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Radar

Pour d'autres usages, voyez Radar (désambiguisation).

Radar est un système qui emploie électromagnétique salue identifient la gamme, l'altitude, la direction, ou la vitesse de tous les deux mobiles et des objets fixes comme avion, bateaux, véhicules à moteur, formations de temps, et terrain. La limite RADAR a été inventé dans 1941 en tant que acronyme pour Radio Detection aND Ranging. La limite a depuis écrit l'anglais comme mot standard, radar, perdant la capitalisation. Le radar s'est à l'origine appelé le RDF (radiogoniomètre par radio) au Royaume-Uni.

Un système de radar a un émetteur qui émet l'un ou l'autre ondes radio ou (plus habituellement de nos jours) micro-ondes cela sont reflétés par la cible et détectés par un récepteur, typiquement dans le même endroit que l'émetteur. Bien que le signal retourné soit habituellement très faible, le signal peut être amplifié. Ceci permet au radar de détecter des objets aux gammes telles qu'où d'autres émissions, bruit ou lumière visible, soyez trop faible pour détecter. Le radar est utilisé dans beaucoup de contextes, incluant météorologique détection de précipitation, vagues de mesure de surface d'océan, commande de trafic aérien, police détection de expédier le trafic, et par les militaires.

Table des matières

Histoire

Article principal : Histoire de radar

Plusieurs inventeurs, scientifiques, et ingénieurs contribué au développement de radar. Le premier pour employer la radio salue détecte « la présence des objets métalliques éloignés » était Hülsmeyer chrétien, qui dans 1904 a démontré la praticabilité de détecter la présence d'un bateau en brouillard dense, mais non sa distance.[2][3] Il a reçu Reichspatent Nr. 165546[4] pour son dispositif de pré-radar en avril 1904, et brevet postérieur 169154[5] pour un amendement relatif pour s'étendre. Il a également reçu un brevet [6] en Angleterre pour le sien telemobiloscope sur 22 septembre, 1904.[2][7]

Nikola Tesla, en août 1917, le premier a établi des principes concernant le niveau de fréquence et de puissance pour les premières unités primitives de radar.[8] Il a énoncé, « [...] par leur [ondes électromagnétiques se tenantes] utilisation que nous pouvons produire à la volonté, d'une station de envoi, à un effet électrique dans toute région particulière du globe ; [avec quel] nous pouvons déterminer la position relative ou cours d'un objet mobile, tel qu'un navire en mer, la distance traversé par la même chose, ou sa vitesse."

Avant La deuxième guerre mondiale, développements par les Américains (Dr. Robert M. La page a examiné le premier radar de monopulse en 1934),[9] les Allemands, le français (n° français 788795 de brevet de 1934)[10][11] et principalement les Anglais qui étaient les premiers pour l'exploiter entièrement comme défense contre l'attaque d'avion (brevet britannique GB593017 près Watson-Watt de Robert en 1935)[11][12][13] mené aux premiers vrais radars. Hongrois Compartiment de Zoltán a produit un modèle fonctionnant d'ici 1936 au Tungsram laboratoire dans la même veine.

En 1934, Émile Girardeau, fonctionnant avec les premiers systèmes français de radar, a énoncé qu'il était des systèmes de radar de bâtiment « conçus selon les principes indiqués par Tesla ». [1]

La guerre a précipité la recherche pour trouver une meilleure résolution, plus de portabilité et plus de dispositifs pour la nouvelle technologie de la défense. Les années d'après-guerre ont vu l'utilisation du radar dans les domaines aussi divers As commande de trafic aérien, surveillance de temps, astrometry et commande de vitesse de route.

Principes

Réflexion

Électromagnétique les vagues se reflètent (éparpillement) de n'importe quel grand changement de diélectrique ou diamagnétique constantes. Ceci signifie qu'un objet plein dedans air ou a vide, ou l'autre changement crucial de la densité atomique entre l'objet et ce qui est environnant il, dispersera habituellement des vagues de radar (radio). Cela vaut particulièrement pour électriquement conducteur matériaux, tels que la fibre en métal et de carbone, rendant le radar particulièrement bien adapté à la détection de avion et bateaux. Matériel absorbant de radar, contenant résistif et parfois magnétique des substances, est employées sur les véhicules militaires pour réduire la réflexion de radar. C'est l'équivalent de radio de la peinture quelque chose une couleur foncée.

Les vagues de radar dispersent par une multitude de moyens selon la taille (longueur d'onde) de l'onde radio et la forme de la cible. Si la longueur d'onde est beaucoup plus courte que la taille de la cible, la vague rebondira au loin d'une manière semblable à la manière que la lumière est réfléchie par a miroir. Si la longueur d'onde est beaucoup plus longue que la taille de la cible, la cible est polarisé (des charges positives et négatives sont séparées), comme a antenne de dipöle. Ceci est décrit près Dispersion de Rayleigh, un effet qui crée le ciel bleu et le rouge de la terre couchers du soleil. Quand les deux balances de longueur sont comparables, il peut y avoir résonances. Les radars tôt ont employé très longtemps longueurs d'onde c'étaient plus grand que les cibles et ont reçu un signal vague, tandis que quelques systèmes modernes emploient plus court longueurs d'onde (uns centimètres ou plus court) qui peut image objecte aussi petit comme pain de pain.

