bordes perpendiculares a las direcciones probables de la detección, que conduce a mirar “impar” avión del stealth. Estas precauciones no eliminan totalmente la reflexión debido a difracción, especialmente en longitudes de onda más largas. Alambres de la media longitud de onda o tiras largos del material que conduce, por ejemplo desperdicio, sea muy reflexivo pero no dirija la energía dispersada detrás hacia la fuente. El grado a el cual un objeto refleja o las ondas de radio de las dispersiones se llama sus sección representativa del radar.

Ecuación del radar

La cantidad de energía Pr el volver a la antena de recepción es dado por la ecuación del radar:

donde

  • Pt = energía del transmisor
  • Gt = aumento de la antena que transmite
  • Ar = abertura eficaz (área) de la antena de recepción
  • σ = sección representativa del radar, o coeficiente de dispersión, de la blanco
  • F = factor de la propagación del patrón
  • Rt = distancia del transmisor a la blanco
  • Rr = distancia de la blanco al receptor.

En el caso común donde están el transmisor y el receptor en la misma localización, Rt = Rr y el término Rt² Rrel ² se puede substituir cerca R4, donde R es la gama. Esto rinde:

Esto demuestra que la energía recibida declina mientras que la cuarta energía de la gama, que significa que la energía reflejada de blancos distantes está muy, muy pequeño.

La ecuación arriba con F = 1 es una simplificación para vacío sin interferencia. El factor de la propagación explica los efectos de multidireccional y el sombrear y depende de los detalles del ambiente. En una situación del mundo real, pathloss los efectos deben también ser considerados.

Otros progresos matemáticos en el proceso de señal de radar incluyen análisis de la tiempo-frecuencia (Weyl Heisenberg o cabrilla), así como el chirplet transforma cuál hace uso el hecho de que el radar vuelve de las blancos móviles típicamente “chirrido” (cambie su frecuencia en función de tiempo, al igual que el sonido de un pájaro o de un palo).

Polarización

En la señal de radar transmitida, el campo eléctrico es perpendicular a la dirección de la propagación, y esta dirección del campo eléctrico es polarización de la onda. Los radares utilizan polarización horizontal, vertical, linear y circular detectar diversos tipos de reflexiones. Por ejemplo, polarización circular se utiliza reducir al mínimo la interferencia causada por la lluvia. Polarización linear las vueltas indican generalmente superficies del metal. Al azar las vueltas de la polarización indican generalmente a fractal la superficie, tal como rocas o suelo, y se utiliza cerca navegación radares.

Interferencia

Los sistemas del radar deben superar varias diversas fuentes de señales indeseadas para centrarse solamente en las blancos reales del interés. Estas señales indeseadas pueden originar de las fuentes internas y externas, pasivas y activas. La capacidad del sistema del radar de superar estas señales indeseadas define su cociente signal-to-noise (SNR). Se define SNR como el cociente de una energía de la señal a la energía de ruido dentro de la señal deseada.

En términos menos técnicos, el cociente signal-to-noise (SNR), compara el nivel de una señal deseada (tal como blancos) al nivel del ruido de fondo. SNR más alto del sistema, mejor consiste en aislar blancos reales de las señales de ruido circundantes.

Ruido

Ruido de la señal es una fuente interna de variaciones al azar en la señal, que intrínsecamente es generada a un cierto grado por todos los componentes electrónicos. El ruido aparece típicamente como las variaciones al azar sobrepuestas en la señal deseada del eco recibida en el receptor del radar. Cuanto más baja es la energía de la señal deseada, más difícil es discernirlo del ruido (similar a intentar oír un susurro mientras que está parado cerca de un camino ocupado). Por lo tanto, las fuentes de ruido más importantes aparecen en el receptor y se hace mucho esfuerzo de reducir al mínimo estos factores. Figura del ruido es una medida del ruido producido por un receptor comparado a un receptor ideal, y ésta necesita ser reducida al mínimo.

El ruido también es generado por las fuentes externas, más importante la radiación termal natural de la escena del fondo que rodea la blanco del interés. En los sistemas modernos del radar, debido al alto rendimiento de sus receptores, el ruido interno es típicamente alrededor de igual o de más bajo que al ruido externo de la escena. Una excepción es si el radar está dirigido hacia arriba al cielo claro, donde está tan fría la escena que genera muy poco ruido termal.

Habrá también Ruido del parpadeo debido al tránsito de los electrones, pero dependiendo de 1/f, sea mucho más bajo que ruido termal cuando la frecuencia es alta. Por lo tanto, en radar del pulso, el sistema estará siempre heterodino. Vea frecuencia intermedia.

Alboroto

El alboroto refiere a los ecos reales de la radiofrecuencia (RF) vueltos de las blancos que están por la definición sin interés a los operadores de radar en general. Tales blancos incluyen sobre todo objetos naturales tales como tierra, mar, precipitación (por ejemplo la lluvia, la nieve o el granizo), tormentas de la arena, animales (especialmente pájaros), atmosféricos turbulencia, y otros efectos atmosféricos, por ejemplo ionosphere reflexiones y meteorito rastros. El alboroto se puede también volver de objetos artificiales tales como edificios y, intencionalmente, por contramedidas del radar por ejemplo desperdicio.

