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Radar

Per altri usi, veda Radar (chiarimento delle ambiguità).

Radar è un sistema che usa elettromagnetico onde per identificare la gamma, l'altezza, il senso, o la velocità entrambi commoventi e di oggetti fissi come velivolo, navi, autoveicoli, formazioni del tempo e terreno. Il termine RADAR è stato coniato in 1941 come sigla per Radio Detection aND Ranging. Il termine da allora ha fornito la lingua inglese come parola standard, radar, perdendo capitalizzazione. Il radar originalmente è stato denominato RDF (cercatore radiofonico di senso) nel Regno Unito.

Un sistema del radar ha un trasmettitore che emette uno onde radio o (più solitamente attualmente) microonde quello è riflesso dall'obiettivo ed è rilevato da una ricevente, tipicamente nella stessa posizione del trasmettitore. Anche se il segnale restituito è solitamente molto debole, il segnale può essere amplificato. Ciò permette al radar di rilevare gli oggetti alle gamme dove altre emissioni, come suono o luce visibile, sia troppo debole per rilevare. Il radar è utilizzato in molti contesti, includenti meteorologico rilevazione di precipitazione, onde di misurazione della superficie dell'oceano, controllo di traffico #reo, polizia rilevazione di accelerazione trafficoe dai militari.

Indice

Storia

Articolo principale: Storia del radar

Vari inventori, scienziati e assistenti tecnici contribuito al sviluppo del radar. Il primo per usare le onde radio per rilevare “la presenza degli oggetti metallici distanti„ era Hülsmeyer cristiano, che in 1904 ha dimostrato la fattibilità di rilevazione della presenza di una nave in nebbia densa, ma la non relativa distanza.[2][3] Ha ricevuto Reichspatent Nr. 165546[4] per il suo dispositivo del pre-radar nell'aprile 1904 ed il brevetto successivo 169154[5] per una correzione relativa per variare. Inoltre ha ricevuto un brevetto [6] in Inghilterra per suo telemobiloscope su 22 settembre, 1904.[2][7]

Nikola Tesla, nell'agosto 1917, il primo ha stabilito i principii per quanto riguarda il livello di alimentazione e di frequenza per le prime unità primitive del radar.[8] Ha dichiarato, “[...] dal loro [onde elettromagnetiche levantesi in piedi] uso che possiamo produrre alla volontà, da una stazione di trasmissione, ad un effetto elettrico in qualsiasi regione particolare del globo; [con quale] possiamo determinare la posizione relativa o corso di un oggetto commovente, quale un vaso in mare, la distanza attraversato dallo stesso, o la relativa velocità."

Prima del Seconda guerra mondiale, sviluppi dagli Americani (Dott. Robert M. La pagina ha esaminato il primo radar del monopulse in 1934),[9] i tedeschi, il francese (n° francese 788795 di brevetto di 1934)[10][11] e pricipalmente i Britannici che erano i primi completamente per sfruttarli come difesa contro l'attacco del velivolo (brevetto britannico GB593017 vicino Watson-Watt del Robert in 1935)[11][12][13] condotto ai primi radar reali. Ungherese Baia di Zoltán ha prodotto un modello di funzionamento entro 1936 al Tungsram laboratorio nella stessa vena.

In 1934, Émile Girardeau, funzionante con i primi sistemi francesi del radar, lo ha dichiarato era sistemi del radar della costruzione “concepiti secondo i principii dichiarati da Tesla„. [1]

La guerra ha precipitato la ricerca per trovare la risoluzione migliore, più portabilità e più caratteristiche per la nuova tecnologia della difesa. Gli anni del dopoguerra hanno visto l'uso del radar nei campi vari As controllo di traffico #reo, controllo del tempo, astrometry e controllo di velocità della strada.

Principii

Riflessione

Elettromagnetico le onde riflettono (spargimento) da tutto il grande cambiamento in dielettrico o diamagnetic costanti. Ciò significa che un oggetto solido dentro aria o a vuoto, o l'altro cambiamento significativo nella densità atomica fra l'oggetto e che cosa è circostante esso, spargerà solitamente le onde del radar (radio). Ciò è particolarmente allineare per elettricamente conduttivo materiali, quale la fibra del carbonio e del metallo, rendente radar particolarmente ben adattato alla rilevazione di velivolo e navi. Materiale assorbente del radar, contenendo resistente ed a volte magnetico le sostanze, è usata sui veicoli militari per ridurre la riflessione del radar. Ciò è l'equivalente della radio della pittura qualcosa un colore scuro.