Les ondes radio courtes se reflètent des courbes et des coins, d'une manière semblable au reflet d'un morceau arrondi de verre. Les cibles les plus réfléchissantes pour des longueurs d'onde courtes ont les angles 90° entre surfaces réfléchissantes. Une structure se composant de trois surfaces plates se réunissant à un coin simple, comme le coin sur une boîte, reflétera toujours des vagues écrivant son ouverture directement en arrière à la source. Ceux-ci prétendus réflecteurs faisants le coin sont utilisés généralement car les réflecteurs de radar pour faire autrement difficile-à-pour détecter des objets plus faciles à détecter, et s'avèrent souvent sur des bateaux afin d'améliorer leur détection dans une situation de délivrance et réduire des collisions. Pour les raisons semblables, les objets essayant d'éviter la détection pêcheront leurs surfaces d'une manière d'éliminer les coins intérieurs et d'éviter des surfaces et des bords perpendiculaires aux directions probables de détection, qui mène à regarder « impair » avion de discrétion. Ces précautions n'éliminent pas complètement la réflexion en raison de diffraction, particulièrement à de plus longues longueurs d'onde. Longs fils de demi de longueur d'onde ou bandes de matériel de conduite, comme paillettes, soyez très réfléchissant mais ne dirigez pas l'énergie dispersée en arrière vers la source. Le point auquel un objet se reflète ou des ondes radio d'éparpillements s'appelle ses section transversale de radar.

Équation de radar

La quantité de puissance Pr le renvoi à l'antenne de réception est donné par l'équation de radar :

là où

  • Pt = puissance d'émetteur
  • Gt = gain de l'antenne de transmission
  • Ar = ouverture efficace (secteur) de l'antenne de réception
  • σ = section transversale de radar, ou coéfficient de dispersion, de la cible
  • F = facteur de propagation de modèle
  • Rt = distance de l'émetteur à la cible
  • Rr = distance de la cible au récepteur.

Dans le cas commun où l'émetteur et le récepteur sont au même endroit, Rt = Rr et la limite Rt² Rrle ² peut être remplacé près R4, où R est la gamme. Ceci rapporte :

Ceci prouve que la puissance reçue diminue pendant que la quatrième puissance de la gamme, qui signifie que la puissance reflétée des cibles éloignées est très, très petit.

L'équation ci-dessus avec F = 1 est une simplification pour vide sans interférence. Le facteur de propagation explique les effets de par trajets multiples et ombrager et dépend des détails de l'environnement. Dans une situation réelle, pathloss des effets devraient également être considérés.

D'autres développements mathématiques dans le traitement des signaux de radar incluent analyse de temps-fréquence (Weyl Heisenberg ou ondelette), aussi bien que le chirplet transforment ce qui se sert du fait que le radar retourne des cibles mobiles typiquement « gazouillement » (changez leur fréquence en fonction du temps, de même que le bruit d'un oiseau ou d'une batte).

Polarisation

Dans le signal de radar transmis, le champ électrique est perpendiculaire à la direction de la propagation, et cette direction du champ électrique est polarisation de la vague. Les radars emploient polarisation horizontale, verticale, linéaire et circulaire pour détecter différents types de réflexions. Par exemple, polarisation circulaire est employé pour réduire au minimum l'interférence causée par la pluie. Polarisation linéaire les retours indiquent habituellement des surfaces en métal. Aléatoire les retours de polarisation indiquent habituellement a fractale la surface, telle que les roches ou le sol, et sont employées près navigation radars.

Interférence

Les systèmes de radar doivent surmonter plusieurs différentes sources des signaux non désirés afin de se concentrer seulement sur les cibles réelles d'intérêt. Ces signaux non désirés peuvent provenir des sources internes et extérieures, passives et actives. La capacité du système de radar de surmonter ces signaux non désirés définit le son rapport signal/bruit (SNR). SNR est défini comme le rapport d'une puissance de signal à la puissance de bruit dans le signal désiré.

En termes moins techniques, le rapport signal/bruit (SNR), compare le niveau d'un signal désiré (tel que des cibles) au niveau du bruit de fond. Plus haut le SNR du système, plus il meilleur est en isolant les cibles réelles des signaux de bruit environnants.

Bruit

Bruit de signal est une source interne des variations aléatoires du signal, qui est en soi produit à un certain degré par tous les composants électroniques. Le bruit apparaît typiquement comme des variations aléatoires superposées au signal désiré d'écho reçu dans le récepteur de radar. Plus la puissance du signal désiré est inférieure, plus il est de le discerner plus difficile du bruit (semblable à l'essai d'entendre un chuchotement tout en se tenant près d'une route à grand trafic). Par conséquent, les sources de bruit les plus importantes apparaissent dans le récepteur et beaucoup d'effort est fait de réduire au minimum ces facteurs. Chiffre de bruit est une mesure du bruit produit par un récepteur comparé à un récepteur idéal, et ceci doit être réduite au minimum.

Le bruit est également produit par des sources extérieures, d'une manière plus importante le rayonnement thermique normal de la scène de fond entourant la cible d'intérêt. Dans les systèmes modernes de radar, dus au rendement élevé de leurs récepteurs, le bruit interne est en général environ égal ou inférieur au bruit externe de scène. Une exception est si le radar est visé vers le haut le ciel clair, où la scène est si froide qu'elle produise très de peu bruit thermique.

Il y aura également Bruit de clignotement en raison du passage d'électrons, mais selon 1/f, soyez beaucoup inférieur au bruit thermique quand la fréquence est haute. Par conséquent, dans le radar d'impulsion, le système sera toujours hétérodyne. Voyez fréquence intermédiaire.

Image de fond

L'image de fond se rapporte à des échos réels de la radiofréquence (rf) retournés des cibles qui sont par la définition inintéressante aux opérateurs de radar en général. De telles cibles incluent la plupart du temps les objets normaux tels que la terre, mer, précipitation (comme la pluie, la neige ou la grêle), le sable donne l'assaut à, animaux (particulièrement oiseaux), atmosphériques turbulence, et d'autres effets atmosphériques, comme ionosphère réflexions et météore traînées. L'image de fond peut également être retournée des objets synthétiques tels que des bâtiments et, intentionnellement, par des contre-mesures de radar comme paillettes.