Un cierto alboroto se puede también causar por un radar largo guía de onda entre el transmisor-receptor del radar y la antena. En un típico indicador de posición de plan (PPI) el radar con una antena que rota, éste será visto generalmente como un “sol” o el “sunburst” en el centro de la exhibición como el receptor responde a los ecos de partículas de polvo y al RF equivocado en la guía de onda. El ajuste de la sincronización entre cuando el transmisor envía un pulso y cuando se permite la etapa del receptor reducirá generalmente el sunburst sin afectar la exactitud de la gama, puesto que la mayoría del sunburst es causado por difundido transmite el pulso reflejado antes de que salga de la antena.

Mientras que algunas fuentes del alboroto pueden ser indeseables para algunos usos del radar (tales como nubes de la tormenta para los radares de la aire-defensa), pueden ser deseables para otras (meteorológico radares en este ejemplo). El alboroto se considera una fuente pasiva de interferencia, puesto que aparece solamente en respuesta a las señales de radar enviadas por el radar.

Hay varios métodos de detectar y de neutralizar alboroto. Muchos de estos métodos confían en el hecho de que el alboroto tiende para aparecer estático entre las exploraciones del radar. Por lo tanto, cuando comparar exploraciones subsecuentes repite, las blancos deseables aparecerán moverse y todos los ecos inmóviles pueden ser eliminados. El alboroto del mar puede ser reducido usando la polarización horizontal, mientras que la lluvia se reduce con polarización circular (nota que los radares meteorológicos desean para el efecto opuesto, por lo tanto con polarización linear el mejor detectar la precipitación). Otros métodos procuran aumentar señal-a-estorban cociente.

CFAR (Tarifa constante del Falso-Alarmar, una forma de Control de aumento automático, o AGC) es un método que confía en el hecho de que las vueltas del alboroto exceden en número lejos ecos de blancos del interés. El aumento del receptor se ajusta automáticamente para mantener un nivel constante del alboroto visible total. Mientras que esto no ayuda a detectar las blancos enmascaradas por un alboroto circundante más fuerte, ayuda a distinguir fuentes fuertes de la blanco. En el pasado, el radar AGC fue controlado y afectó electrónicamente el aumento del receptor entero del radar. Mientras que los radares se desarrollaron, AGC se convirtió en computadora-software controlado, y afectó el aumento con mayor granularity, en células específicas de la detección.

El alboroto puede también originar de multidireccional ecos de las blancos válidas debido a la reflexión de tierra, ducting atmosférico o reflexión ionosférica/refracción. Este tipo específico del alboroto es especialmente fastidioso, puesto que aparece moverse y comportarse como otras blancos normales (del punto) del interés, de tal modo creando un fantasma. En un panorama típico, un eco del avión multidireccional-se refleja de la tierra abajo, apareciendo al receptor como blanco idéntica debajo la correcta. El radar puede intentar unificar las blancos, divulgando la blanco en una altura incorrecta, o - peor - la eliminación de ella en base a inquietud o una imposibilidad física. Estos problemas pueden ser superados incorporando un mapa de tierra de los alrededores del radar y eliminando todos los ecos que aparezcan originar bajo tierra o sobre cierta altura. En un equipo más nuevo del radar del ATC los algoritmos son utilizados para identificar las blancos falsas comparando las vueltas del pulso actual, a esos adyacentes, tan bien como los improbabilities de vuelta calculadores debido a la altura, a la distancia, y a la sincronización calculadas del radar.

El atorar

El atorar del radar refiere a las señales de la radiofrecuencia que originan de fuentes fuera del radar, transmitiendo en la frecuencia y las blancos de tal modo que enmascaran del radar del interés. El atorar puede ser intencional, como con guerra electrónica Táctica (guerra electrónica), o inintencional, como con las fuerzas amistosas que funcionan el equipo que transmite con la misma gama de frecuencia. Atorando se considera una fuente activa de interferencia, puesto que es iniciada por los elementos fuera del radar y en general sin relación a las señales de radar.

El atorar es problemático al radar puesto que las necesidades de la señal que atoran solamente de viajar una forma (del jammer al receptor del radar) mientras que las dos-maneras del recorrido de los ecos del radar (radar-blanco-radar) y por lo tanto se reduce perceptiblemente en energía para el momento en que vuelvan al receptor del radar. Los Jammers por lo tanto pueden ser mucho menos de gran alcance que sus radares atorados y todavía enmascarar con eficacia blancos a lo largo del línea de la vista del jammer al radar (El atorar de Mainlobe). Los Jammers tienen un efecto agregado de afectar los radares a lo largo de otras líneas de mira, debido al receptor del radar sidelobes (El atorar de Sidelobe).