Le onde del radar spargono in una varietà di sensi secondo il formato (lunghezza d'onda) dell'onda radio e la figura dell'obiettivo. Se la lunghezza d'onda è molto più corta del formato dell'obiettivo, l'onda rimbalzerà fuori in un senso simile al senso che la luce è riflessa dalla a specchio. Se la lunghezza d'onda è molto più lunga del formato dell'obiettivo, l'obiettivo è polarizzato (le cariche positive e negative sono separate), come la a antenna del dipolo. Ciò è descritta vicino Dispersione del Rayleigh, un effetto che genera il cielo blu ed il colore rosso della terra tramonti. Quando le due scale di lunghezza sono paragonabili, ci può essere risonanze. I radar in anticipo hanno usato molto lungamente lunghezze d'onda quello era più grande degli obiettivi ed ha ricevuto un segnale vago, mentre alcuni sistemi moderni usano più corto lunghezze d'onda (alcuni centimetri o più corto) che può immagine obietta piccolo come pagnotta di pane.

Le onde radio corte riflettono dalle curve e dai angoli, in un senso simile a glint da una parte arrotondata di vetro. Le lunghezze d'onda degli obiettivi più riflettenti in breve hanno angoli 90° fra superfici riflettenti. Una struttura che consiste di tre superfici piane che vengono a contatto ad un singolo angolo, come il angolo su una scatola, rifletterà sempre le onde che forniscono direttamente la relativa apertura indietro alla fonte. Questi cosiddetti riflettori d'angolo sono comunemente usati poichè i riflettori del radar fare al contrario difficile--per rilevare gli oggetti più facili rilevare e spesso sono trovati sulle barche per migliorare la loro rilevazione in una situazione di salvataggio e ridurre gli scontri. Per i motivi simili, gli oggetti che tentano di evitare la rilevazione inclineranno le loro superfici in un senso eliminare i angoli interni ed evitare le superfici ed i bordi perpendicolari ai sensi probabili di rilevazione, che conduce a osservare “dispari„ velivolo dello stealth. Queste precauzioni completamente non eliminano la riflessione a causa di diffrazione, particolarmente alle lunghezze d'onda più lunghe. Legare di lunghezza d'onda mezza o strisce lunghi di materiale di condotta, come paglia, sia molto riflettente ma non diriga l'energia sparsa indietro verso la fonte. Il limite a cui un oggetto riflette o le onde radio degli spargimenti è denominato relative sezione trasversale del radar.

Equazione del radar

La quantità di alimentazione Pr rinviando all'antenna di ricezione è dato dall'equazione del radar:

dove

  • Pt = alimentazione del trasmettitore
  • Gt = guadagno dell'antenna trasmettente
  • Ar = apertura efficace (zona) dell'antenna di ricezione
  • σ = sezione trasversale del radar, o coefficente di dispersione, dell'obiettivo
  • F = fattore di propagazione del modello
  • Rt = distanza fra il trasmettitore e l'obiettivo
  • Rr = distanza fra l'obiettivo e la ricevente.

Nel caso comune dove il trasmettitore e la ricevente sono alla stessa posizione, Rt = Rr ed il termine Rt² Rril ² può essere sostituito vicino R4, dove R è la gamma. Ciò rende:

Ciò indica che l'alimentazione ricevuta declina come l'alimentazione di quarto della gamma, che significa che l'alimentazione riflessa dagli obiettivi distanti è molto, molto piccolo.

L'equazione qui sopra con F = 1 è una semplificazione per vuoto senza interferenza. Il fattore di propagazione rappresenta gli effetti di a più angoli ed ombreggiare e dipende dai particolari dell'ambiente. In una situazione nell'ambiente, pathloss gli effetti dovrebbero anche essere considerati.

Altri sviluppi matematici nell'elaborazione dei segnali del radar includono analisi di tempo-frequenza (Weyl Heisenberg o wavelet), così come il chirplet trasforma quale usa il fatto che il radar rinvia tipicamente dagli obiettivi commoventi “stridio„ (cambi la loro frequenza in funzione di tempo, come il suono di un uccello o di un blocco).

Polarizzazione

Nel segnale di radar trasmesso, il campo elettrico è perpendicolare al senso della propagazione e questo senso del campo elettrico è polarizzazione dell'onda. I radar usano polarizzazione orizzontale, verticale, lineare e circolare rilevare i tipi differenti di riflessioni. Per esempio, polarizzazione circolare è usato minimizzare l'interferenza causata da pioggia. Polarizzazione lineare i ritorni indicano solitamente le superfici del metallo. Casuale i ritorni di polarizzazione indicano solitamente la a fractal la superficie, quali le roccie o il terreno ed è usata vicino navigazione radar.

Interferenza

I sistemi del radar devono sormontare varie fonti dei segnali indesiderabili per mettere a fuoco soltanto sugli obiettivi reali di interesse. Questi segnali indesiderabili possono provenire dalle fonti interne ed esterne, sia passive che attive. La capacità del sistema del radar di sormontare questi segnali indesiderabili definisce il relativo rapporto segnale-rumore (SNR). SNR è definito come il rapporto di un'alimentazione del segnale all'alimentazione di rumore all'interno del segnale voluto.