De l'image de fond peut également être provoquée par un long radar guide d'ondes entre l'émetteur récepteur de radar et l'antenne. Dans un typique indicateur de position de plan (PPI) le radar avec une antenne tournante, ceci sera habituellement vu comme un « soleil » ou le « rayon de soleil » au centre de l'affichage comme récepteur répond aux échos des particules de poussière et au rf mal orienté dans le guide d'ondes. L'ajustement de la synchronisation entre quand l'émetteur envoie une impulsion et quand l'étape de récepteur est permise réduira généralement le rayon de soleil sans affecter l'exactitude de la gamme, puisque la plupart de rayon de soleil est provoqué par diffus transmettent l'impulsion reflétée avant qu'il laisse l'antenne.

Tandis que quelques sources d'image de fond peuvent être indésirables pour quelques applications de radar (comme donnez l'assaut à les nuages pour des radars de l'air-défense), ils peuvent être souhaitables pour d'autres (météorologique radars dans cet exemple). L'image de fond est considérée une source passive d'interférence, puisqu'elle apparaît seulement en réponse aux signaux de radar envoyés par le radar.

Il y a plusieurs méthodes de détecter et de neutraliser l'image de fond. Plusieurs de ces méthodes se fondent sur le fait que l'image de fond tend à sembler statique entre les balayages de radar. Par conséquent, quand comparer des balayages suivants fait écho, les cibles souhaitables sembleront se déplacer et on peut éliminer tous les échos stationnaires. L'image de fond de mer peut être réduite en employant la polarisation horizontale, alors que la pluie est réduite avec polarisation circulaire (note que les radars météorologiques souhaitent l'effet opposé, donc en utilisant polarisation linéaire le meilleur de détecter la précipitation). D'autres méthodes essayent d'augmenter signal-à-encombrent le rapport.

CFAR (Taux constant de Faux-Alarme, une forme de Commande de gain automatique, ou AGC) est une méthode se fondant sur le fait que les retours d'image de fond dépassent loin des échos en nombre des cibles d'intérêt. Le gain du récepteur est automatiquement ajusté pour maintenir un niveau constant d'image de fond évidente globale. Tandis que ceci n'aide pas à détecter des cibles masquées par une image de fond environnante plus forte, il aide à distinguer des sources fortes de cible. Dans le passé, le radar AGC a été électroniquement commandé et a affecté le gain du récepteur entier de radar. Pendant que les radars évoluaient, AGC est devenu ordinateur-logiciel commandé, et a affecté le gain avec un plus grand granularity, en cellules spécifiques de détection.

L'image de fond peut également provenir de par trajets multiples échos des cibles valides dues à la réflexion au sol, canalisation atmosphérique ou réflexion ionosphérique/réfraction. Ce type spécifique d'image de fond est particulièrement gênant, puisqu'il semble se déplacer et se comporter comme d'autres cibles normales (de point) d'intérêt, créant de ce fait un fantôme. Dans un scénario typique, un écho d'avion par trajets multiples-est reflété de la terre ci-dessous, apparaissant au récepteur comme cible identique au-dessous de la correcte. Le radar peut essayer d'unifier les cibles, rapportant la cible à une taille incorrecte, ou - plus mauvais - l'éliminer sur la base de frousse ou une impossibilité physique. Ces problèmes peuvent être surmontés en incorporant une carte moulue des environnements du radar et en éliminant tous les échos qui semblent commencer au-dessous de la terre ou au-dessus d'une certaine taille. Dans un plus nouvel équipement de radar d'ATC des algorithmes sont employés pour identifier les cibles fausses en comparant les retours d'impulsion courante, à ces adjacents, comme des improbabilités de retour calculatrices dues à la taille, à la distance, et à la synchronisation calculées de radar.

Bloquer

Bloquer de radar se rapporte à des signaux de radiofréquence provenant des sources en dehors du radar, transmettant de la fréquence et des cibles masquantes de ce fait du radar d'intérêt. Bloquer peut être intentionnel, comme avec guerre électronique La tactique (EW), ou involontaire, comme avec les forces amicales actionnant l'équipement qui transmet en utilisant la même gamme de fréquence. Bloquant est considéré une source active d'interférence, puisqu'elle est lancée par des éléments en dehors du radar et en général indépendant des signaux de radar.

Bloquer est problématique au radar puisque les besoins bloquants de signal seulement de voyager one-way (du brouilleur au récepteur de radar) tandis que les deux-manières de voyage d'échos de radar (radar-cible-radar) et donc est sensiblement réduit dans la puissance avant qu'ils reviennent au récepteur de radar. Les brouilleurs peuvent donc être beaucoup moins puissants que leurs radars bloqués et efficacement encore masquer des cibles le long de ligne de vue du brouilleur au radar (Bloquer de Mainlobe). Les brouilleurs ont un effet supplémentaire d'affecter des radars le long d'autres line-of-sights, dû au récepteur de radar sidelobes (Bloquer de Sidelobe).

Bloquer de Mainlobe peut généralement seulement être réduit en rétrécissant le mainlobe angle plein, et peut jamais entièrement être éliminé en faisant face directement à un brouilleur qui emploie la mêmes fréquence et polarisation que le radar. Bloquer de Sidelobe peut être surmonté par la réduction recevant des sidelobes dans la conception d'antenne de radar et en employant antenne omnidirectionnelle pour détecter et négliger des signaux de non-mainlobe. D'autres techniques anti-brouillage sont méthode du saut de fréquence et polarisation. Voyez Contre-contre-mesures électroniques pour des détails.

L'interférence est récemment devenue un problème pour C-bande (5.66 Gigahertz) radars météorologiques avec la prolifération de la bande de 5.4 gigahertz WiFi équipement.[14]

Traitement des signaux de radar

Mesure de distance

Temps de passage

L'one-way pour mesurer la distance à un objet est de transmettre une impulsion courte du signal par radio (rayonnement électromagnétique), et mesure le temps où elle prend pour la réflexion au retour. La distance est un demi- du produit du temps rond de voyage (parce que le signal doit voyager à la cible et puis de nouveau au récepteur) et la vitesse du signal. Depuis les ondes radio voyagent à la vitesse de la lumière (186.000 milles par seconde ou de 300.000.000 mètres par seconde), la mesure précise de distance exige l'électronique à rendement élevé.