El atorar de Mainlobe puede ser reducido generalmente solamente enangostando el mainlobe ángulo sólido, y puede ser eliminado nunca completamente al directamente hacer frente a un jammer que utilice la misma frecuencia y polarización que el radar. El atorar de Sidelobe puede ser superado reduciendo recibiendo sidelobes en el diseño de la antena de radar y usando antena omnidireccional para detectar y desatender señales del non-mainlobe. Otras técnicas anti-jamming son lupulización de frecuencia y polarización. Vea Contra-contramedidas electrónicas para los detalles.

Interferencia se ha convertido en recientemente un problema para C-venda (5.66 Gigahertz) radares meteorológicos con la proliferación de la venda de 5.4 gigahertz WiFi equipo.[14]

Proceso de señal de radar

Medida de la distancia

Tiempo del tránsito

Una forma para medir la distancia a un objeto es transmitir un pulso corto de la señal de radio (radiación electromágnetica), y mide el tiempo que toma para la reflexión a la vuelta. La distancia es una mitad del producto del tiempo redondo del viaje (porque la señal tiene que viajar a la blanco y entonces de nuevo al receptor) y la velocidad de la señal. Desde las ondas de radio viaja a la velocidad de la luz (186.000 millas por segundo o de 300.000.000 metros por segundo), la medida exacta de la distancia requiere electrónica de alto rendimiento.

En la mayoría de los casos, el receptor no detecta la vuelta mientras que se está transmitiendo la señal. Con el uso de un dispositivo llamó a adaptador, el radar cambia entre transmitir y la recepción en una tarifa predeterminada. La gama mínima es calculada midiendo la longitud del pulso multiplicado por la velocidad de la luz, dividida por dos. Para detectar blancos más cercanas una debe utilizar una longitud más corta del pulso.

Un efecto similar impone una gama máxima también. Si la vuelta de la blanco viene en cuando se está enviando el pulso siguiente, el receptor no puede decir de nuevo la diferencia. Para maximizar la gama, una desea utilizar épocas más largas entre los pulsos, o designado comúnmente un rato de la repetición del pulso (PRT).

Estos dos efectos tienden para ser en desacuerdo con uno a, y no es fácil combinar la buena gama larga shortrange y buena en un solo radar. Esto es porque los pulsos cortos necesitaron para una buena difusión mínima de la gama tienen menos energía total, haciendo las vueltas mucho más pequeña y la blanco más dura detectar. Esto podría ser compensada usando más pulsos, pero éste acortaría la gama máxima otra vez. Tan cada radar utiliza un tipo particular de señal. Los radares de largo alcance tienden para utilizar pulsos largos con largo retrasan entre él, y los radares shortrange utilizan pulsos más pequeños con menos tiempo entre ellos. Este patrón de pulsos y de pausas se conoce como frecuencia de repetición de pulso (o PRF), y es una de las maneras principales de caracterizar un radar. Pues la electrónica ha mejorado muchos radares ahora pueden cambiar su PRF de tal modo que cambia su gama. Los radares más nuevos encienden realmente 2 pulsos durante una célula, uno para shortrange (~6 millas) y una señal separada para gamas más largas (~60 millas).

La distancia resolución y las características de la señal recibida con respecto a ruido dependen pesadamente de la forma del pulso. El pulso está a menudo modulado para alcanzar gracias mejores del funcionamiento a una técnica conocida como compresión del pulso.

La distancia se puede también medir en función de tiempo. La milla del radar es la cantidad de tiempo que toma para un pulso del radar a la milla náutica del recorrido uno, refleja de una blanco, y vuelve a la antena de radar. Puesto que se define una milla náutica como exactamente 1.852 metros, entonces dividiendo esta distancia por la velocidad de la luz (exactamente 299.792.458 metros por segundo), y entonces multiplicando el resultado por 2 (viaje redondo = dos veces la distancia), producciones un resultado de aproximadamente 12.36 microsegundos en la duración.

Modulación de la frecuencia

Otra forma de radar que mide de la distancia se basa encendido modulación de la frecuencia. La comparación de la frecuencia entre dos señales es considerablemente más exacta, incluso con una más vieja electrónica, que midiendo el tiempo de la señal. Cambiando la frecuencia de la señal vuelta y comparando eso con la original, la diferencia puede ser medida fácilmente.

Esta técnica se puede utilizar adentro radar de onda continua, y se encuentra a menudo en el avión altímetros del radar. En estos sistemas una señal de radar del “portador” es de frecuencia modulada de una manera fiable, variando típicamente hacia arriba y hacia abajo con a onda del seno o patrón del sawtooth en las audiofrecuencias. La señal entonces se envía a partir de una antena y recibido en otra, localizado típicamente en el fondo del avión, y la señal puede ser comparado continuamente usando un simple frecuencia del golpe modulador que produce un tono de la frecuencia audio de la señal vuelta y de una porción de la señal transmitida.

Puesto que la frecuencia de la señal está cambiando, para el momento en que las vueltas de señal al avión que la difusión ha cambiado de puesto a una cierta otra frecuencia. La cantidad de esa cambio es tiempos más largos del mayor excedente, así que mayores diferencias de la frecuencia significan una larga distancia, la cantidad exacta que es la “velocidad de la rampa” seleccionada por la electrónica. La cantidad de cambio por lo tanto se relaciona directamente con la distancia viajó, y se puede exhibir en un instrumento. Este proceso de señal es similar a ése usado en la detección de la velocidad Doppler radar. Los sistemas del ejemplo que usan este acercamiento son AZUSA, MISTRAM, y UDOP.

Otra ventaja es que el radar puede funcionar con eficacia en las frecuencias relativamente bajas, comparable a eso usado por la televisión DE FRECUENCIA ULTRAELEVADA. Esto era importante en el desarrollo temprano de este tipo cuando la generación de alta frecuencia de la señal era difícil o costosa.

Medida de la velocidad

Velocidad está el cambio adentro distancia a un objeto con respecto a tiempo. Así el sistema existente para la distancia que mide, combinado con a memoria la capacidad de considerar donde estaba la blanco por último, es bastante para medir velocidad. Contemporáneamente la memoria consistió en una fabricación del usuario engrasar-lápiz marcas en la pantalla de radar, y después calcular la velocidad usando a regla de diapositiva. Los sistemas modernos del radar realizan la operación equivalente más rápidamente y más exactamente con las computadoras.

Sin embargo, si la salida del transmisor es coherente (fase sincronizada), hay otro efecto que se puede utilizar para hacer medidas casi inmediatas de la velocidad (no se requiere ninguna memoria), conocido como Efecto de Doppler. La mayoría de los sistemas modernos del radar utilizan este principio en radar de pulso-Doppler sistema. Las señales de vuelta de blancos se cambian de puesto lejos de esta frecuencia baja vía el efecto de Doppler permitiendo el cálculo de la velocidad del objeto concerniente al radar. El efecto de Doppler puede solamente determinar la velocidad relativa de la blanco a lo largo de la línea de la vista del radar a la blanco. Ningún componente del perpendicular de la velocidad de la blanco a la línea de la vista no puede ser determinado usando el efecto de Doppler solamente, sino que puede ser determinado siguiendo la blanco acimut en un cierto plazo. La información adicional de la naturaleza de las vueltas de Doppler se puede encontrar en características de la señal de radar artículo.

Es también posible hacer un radar sin la pulsación, conocida como a continuo-agite el radar (A LA DERECHA radar), enviando una señal muy pura de una frecuencia sabida. A LA DERECHA el radar es ideal para determinar el componente radial de la velocidad de una blanco, pero no puede determinar la gama de la blanco. A LA DERECHA el radar es utilizado típicamente por la aplicación del tráfico para medir velocidad del vehículo rápidamente y exactamente donde no está importante la gama.

Reducción de los efectos de interferencia

Proceso de señal se emplea en sistemas del radar para reducir efectos de interferencia de radar. Las técnicas de proceso de señal incluyen indicación móvil de la blanco (MTI), pulso Doppler, procesadores móviles de la detección de la blanco (MTD), correlación con radar secundario de la vigilancia Blancos (SSR), proceso adaptante del espacio-tiempo (STAP), y pista-antes-detecte (TBD). Tarifa falsa constante del alarmar (CFAR) y modelo digital del terreno (DTM) procesando también se utilizan en ambientes del alboroto.

Extracción del diagrama y de la pista

Las vueltas video del radar en el avión se pueden sujetar a un proceso de la extracción del diagrama por el que las señales falsas y que interfieren estén desechadas. Una secuencia de las vueltas de la blanco se puede supervisar a través de un dispositivo conocido como extractor del diagrama. Las vueltas en tiempo real no relevantes se pueden quitar de la información exhibida y de un solo diagrama exhibidos. Una secuencia de diagramas se puede entonces ser supervisada y una “pista” formar, así facilitando la identificación de una blanco genuina del avión con vueltas indeseadas y no relevantes del radar.

Ingeniería del radar

Un radar tiene diversos componentes:

  • A transmisor eso genera la señal de radio con un oscilador tal como a klystron o a magnetrón y controles su duración por a modulador.
  • A guía de onda eso liga el transmisor y la antena.
  • A adaptador ese sirve como interruptor entre la antena y el transmisor o el receptor para la señal cuando la antena se utiliza en ambas situaciones.
  • A receptor. Sabiendo la forma de la señal recibida deseada (un pulso), un receptor óptimo se puede diseñar usando a filtro emparejado.
  • Una sección electrónica que controla todos esos dispositivos y la antena para realizar la exploración del radar ordenó por a software.
  • Un acoplamiento a los usuarios finales.

Diseño de la antena

Las señales de radio difunden de una sola antena se separarán hacia fuera en todas las direcciones, y una sola antena recibirá además señales igualmente de todas las direcciones. Esto deja el radar con el problema de decidir a donde se localiza el objeto de la blanco.