Dans la plupart des cas, le récepteur ne détecte pas le retour tandis que le signal est transmis. Par l'utilisation d'un dispositif a appelé a duplexeur, le radar commute entre la transmission et la réception à un taux prédéterminé. La gamme minimum est calculée en mesurant la longueur de l'impulsion multipliée par la vitesse de la lumière, divisée par deux. Afin de détecter des cibles plus étroites une doit employer une longueur plus courte d'impulsion.

Un effet semblable impose une gamme maximum aussi bien. Si le retour de la cible vient dans quand la prochaine impulsion est envoyée, de nouveau le récepteur ne peut pas faire la différence. Afin de maximiser la gamme, on veut employer de plus longues périodes entre les impulsions, ou généralement désigné sous le nom d'un temps de répétition d'impulsion (PRT).

Ces deux effets tendent à être en désaccord les uns avec les autres, et il n'est pas facile de combiner la bonne longue gamme à courte portée et bonne dans un radar simple. C'est parce que les impulsions courtes ont eu besoin pour une bonne émission minimum de gamme ont moins d'énergie totale, rendant les retours beaucoup plus petite et la cible plus dure pour détecter. Ceci pourrait être compensé en employant plus d'impulsions, mais ceci raccourcirait la gamme maximum encore. Tellement chaque radar emploie un type particulier de signal. Les radars à longue portée tendent à employer de longues impulsions avec long retarde entre elles, et les radars à courte portée emploient de plus petites impulsions avec du moins du temps entre elles. Ce modèle des impulsions et des pauses est connu en tant que fréquence de répétition d'impulsion (ou PRF), et est une des manières principales de caractériser un radar. Car l'électronique se sont améliorées beaucoup de radars maintenant peuvent changer leur PRF changeant de ce fait leur gamme. Les plus nouveaux radars mettent le feu réellement à 2 impulsions pendant une cellule, une pour à courte portée (~6 milles) et un signal séparé pour de plus longues gammes (~60 milles).

La distance résolution et les caractéristiques du signal reçu par rapport au bruit dépend fortement de la forme de l'impulsion. L'impulsion est souvent modulé pour réaliser meilleure grâce d'exécution à une technique connue sous le nom de compression d'impulsion.

La distance peut également être mesurée en fonction du temps. Le mille de radar est la quantité de temps où elle prend pour une impulsion de radar au mille marin du voyage un, se reflètent outre d'une cible, et revient à l'antenne de radar. Puisqu'un mille marin est défini As exactement 1.852 mètres, divisant alors cette distance par la vitesse de la lumière (exactement 299.792.458 mètres par seconde), et alors multipliant le résultat par 2 (voyage rond = deux fois la distance), rendements un résultat d'approximativement 12.36 micro-secondes dans la durée.

Modulation de fréquence

Une autre forme de radar de mesure de distance est basée dessus modulation de fréquence. La comparaison de fréquence entre deux signaux est considérablement plus précise, même avec l'électronique plus ancienne, que chronométrant le signal. En changeant la fréquence du signal retourné et en comparant cela à l'original, la différence peut être facilement mesurée.

Cette technique peut être employée dedans radar de vague continue, et est souvent trouvé dans l'avion altimètres de radar. Dans ces systèmes un signal de radar de « porteur » est à fréquence modulée d'une manière prévisible, changeant typiquement en haut et en bas avec a vague de sinus ou modèle de dent de scie aux audiofréquences. Le signal est alors envoyé d'une antenne et reçu sur des autres, typiquement placé sur le fond de l'avion, et le signal peut être sans interruption comparé en utilisant un simple fréquence de battement modulateur qui produit une tonalité de fréquence sonore à partir du signal retourné et d'une partie du signal transmis.

Puisque la fréquence de signal change, avant que les signaux de retour à l'avion que l'émission a décalé à une autre fréquence. La quantité de ce décalage est de plus longs temps de plus grand excédent, ainsi de plus grandes différences de fréquence signifient une plus longue distance, la quantité exacte étant la « vitesse de rampe » choisie par l'électronique. La quantité de décalage donc est directement liée à la distance a voyagé, et peut être montrée sur un instrument. Ce traitement des signaux est semblable à cela utilisé dans détecter de vitesse Doppler radar. Les systèmes d'exemple employant cette approche sont AZUSA, MISTRAM, et UDOP.

Un autre avantage est que le radar peut fonctionner efficacement aux fréquences relativement basses, comparable à cela employé par la télévision À FRÉQUENCE ULTRA-HAUTE. C'était important dans le développement précoce de ce type quand la génération à haute fréquence de signal était difficile ou chère.

Mesure de vitesse

Vitesse est le changement dedans distance à un objet en ce qui concerne le temps. Ainsi le système existant pour la distance de mesure, combiné avec a mémoire la capacité de voir où la cible était pour la dernière fois, est assez pour mesurer la vitesse. En même temps la mémoire s'est composée d'une fabrication d'utilisateur graisser-crayon marques sur l'écran de radar, et puis calculer la vitesse en utilisant a règle à calcul. Les systèmes modernes de radar effectuent l'opération équivalente plus rapidement et plus exactement à l'aide des ordinateurs.

Cependant, si le rendement de l'émetteur est logique (phase synchronisée), il y a un autre effet qui peut être employé pour faire des mesures presque instantanées de vitesse (aucune mémoire n'est exigée), connu sous le nom de Effet de Doppler. La plupart des systèmes modernes de radar emploient ce principe dans radar d'impulsion-Doppler système. Des signaux de retour des cibles sont décalés loin de cette fréquence basse par l'intermédiaire de l'effet de Doppler permettant le calcul de la vitesse de l'objet relativement au radar. L'effet de Doppler peut seulement déterminer la vitesse relative de la cible suivant la ligne de la vue du radar à la cible. Aucun composant de perpendiculaire de vitesse de cible à la ligne de la vue ne peut être déterminé en employant seul l'effet de Doppler, mais il peut être déterminé en dépistant la cible azimut temps fini. L'information additionnelle de la nature des retours de Doppler peut être trouvée dans caractéristiques de signal de radar article.

Il est également possible de faire un radar sans palpiter, connue sous le nom d'a continu-ondulez le radar (DANS LE SENS DES AIGUILLES D'UNE MONTRE radar), en envoyant un signal très pur d'une fréquence connue. DANS LE SENS DES AIGUILLES D'UNE MONTRE le radar est idéal pour déterminer le composant radial de la vitesse d'une cible, mais il ne peut pas déterminer la gamme de la cible. DANS LE SENS DES AIGUILLES D'UNE MONTRE le radar est typiquement employé par l'application du trafic pour mesurer la vitesse de véhicule rapidement et exactement où la gamme n'est pas importante.

Réduction d'effets d'interférence

Traitement des signaux est utilisé dans des systèmes de radar pour réduire effets d'interférence de radar. Les techniques de traitement des signaux incluent indication mobile de cible (MTI), impulsion Doppler, processeurs mobiles de la détection de cible (MTD), corrélation avec radar secondaire de surveillance Cibles (SSR), traitement adaptatif d'espace-temps (STAP), et voie-avant-détectez (TBD). Taux faux constant d'alarme (CFAR) et modèle numérique de terrain (DTM) traitant sont également employés dans des environnements d'image de fond.

Extraction de parcelle de terrain et de voie

Des retours visuels de radar sur l'avion peuvent être soumis à un processus d'extraction de parcelle de terrain par lequel de faux et s'y mêlants signaux soient jetés. Un ordre des retours de cible peut être surveillé par un dispositif connu sous le nom d'extracteur de parcelle de terrain. Les retours en temps réel non appropriés peuvent être enlevés de l'information montrée et d'une parcelle de terrain simple montrées. Un ordre des parcelles de terrain peut alors être surveillé et une « voie » être formé, de ce fait soulageant l'identification d'une cible véritable d'avion par des retours non désirés et non appropriés de radar.

Technologie de radar

Un radar a différents composants :

  • A émetteur cela produit du signal par radio avec un oscillateur tel qu'a klystron ou a magnétron et commandes sa durée par a modulateur.
  • A guide d'ondes cela lie l'émetteur et l'antenne.
  • A duplexeur ce sert de commutateur entre l'antenne et l'émetteur ou le récepteur pour le signal quand l'antenne est utilisée dans les deux situations.
  • A récepteur. Sachant la forme du signal reçu désiré (une impulsion), un récepteur optimal peut être conçu en utilisant a filtre assorti.
  • Une section électronique qui commande tous ces dispositifs et l'antenne pour exécuter le balayage de radar a passé commande par a logiciel.
  • Un lien aux utilisateurs.

Conception d'antenne

Les signaux par radio annoncent d'une antenne simple étendront dans toutes les directions, et de même une antenne simple recevra des signaux également de toutes les directions. Ceci laisse le radar avec le problème de décider où l'objet de cible est localisé.

Les systèmes tôt ont tendu à employer antennes omnidirectionnelles d'émission, avec les antennes de récepteur directionnelles qui ont été dirigées dans diverses directions. Par exemple le premier système à déployer, Maison à chaînes, utilisé deux antennes droites à angles droits pour la réception, chacun sur un affichage différent. Le retour maximum serait détecté avec une antenne perpendiculairement à la cible, et un minimum avec l'antenne dirigée directement à elle (extrémité dessus). L'opérateur pourrait déterminer la direction à une cible près rotation l'antenne ainsi un affichage a montré un maximum tandis que l'autre montre un minimum.

Une limitation sérieuse avec ce type de solution est que l'émission est envoyée dans toutes les directions, ainsi la quantité d'énergie dans la direction étant examinée est une petite partie de cela a transmis. Pour obtenir une quantité raisonnable de puissance sur la « cible », l'antenne de transmission devrait également être directionnelle.

Réflecteur parabolique

Des systèmes plus modernes emploient un orientable parabolique « plat » pour créer un faisceau serré d'émission, employant typiquement le même plat que le récepteur. De tels systèmes combinent souvent deux fréquences de radar dans la même antenne afin de permettre la direction automatique, ou serrure de radar.

Les réflecteurs paraboliques peuvent être l'une ou l'autre paraboles symetric ou paraboles corrompues :

  • Les antennes paraboliques de Symetric produisent un faisceau étroit de « crayon » dans les dimensions de X et de Y et ont par conséquent un gain plus élevé. NEXRAD Impulsion-Doppler radar de temps utilise une antenne symetric pour exécuter des balayages volumétriques détaillés de l'atmostphere.
  • Les antennes paraboliques corrompues produisent un faisceau étroit dans une dimension et un faisceau relativement large dans l'autre. Ce dispositif est utile si la détection de cible sur un éventail d'angles est plus importante que l'endroit de cible dans trois dimensions. La plupart des 2D radars de surveilance utilisent une antenne parabolique corrompue avec une largeur de faisceau azimutale étroite et la largeur de faisceau verticale large. Cette configuration de faisceau permet à l'opérateur de radar de détecter un avion à un azimut spécifique mais à une taille indéterminée. Réciproquement, la prétendue taille de « nodder » trouvant des radars emploient un plat avec une largeur de faisceau verticale étroite et la largeur de faisceau azimutale large pour détecter un avion à une taille spécifique mais avec la basse précision azimutale.