Los sistemas tempranos tendieron para utilizar antenas omnidireccionales de la difusión, con las antenas de receptor direccionales que fueron señaladas en varias direcciones. Por ejemplo el primer sistema que se desplegará, Hogar de cadena, utilizado dos antenas rectas en angulos rectos para la recepción, cada uno en una diversa exhibición. El máximo rendimiento sería detectado con una antena perpendicularmente a la blanco, y un mínimo con la antena señaló directamente en él (extremo encendido). El operador podría determinar la dirección a una blanco cerca el rotar la antena así que una exhibición demostraron un máximo mientras que la otra demuestra un mínimo.

Una limitación seria con este tipo de solución es que la difusión está enviada en todas las direcciones, así que la cantidad de energía en la dirección que es examinada es una parte pequeña de eso transmitió. Conseguir una cantidad razonable de energía en la “blanco”, la antena que transmite debe también ser direccional.

Reflector parabólico

Sistemas más modernos utilizan un orientable parabólico “plato” para crear una viga apretada de la difusión, usando típicamente el mismo plato que el receptor. Tales sistemas combinan a menudo dos frecuencias del radar en la misma antena para permitir el manejo automático, o cerradura del radar.

Los reflectores parabólicos pueden ser cualquier parábolas symetric o parábolas estropeadas:

  • Las antenas parabólicas de Symetric producen una viga estrecha del “lápiz” en las dimensiones de X y de Y y por lo tanto tienen un aumento más alto. NEXRAD Pulso-Doppler radar de tiempo utiliza una antena symetric para realizar las exploraciones volumétricas detalladas del atmostphere.
  • Las antenas parabólicas estropeadas producen una viga estrecha en una dimensión y una viga relativamente ancha en la otra. Esta característica es útil si la detección de la blanco sobre una amplia gama de ángulos es más importante que la localización de la blanco en tres dimensiones. La mayoría de los 2.os radares del surveilance utilizan una antena parabólica estropeada con una amplitud de rayo azimuthal estrecha y amplitud de rayo vertical amplia. Esta configuración de la viga permite que el operador de radar detecte un avión en un acimut específico pero en una altura indeterminada. Inversamente, la altura supuesta del “nodder” que encuentra los radares utiliza un plato con una amplitud de rayo vertical estrecha y amplitud de rayo azimuthal amplia para detectar un avión en una altura específica pero con la precisión azimuthal baja.

Tipos de exploración

  1. Exploración primaria: Una técnica de exploración donde la antena principal de la antena se mueve para producir una viga de la exploración, ejemplos incluye la exploración circular, la exploración etc del sector
  2. Exploración secundaria: Una técnica de exploración donde la alimentación de la antena se mueve para producir una viga de la exploración, ejemplo incluye la exploración cónica, la exploración unidireccional del sector, la conmutación etc. del lóbulo.
  3. Exploración de Palmer: Una técnica de exploración que produce una viga de la exploración moviendo la antena principal y su alimentación. Una exploración de Palmer es una combinación de una exploración primaria y de una exploración secundaria.

Guía de onda ranurada

Artículo principal: Guía de onda ranurada

Aplicado semejantemente al reflector parabólico la guía de onda ranurada se mueve mecánicamente a la exploración y es particularmente conveniente para los sistemas superficiales de la exploración no-que siguen, donde el patrón vertical puede seguir siendo constante. Debido a un costo más bajo y a menos exposición del viento, el shipboard, la superficie del aeropuerto, y los radares de la vigilancia del puerto ahora utilizan esto preferentemente a la antena parabólica.

Puesto en fase - arsenal

Artículo principal: Puesto en fase - arsenal

Otro método de manejo se utiliza en puesto en fase - ponga en orden el radar. Esto utiliza arsenal de las antenas similares espaciadas convenientemente, la fase de la señal a cada antena individual que es controlada para reforzar la señal en la dirección y las cancelaciones deseadas en otras direcciones. Si las antenas individuales están en un plano y la señal se alimenta a cada uno aéreo en fase con todos los otros entonces que la señal reforzará en un perpendicular de la dirección a ese plano. Alterando la fase relativa del fed de la señal a cada uno aéreo la dirección de la viga puede ser movida porque la dirección de interferencia constructiva se moverá. Porque está puesto en fase - los radares del arsenal no requieren ninguna comprobación movimiento la viga puede explorar en los millares de grados por segundo, bastante rápidos irradiar y seguir muchas blancos del individuo, y todavía funcionar una vasta búsqueda periódicamente. Simplemente dando vuelta a algunas de las antenas encendido o apagado, la viga se puede separar para buscar, enangostado para seguir, o aún la fractura en radares dos o más virtuales. Sin embargo, la viga no se puede dirigir con eficacia a los ángulos pequeños del plano del arsenal, así que para la cobertura completa se requieren los órdenes múltiples, dispuesto típicamente en las caras de una pirámide triangular (véase el cuadro).