Types de balayage

  1. Balayage primaire : Une technique d'exploration où l'antenne principale d'antenne est déplacée pour produire un faisceau de balayage, exemples incluent le balayage circulaire, le balayage etc. de secteur
  2. Balayage secondaire : Une technique d'exploration où l'alimentation d'antenne est déplacée pour produire un faisceau de balayage, exemple incluent le balayage conique, le balayage continu de secteur, la commutation etc. de lobe.
  3. Balayage de Palmer : Une technique d'exploration qui produit un faisceau de balayage en déplaçant l'antenne principale et son alimentation. Un balayage de Palmer est une combinaison d'un balayage primaire et d'un balayage secondaire.

Guide d'ondes encoché

Article principal : Guide d'ondes encoché

Appliqué pareillement au réflecteur parabolique le guide d'ondes encoché est déplacé mécaniquement au balayage et est particulièrement approprié aux systèmes extérieurs de non-cheminement de balayage, où le modèle vertical peut demeurer constant. En raison du coût inférieur et de moins d'exposition de vent, le bord du navire, la surface d'aéroport, et les radars de surveillance de port emploient maintenant ceci de préférence à l'antenne parabolique.

À réseaux de dipoles

Article principal : À réseaux de dipoles

Une autre méthode de direction est employée dans un radar à réseaux de dipoles. Ceci emploie rangée des antennes semblables convenablement espacées, la phase du signal à chaque antenne individuelle étant commandée de sorte que le signal soit renforcé dans la direction et les annulations désirées dans d'autres directions. Si les différentes antennes sont dans un avion et le signal est introduit à chacun aérien dans la phase avec tous les autres alors que le signal renforcera dans une perpendiculaire de direction à cet avion. En changeant la phase relative du Fédéral de signal à chacun aérien la direction du faisceau peut être déplacée parce que la direction de l'interférence constructive se déplacera. Puisque les radars à réseaux de dipoles n'exigent aucun examen médical mouvement le faisceau peut balayer aux milliers de degrés par seconde, assez rapides pour irradier et dépister beaucoup de cibles d'individu, et courir toujours une recherche étendue périodiquement. En arrêtant simplement certaines des antennes dessus ou, le faisceau peut être écarté pour la recherche, rétréci du cheminement, ou même la fente dans des radars deux ou plus virtuels. Cependant, le faisceau ne peut pas être efficacement orienté à de petits angles avec le plan de la rangée, ainsi pour la pleine assurance des rangées multiples sont exigées, typiquement disposé sur les visages d'une pyramide triangulaire (voir l'image).

Les radars à réseaux de dipoles ont eu lieu en service depuis les premières années de l'utilisation de radar dedans La deuxième guerre mondiale, mais les limitations de l'électronique ont mené à l'exactitude assez pauvre. Des radars à réseaux de dipoles ont été à l'origine utilisés pour missile la défense. Ils sont le coeur du embarquer-soutenu Système de combat d'égide, et Système de missile de patriote, et sont de plus en plus employés dans d'autres secteurs parce que le manque de pièces mobiles les rend plus fiables, et permettent parfois une antenne efficace beaucoup plus grande, utile dans les applications d'avion de chasse qui offrent seulement l'espace confiné pour le balayage mécanique.

Car le prix de l'électronique est tombé, les radars à réseaux de dipoles ont de plus en plus le terrain communal devenu. Presque tous les systèmes militaires modernes de radar sont basés sur des rangées échelonnées, où le petit coût additionnel est loin compensé par la fiabilité améliorée d'un système sans les pièces mobiles. Les conceptions traditionnelles de déplacer-antenne sont encore employées couramment dans les rôles où le coût est un facteur significatif tel que la surveillance de trafic aérien, les radars de temps et les systèmes semblables.

Des radars à réseaux de dipoles sont également évalués pour l'usage dans l'avion, puisqu'ils peuvent dépister les cibles multiples. Le premier avion pour utiliser un radar à réseaux de dipoles est le B-1B Lancer. Le premier combattant d'avion pour utiliser le radar à réseaux de dipoles était Mikoyan MiG-31. Le MiG-31M SBI-16 Zaslon le radar à réseaux de dipoles est considéré comme le radar du combattant le plus puissant du monde [2]. À réseaux de dipoles interférométrie ou, synthèse d'ouverture des techniques, en utilisant une rangée de plats séparés qui sont mis en phase dans une ouverture efficace simple, ne sont pas typiquement employées pour des applications de radar, bien qu'elles soient employées couramment dedans astronomie par radio. En raison du Malédiction amincie de rangée, de telles rangées d'ouvertures multiples, une fois utilisées dans les émetteurs, ont comme conséquence les faisceaux étroits aux dépens de réduire toute la puissance transmise à la cible. En principe, de telles techniques utilisées pourraient augmenter la résolution spatiale, mais la puissance inférieure signifie que ce n'est généralement pas efficace. La synthèse d'ouverture par le post-traitement des données de mouvement d'une source mobile simple, d'une part, est employée couramment dans des systèmes de l'espace et de radar de bord (voyez Radar synthétique d'ouverture).

Bandes de fréquence

Les noms traditionnels de bande ont commencé comme code-noms pendant La deuxième guerre mondiale et soyez toujours dans l'utilisation de militaires et d'aviation dans le monde entier au 21ème siècle. Ils ont été adoptés aux Etats-Unis par IEEE, et internationalement par ITU. La plupart des pays ont des règlements additionnels pour commander quelles parties de chaque bande sont disponibles pour le civil ou les militaires emploient.

D'autres utilisateurs du spectre par radio, tels que radiodiffusion et contre-mesures électroniques (Contre-mesure électronique) les industries, ont remplacé les désignations militaires traditionnelles avec leurs propres systèmes.

Bandes de fréquence de radar
Nom de bande Chaîne de fréquence Gamme de longueurs d'onde Notes
À haute fréquence 3–30 Mégahertz 10–100 m systèmes côtiers de radar, radar transhorizon Radars (OTH) ; « fréquence »
P < 300 mégahertz 1 m+ « P » pour « précédent », appliqué rétrospectivement aux systèmes tôt de radar
VHF 50-330 mégahertz 0.9-6 m la gamme très longue, a rectifié la pénétration ; « très fréquence »
Fréquence ultra-haute 300-1000 mégahertz 0.3-1 m gamme très longue (par exemple. détection précoce de missile ballistique), la terre pénétrant, pénétration de feuillage ; « ultra fréquence »
L 1–2 Gigahertz 15–30 centimètre longue gamme commande de trafic aérien et surveillance; « L » pour « long »
S 2-4 gigahertz 7.5-15 centimètres commande terminale de trafic aérien, temps à longue portée, radar marin ; « S » pour « court »
C 4-8 gigahertz 3.75-7.5 centimètres Transpondeurs satellites ; un compromis (par conséquent « C ») entre les bandes de X et de S ; temps
X 8-12 gigahertz 2.5-3.75 centimètres missile conseils, radar marin, temps, tracer de milieu-résolution et surveillance au sol ; dans LES Etats-Unis le gigahertz étroit ±25 mégahertz de la gamme 10.525 est employé pour aéroport radar. Bande x nommée parce que la fréquence était un secret pendant le WW2.
Ku 12-18 gigahertz 1.67-2.5 centimètre tracer à haute résolution, satellite altimetry ; fréquence juste sous la bande de K (par conséquent « u »)
K 18-27 gigahertz 1.11-1.67 centimètre de Allemand kurz, signification « courte » ; utilisation limitée due à l'absorption près vapeur d'eau, ainsi Ku et Ka ont été employés à la place pour la surveillance. la K-bande est employée pour détecter des nuages par des météorologistes, et par la police pour détecter les automobilistes expédiants. les pistolets de radar de K-bande actionnent au ± 24.150 0.100 gigahertz.
Ka 27-40 gigahertz 0.75-1.11 centimètre tracer, à courte portée, surveillance d'aéroport ; la fréquence juste au-dessus du radar de photo de la bande de K (par conséquent « a »), utilisé pour déclencher les appareils-photo qui prennent des photos des plats de permis des voitures courant les lumières rouges, actionne au ± 34.300 0.100 gigahertz.
millimètre 40-300 gigahertz 7.5 millimètres - 1 millimètre bande de millimètre, subdivisé en tant que ci-dessous. Les gammes de fréquence dépendent de la taille de guide d'ondes. Des lettres multiples sont assignées à ces bandes par différents groupes. Ceux-ci sont de Baytron, une compagnie maintenant ancienne qui a fait l'équipement d'essai.
Q 40-60 gigahertz 7.5 millimètres - 5 millimètres Utilisé pour la communication militaire.
V 50-75 gigahertz 6.0-4 millimètres Très fortement absorbé par l'atmosphère.
E 60-90 gigahertz 6.0-3.33 millimètres
W 75-110 gigahertz 2.7 - 4.0 millimètres utilisé comme sonde visuelle pour les véhicules autonomes expérimentaux, l'observation météorologique à haute résolution, et la formation image.

Modulateurs de radar

Modulateurs, également appelé impulsion formant des réseaux ou ligne (PFNs) acte pour fournir les impulsions courtes de la puissance au magnétron. Cette technologie est connue As Puissance pulsée. De cette façon, l'impulsion transmise du rayonnement de rf est gardée à un défini, et habituellement, durée très. Les modulateurs se composent d'un générateur d'impulsion à haute tension formé d'un approvisionnement de HT, et d'un commutateur à haute tension tel qu'a thyratron.

A tube de klystron peut également être employé comme modulateur parce que c'est un amplificateur, ainsi il peut être modulé par son signal d'entrée de basse puissance.

Liquide réfrigérant de radar

Coolanol et PAO (oléfine de poly-alpha) sont les deux liquides réfrigérants principaux employés pour refroidir l'équipement de radar de bord aujourd'hui.[la citation a eu besoin]

LES États-Unis Marine a institué un programme appelé Empêchement de pollution (P2) pour réduire ou éliminer le volume et la toxicité de la perte, des émissions d'air, et des décharges d'effluent. En raison de ce Coolanol est employé moins souvent aujourd'hui.

PAO est une composition synthétique en lubrifiant est un mélange d'un polyol ester mélangé avec des quantités efficaces d' antioxydant, pacificateur en métal et agents antirouille jaunes. Le mélange d'ester de polyol inclut une proportion importante du poly mélange d'ester (de polyol néopentylique) constitué par la réaction poly (pentaerythritol) esters partiels avec au moins un C7 à C12 acide carboxylique mélangé à de l'ester a formé en réagissant un polyol ayant au moins deux groupes d'hydroxyle et au moins un acide C8-C10 carboxylique. De préférence, les acides sont linéaires et évitent ceux qui peuvent causer des odeurs pendant l'utilisation. Les additifs efficaces incluent les antioxydants secondaires d'arylamine, triazole pacificateur jaune dérivé en métal et acide aminé primaire et secondaire dérivés et substitués amine et/ou agent antirouille de diamine.

Une composition synthétique en liquide réfrigérant/lubrifiant, comportant un mélange d'ester des pour cent de 50 à 80 poids de poly ester (de polyol néopentylique) constitué en réagissant un poly (polyol néopentylique) ester partiel et au moins un acide monocarboxylique linéaire ayant de 6 à 12 atomes de carbone, et des pour cent de 20 à 50 poids d'un ester de polyol constitué en réagissant un polyol ayant 5 à 8 atomes de carbone et au moins deux groupes d'hydroxyle avec au moins un acide monocarboxylique linéaire ayant de 7 à 12 atomes de carbone, les pour cent de poids basés sur tout le poids de composition.