Puesto en fase - los radares del arsenal han sido funcionando desde los años del uso del radar adentro Segunda Guerra Mundial, solamente las limitaciones de la electrónica condujeron a la exactitud bastante pobre. Puesto en fase - los radares del arsenal fueron utilizados originalmente para misil defensa. Son el corazón del enviar-llevado Sistema del combate de la tutela, y Sistema del misil del patriota, y se utilizan cada vez más en otras áreas porque la carencia de piezas móviles las hace más confiables, y permite a veces una antena eficaz mucho más grande, útil en los usos del avión del combatiente que ofrecen solamente el espacio confinado para la exploración mecánica.

Como ha caído el precio de la electrónica, puesto en fase - los radares del arsenal tienen cada vez más convertido campo común. Casi todos los sistemas militares modernos del radar se basan en los órdenes puestos en fase, donde el coste adicional pequeño es compensado lejos por la confiabilidad mejorada de un sistema sin piezas móviles. Los diseños tradicionales de la mover-antena siguen siendo ampliamente utilizados en papeles donde está un factor el coste significativo tal como vigilancia del tráfico aéreo, radares de tiempo y sistemas similares.

Puesto en fase - los radares del arsenal también se valoran para el uso en el avión, puesto que pueden seguir blancos múltiples. El primer avión para utilizar puesto en fase - el radar del arsenal es el B-1B Lancer. El primer combatiente del avión al uso puso en fase - el radar del arsenal era Mikoyan MiG-31. El MiG-31M SBI-16 Zaslon puesto en fase - el radar del arsenal se considera ser el radar más de gran alcance del combatiente del mundo [2]. Phased-array interferometría o, síntesis de la abertura las técnicas, usando un arsenal de los platos separados que se ponen en fase en una sola abertura eficaz, no se utilizan típicamente para los usos del radar, aunque son ampliamente utilizadas adentro astronomía de radio. Debido a Maldición enrarecida del arsenal, tales órdenes de aberturas múltiples, cuando están utilizados en transmisores, dan lugar a vigas estrechas a expensas de reducir la energía total transmitida a la blanco. De principio, tales técnicas usadas podrían aumentar la resolución espacial, pero la energía más baja significa que ésta no es generalmente eficaz. La síntesis de la abertura por el post-processing de los datos del movimiento de una sola fuente móvil, por otra parte, es ampliamente utilizada en sistemas del espacio y del radar aerotransportado (véase Radar sintético de la abertura).

Bandas de frecuencia

Los nombres tradicionales de la venda originaron como código-nombres durante Segunda Guerra Mundial y todavía esté en uso de los militares y de la aviación a través del mundo en el siglo XXI. Han sido adoptados en los Estados Unidos por IEEE, e internacionalmente por ITU. La mayoría de los países tienen regulaciones adicionales para controlar qué partes de cada venda están disponibles para el civil o los militares utilizan.

Otros usuarios del espectro de radio, tales como difusión y contramedidas electrónicas (ECM) las industrias, han substituido las designaciones militares tradicionales por sus propios sistemas.

Bandas de frecuencia del radar
Nombre de la venda Gama de frecuencia Gama de longitud de onda Notas
HF 3–30 Megaciclo 10–100 m sistemas costeros del radar, sobre - el radar del horizonte Radares (OTH); “de alta frecuencia”
P < 300 megaciclos 1 m+ “P” para “anterior”, aplicado retrospectivo a los sistemas tempranos del radar
VHF 50-330 megaciclo 0.9-6 m la gama muy larga, molió penetrar; “mismo de alta frecuencia”
Frecuencia ultraelevada 300-1000 megaciclo 0.3-1 m gama muy larga (e.g. detección temprana del misil balístico), tierra que penetra, el penetrar del follaje; “ultra de alta frecuencia”
L 1–2 Gigahertz 15–30 centímetro gama larga control del tráfico aéreo y vigilancia; “L” para “largo”
S 2-4 gigahertz 7.5-15 centímetros control terminal del tráfico aéreo, tiempo de largo alcance, radar marina; “S” para “corto”
C 4-8 gigahertz 3.75-7.5 centímetros Transpondores basados en los satélites; un compromiso (por lo tanto “C”) entre las vendas de X y de S; tiempo
X 8-12 gigahertz 2.5-3.75 centímetros misil dirección, radar marina, tiempo, el traz de la medio-resolución y vigilancia de tierra; en LOS E.E.U.U. el gigahertz estrecho ±25 megaciclo de la gama 10.525 se utiliza para aeropuerto radar. Banda X nombrada porque la frecuencia era un secreto durante WW2.
Ku 12-18 gigahertz 1.67-2.5 centímetros el traz de alta resolución, satélite altimetry; frecuencia apenas debajo de la venda de K (por lo tanto “u”)
K 18-27 gigahertz 1.11-1.67 centímetros de Alemán kurz, el significar “corto”; uso limitado debido a la absorción cerca vapor de agua, tan Ku y Ka fueron utilizados en lugar de otro para la vigilancia. la K-venda es utilizada para detectar las nubes por los meteorologists, y por el policía para detectar a motoristas que apresuran. los armas del radar de la K-venda funcionan en el ± 24.150 0.100 gigahertz.
Ka 27-40 gigahertz 0.75-1.11 centímetros el traz, shortrange, vigilancia del aeropuerto; la frecuencia apenas sobre el radar de la foto de la venda de K (por lo tanto “a”), usado para accionar las cámaras fotográficas que toman cuadros de las placas de la licencia de los coches que funcionan luces rojas, funciona en el ± 34.300 0.100 gigahertz.
milímetro 40-300 gigahertz 7.5 milímetros - 1 milímetro venda del milímetro, subdividido como abajo. Las gamas de frecuencia dependen de tamaño de la guía de onda. Las letras múltiples son asignadas a estas vendas por diversos grupos. Éstos son de Baytron, compañía ahora difunta que hizo el equipo de prueba.
Q 40-60 gigahertz 7.5 milímetros - 5 milímetros Utilizado para la comunicación militar.
V 50-75 gigahertz 6.0-4 milímetros Absorbido muy fuertemente por la atmósfera.
E 60-90 gigahertz 6.0-3.33 milímetros
W 75-110 gigahertz 2.7 - 4.0 milímetros utilizado como sensor visual para los vehículos autónomos experimentales, la observación meteorológica de alta resolución, y la proyección de imagen.