Fonctions et rôles de radar

Radars de détection et de recherche

Radars de menace

Systèmes de conseils de missile

Champ de bataille et radar de reconnaissance

Commande et navigation de trafic aérien

Systèmes de radar d'instrumentation de l'espace et de gamme

  • Systèmes de piste de l'espace (PS)
  • Systèmes de l'instrumentation de gamme (RI)
  • Relais/systèmes visuels de Downlink
  • Radar Espace-Basé

Survivre-sensation des systèmes de radar

Donnez l'assaut à l'avant réflectivités sur un écran de radar de temps (NOAA)

Vent profilant le radar


Radars pour la recherche biologique

Par les systèmes de radar de mur

Systèmes de radar qui fonctionnent en utilisant Ultra bande large la technologie peut sentir un humain derrière des murs. C'est possible puisque les caractéristiques réfléchissantes des humains sont généralement plus grandes que ceux des matières typiques employées dans la construction. Cependant, puisque les humains reflètent loin moins d'énergie de radar que le métal, ces systèmes exigent de la technologie sophistiquée d'isoler les cibles humaines et d'ailleurs de traiter n'importe quelle sorte d'image détaillée.

Voyez également

Portail de l'électronique
Portail nautique

Notes

  1. ^ Emplacement d'essai de Ronald Reagan sur Kwajalein atoll
  2. ^ a b Hülsmeyer chrétien par Radar World
  3. ^ (Allemand) Hülsmeyer chrétien Biografie
  4. ^ Brevet DE165546 ; Verfahren, zu de Beobachter d'einem de Wellen d'elektrischer de mittels de Gegenstände de metallische d'UM melden.
  5. ^ Le von d'Entfernung de der de Bestimmung de zur de Verfahren metallischen Gegenständen (Schiffen O. le dgl.), deren le wird de festgestellt du brevet 16556 de nach de Verfahren de das de durch de Gegenwart.
  6. ^ Brevet 13170 de gigaoctet Telemobiloscope
  7. ^ (Allemand) 100. Radar de Jahre L'amélioration de Hertzien-ondulent projeter et recevoir l'appareil pour localiser la position des objets éloignés en métal en 100 ans de radar une publication allemande
  8. ^ L'expérimentateur électrique, 1917
  9. ^ Goebel, Greg (2007-01-01). La guerre de magicien : WW2 et les origines du radar, chapitre 1 : L'invention britannique du radar. Recherché dessus 2007-03-24.
  10. ^ Brevet 788795 de franc D'obstacles de Nouveau système de repérage et applications de ses
  11. ^ a b (Français) Copy des brevets pour l'invention du radar sur www.radar-france.fr
  12. ^ Homme britannique d'abord pour faire breveter le radar emplacement officiel de Office de brevet
  13. ^ Brevet 593017 de gigaoctet Améliorations concernant les systèmes sans fil
  14. ^ Exemple d'équipement de WiFi bloquant les radars météorologiques.

Références

Davantage de lecture

  • Buderi, Robert, L'invention qui a changé le monde : l'histoire du radar de la guerre à la paix, Simon et Schuster, 1996. ISBN 0-349-11068-9 ISBN 0-316-90715-4
  • Hall, P.S., T.K. Guirlande-Collins, R.S. Picton et R.G. Lee, Radar, Ltd. de Brassey (R-U), 1991, série de guerre de terre : Vol. 9, ISBN 0-08-037711-4.
  • Kaiser, Gerald, chapitre 10 « d'un guide amical des ondelettes », Birkhauser, Boston, 1994.
  • Jones, R.V., La plupart de guerre secrète, ISBN 1-85326-699-X. R.V. Le compte de Jones de sa partie dans l'intelligence scientifique britannique entre 1939 et 1945, travaillant pour prévoir le radar, la navigation par radio et les développements V1/V2 de l'Allemand.
  • Le Chevalier, François, Principes du traitement des signaux de radar et de sonar, Chambre d'Artech, Boston, Londres, 2002. ISBN 1-58053-338-8.
  • Skolnik, Merrill I., Introduction aux systèmes de radar, McGraw-Colline (1er E-D., 1962 ; 22eme E-D., 1980 ; 3ème E-D., 2001), ISBN 0-07-066572-9. La bible de fait d'introduction de radar.
  • Skolnik, Merrill I., Manuel de radar. ISBN 0-07-057913-X employé couramment dans LES USA depuis les années 70. Nouvelle 3ème édition, février 2008, ISBN 0-07-148547-3; 978-0-07-148547-0
  • Stimson, George W., Introduction au radar de bord, Édition de SciTech (22eme édition, 1998), ISBN 1-891121-01-4. Écrit pour le non spécialiste. La première moitié du livre sur des principes fondamentaux de radar est également applicable au radar de la terre et mer-basé.
  • Bragg, Michael., RDF1 l'endroit de l'avion par Radio Methods 1935-1945, Hawkhead éditant, Paisley 1988 ISBN 0-9531544-0-8 L'histoire du radar moulu au R-U pendant la deuxième guerre mondiale
  • Latham, Colin et Stobbs, Anne., Radar un miracle de temps de guerre, Sutton éditant Ltd, Stroud 1996 ISBN 0-7509-1643-5 Une histoire de radar au R-U pendant la deuxième guerre mondiale a indiqué par les hommes et les femmes qui ont travaillé à elle.
  • Pritchard, David., L'accomplissement pilote 1904-1945 de l'Allemagne de guerre de radar Stephens Ltd, Wellingborough 1989 de Patrick. , ISBN 1-85260-246-5
  • Zimmerman, David., Radar du bouclier de la Grande-Bretagne et la défaite du Luftwaffe, Sutton éditant Ltd, Stroud, 2001. , ISBN 0-7509-1799-7
  • Brun, Louis., Une histoire de radar de la deuxième guerre mondiale, Institut de la physique éditant, Bristol, 1999. , ISBN 0-7503-0659-9
  • Bowen, PAR EXEMPLE, Jours de radar, Institut de la physique éditant, Bristol, 1987. , ISBN 0-7503-0586-X
  • Howse, Derek, Radar en mer la marine royale dans la guerre mondiale 2, Pression navale d'institut, Annapolis, le Maryland, Etats-Unis, 1993, ISBN 1-55750-704-X

Liens externes

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