Moduladores del radar

Moduladores, también llamado pulso que forma redes o línea (PFNs) acto para proporcionar los pulsos cortos de la energía a magnetrón. Se conoce esta tecnología como Energía pulsada. En esta manera, el pulso transmitido de la radiación del RF se guarda a un haber definido, y generalmente, duración muy corta. Los moduladores consisten en un generador de pulso de alto voltaje formado de una fuente del alto voltaje, y un interruptor de alto voltaje tal como a tiratron.

A tubo del klystron puede también ser utilizado como modulador porque es un amplificador, así que puede ser modulado por su señal de entrada de baja potencia.

Líquido refrigerador del radar

Coolanol y PAO (olefin de la poly-alfa) son los dos líquidos refrigeradors principales usados para refrescar el equipo del radar aerotransportado hoy.[la citación necesitó]

LOS E.E.U.U. Marina de guerra ha instituido un programa nombrado Prevención de la contaminación (P2) reducir o eliminar el volumen y la toxicidad de la basura, de las emisiones del aire, y de las descargas del efluente. Debido a este Coolanol se utiliza menos a menudo hoy.

PAO es una composición sintética del lubricante es una mezcla de un polyol éster mezclado con cantidades eficaces de antioxidante, pacifier del metal e inhibidores de moho amarillos. La mezcla del éster del polyol incluye una proporción importante de la mezcla poly del éster (del polyol neopentyl) formada reaccionando poly (pentaerythritol) ésteres parciales con por lo menos un C7 a C12 ácido carboxylic mezclado con un éster formó reaccionando un polyol que tenía por lo menos dos grupos del oxhidrilo y por lo menos un ácido carboxylic C8-C10. Preferiblemente, los ácidos son lineares y evitan los que puedan causar olores durante uso. Los añadidos eficaces incluyen los antioxidantes secundarios del arylamine, triazole pacifier amarillo derivado del metal y aminoácido primario y secundario derivados y substituida amina e inhibidor de moho de la diamina.

Una composición sintética del líquido refrigerador/del lubricante, abarcando una mezcla del éster de por ciento de 50 a 80 pesos de éster poly (del polyol neopentyl) formado reaccionando (polyol neopentyl) un éster parcial poly y por lo menos un ácido monocarboxylic linear que tiene a partir 6 a 12 átomos de carbón, y por ciento de 20 a 50 pesos de un éster del polyol formado reaccionando un polyol que tiene 5 a 8 átomos de carbón y por lo menos dos grupos del oxhidrilo con por lo menos un ácido monocarboxylic linear que tiene a partir 7 a 12 átomos de carbón, los por ciento del peso basados en el peso total de la composición.

Funciones y papeles del radar

Radares de la detección y de la búsqueda

Radares de la amenaza

Sistemas de la dirección del misil

Campo de batalla y radar del reconocimiento

Control y navegación del tráfico aéreo

Sistemas del radar de la instrumentación del espacio y de la gama

  • Sistemas que siguen del espacio (SP)
  • Sistemas de la instrumentación de la gama (RI)
  • Relais/sistemas video de Downlink
  • Radar Espacio-Basado

Resistir-detección de sistemas del radar

Frente de la tormenta reflectividades en una pantalla de radar de tiempo (NOAA)

Viento que perfila el radar


Radares para la investigación biológica

A través de los sistemas del radar de la pared

Sistemas del radar que funcionan con Ultra Wideband la tecnología puede detectar a un ser humano detrás de las paredes. Esto es posible puesto que las características reflexivas de seres humanos son generalmente mayor que los de los materiales típicos usados en la construcción. Sin embargo, puesto que los seres humanos reflejan lejos menos energía del radar que lo hace el metal, estos sistemas requieren tecnología sofisticada aislar blancos humanas y por otra parte procesar cualquier clase de imagen detallada.

Vea también

Portal de la electrónica
Portal náutico

Notas

  1. ^ Sitio de prueba de Ronald Reagan en Kwajalein atoll
  2. ^ a b Hülsmeyer cristiano de Radar World
  3. ^ (Alemán) Hülsmeyer cristiano Biografie
  4. ^ Patente DE165546; Verfahren, zu de Beobachter del einem de Wellen del elektrischer de los mittels de Gegenstände del metallische del um melden.
  5. ^ El der Entfernung von de Bestimmung del zur de Verfahren metallischen Gegenständen (Schiffen O. el dgl.), deren wird del festgestellt de la patente 16556 del nach de Verfahren de los das del durch de Gegenwart.
  6. ^ Patente 13170 del GB Telemobiloscope
  7. ^ (Alemán) 100. Radar de Jahre La mejora en Hertziano-agita la proyección y la recepción del aparato para localizar la posición de los objetos distantes del metal en 100 años del radar una publicación alemana
  8. ^ El experimentador eléctrico, 1917
  9. ^ Goebel, Greg (2007-01-01). La guerra del mago: WW2 y los orígenes del radar, capítulo 1: La invención británica del radar. Recuperado encendido 2007-03-24.
  10. ^ Patente 788795 del franco D'obstacles de Nouveau système de repérage et usos de los ses
  11. ^ a b (Francés) Copy de las patentes para la invención del radar en www.radar-france.fr
  12. ^ Hombre británico primero para patentar el radar sitio oficial del Oficina de patentes
  13. ^ Patente 593017 del GB Mejoras referente a sistemas sin hilos
  14. ^ Ejemplo del equipo de WiFi que atora los radares meteorológicos.

Referencias

Lectura adicional

  • Buderi, Roberto, La invención que cambió el mundo: la historia del radar de la guerra a la paz, Simon y Schuster, 1996. ISBN 0-349-11068-9 ISBN 0-316-90715-4
  • Pasillo, P.S., T.K. Garland-Collins, R.S. Picton y R.G. Heces, Radar, Ltd. de Brassey (Reino Unido), 1991, serie de la guerra de la tierra: Vol. 9, ISBN 0-08-037711-4.
  • Kaiser, Gerald, capítulo 10 en “una guía amistosa a las cabrillas”, Birkhauser, Boston, 1994.
  • Jones, R.V., La mayoría de la guerra secreta, ISBN 1-85326-699-X. R.V. Cuenta de Jones de su parte en inteligencia científica británica entre 1939 y 1945, trabajando para anticipar el radar, la navegación de radio y los progresos V1/V2 del alemán.
  • Le Chevalier, François, Principios del proceso de señal del radar y del sonar, Casa de Artech, Boston, Londres, 2002. ISBN 1-58053-338-8.
  • Skolnik, Merrill I., Introducción a los sistemas del radar, McGraw-Colina (1r ed., 1962; 2do ed., el an o 80; 3ro ed., 2001), ISBN 0-07-066572-9. La biblia de hecho de la introducción del radar.
  • Skolnik, Merrill I., Manual del radar. ISBN 0-07-057913-X ampliamente utilizado en LOS E.E.U.U. desde los años 70. Nueva 3ro edición, el febrero de 2008, ISBN 0-07-148547-3; 978-0-07-148547-0
  • Stimson, George W., Introducción al radar aerotransportado, El publicar de SciTech (2da edición, 1998), ISBN 1-891121-01-4. Escrito para el no especialista. La primera mitad del libro en fundamentales del radar es también aplicable al radar de la tierra y mar-basado.
  • Bragg, Michael., RDF1 la localización del avión de Radio Methods 1935-1945, Hawkhead que publica, Paisley 1988 ISBN 0-9531544-0-8 La historia del radar de tierra en el Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial
  • Latham, Colin y Stobbs, Anne., Radar un milagro del tiempo de guerra, Sutton que publica Ltd, Stroud 1996 ISBN 0-7509-1643-5 Una historia del radar en el Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial dijo por los hombres y las mujeres que trabajaron en ella.
  • Pritchard, David., El logro pionero 1904-1945 del radar de la Alemania de la guerra Stephens Ltd, Wellingborough 1989 de Patrick. , ISBN 1-85260-246-5
  • Zimmerman, David., Radar del protector de Gran Bretaña y la derrota del Luftwaffe, Sutton que publica Ltd, Stroud, 2001. , ISBN 0-7509-1799-7
  • Marrón, Louis., Una historia del radar de la Segunda Guerra Mundial, Instituto de la física que publica, Bristol, 1999. , ISBN 0-7503-0659-9
  • Bowen, E.G., Días del radar, Instituto de la física que publica, Bristol, 1987. , ISBN 0-7503-0586-X
  • Howse, Derek, Radar en el mar la marina de guerra real en la guerra mundial 2, Prensa naval del instituto, Annapolis, Maryland, los E.E.U.U., 1993, ISBN 1-55750-704-X

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