Nei termini meno tecnici, il rapporto segnale-rumore (SNR), confronta il livello di un segnale voluto (quali gli obiettivi) al livello di rumore di fondo. SNR più alto del sistema, migliore è nell'isolamento degli obiettivi reali dai segnali di rumore circostanti.

Rumore

Rumore del segnale è una fonte interna delle variazioni casuali nel segnale, che inerentemente è generato ad un certo grado da tutti i componenti elettronici. Il rumore compare tipicamente come variazioni casuali sovrapposte sul segnale voluto di eco ricevuto nella ricevente del radar. Più bassa l'alimentazione del segnale voluto, più difficile è di discernerlo dal rumore (simile a provare a sentire un bisbiglio mentre si leva in piedi vicino ad una strada di grande traffico). Di conseguenza, le fonti di rumore più importanti compaiono nella ricevente e molto sforzo è fatto minimizzare questi fattori. Figura di rumore è una misura del rumore prodotto da una ricevente confrontata ad una ricevente ideale e questa deve essere minimizzata.

Il rumore inoltre è generato dalle fonti esterne, per di più la radiazione termica naturale della scena della priorità bassa che circonda l'obiettivo di interesse. Nei sistemi moderni del radar, dovuto il rendimento elevato delle loro riceventi, il rumore interno è in genere circa uguale a o più basso del rumore esterno di scena. Un'eccezione è se il radar è mirato verso l'alto al cielo libero, in cui la scena è così fredda che genera pochissimo rumore termico.

Ci sarà inoltre Rumore della luce intermittente dovuto transito degli elettroni, ma secondo 1/f, sia molto più basso del rumore termico quando la frequenza è alta. Quindi, in radar di impulso, il sistema sarà sempre eterodina. Veda frequenza intermedia.

Ammasso

L'ammasso si riferisce agli echi reali di radiofrequenza (rf) restituiti dagli obiettivi che sono tramite la definizione uninteresting ai radaristi generalmente. Tali obiettivi principalmente includono gli oggetti naturali come terra, mare, precipitazione (quali pioggia, neve o la grandine), tempeste della sabbia, animali (particolarmente uccelli), atmosferici turbolenzaed altri effetti atmosferici, come ionosphere riflessioni e meteor tracce. L'ammasso può anche essere restituito dagli oggetti artificiali quali le costruzioni e, intenzionalmente, dalle contromisure del radar come paglia.

Un certo ammasso può anche essere causato da un radar lungo guida di onde fra il ricetrasmettitore del radar e l'antenna. In un tipico indicatore posizione di programma (PPI) il radar con un'antenna di rotazione, questo sarà visto solitamente come “un sole„ o “il sunburst„ nel centro dell'esposizione come la ricevente risponde agli echi dalle particelle di polvere ed alla rf disorientata nella guida di onde. La registrazione della sincronizzazione fra quando il trasmettitore trasmette un impulso e quando la fase della ricevente è permessa ridurrà generalmente il sunburst senza interessare l'esattezza della gamma, poiché la maggior parte del sunburst è causato dall'diffuso trasmette l'impulso riflesso prima che lasci l'antenna.

Mentre alcune fonti di ammasso possono essere indesiderabili per alcune applicazioni del radar (quali le nubi della tempesta per i radar della aria-difesa), possono essere desiderabili per altre (meteorologico radar in questo esempio). L'ammasso è considerato una fonte passiva di interferenza, poiché compare soltanto in risposta ai segnali di radar trasmessi dal radar.

Ci sono parecchi metodi di rilevazione e di neutralizzare dell'ammasso. Molti di questi metodi contano sul fatto che l'ammasso tende a sembrare statico fra le esplorazioni del radar. Di conseguenza quando confrontare le esplorazioni successive echeggia, gli obiettivi desiderabili sembreranno muoversi e tutti gli echi stazionari possono essere eliminati. L'ammasso del mare può essere ridotto usando la polarizzazione orizzontale, mentre la pioggia è ridotta con polarizzazione circolare (nota che i radar meteorologici desiderano per l'effetto opposto, quindi usando polarizzazione lineare il migliore rilevare precipitazione). Altri metodi tentano di aumentare segnale--stipano del rapporto.

CFAR (Tasso costante dell'Falso-Allarme, una forma di Controllo di guadagno automatico, o AGC) è un metodo che conta sul fatto che i ritorni di ammasso lontano oltrepassano gli echi dagli obiettivi di interesse. Il guadagno della ricevente è registrato automaticamente per effettuare un livello costante di ammasso visibile generale. Mentre questo non contribuisce a rilevare gli obiettivi mascherati da ammasso circostante più forte, contribuisce a distinguere le fonti forti dell'obiettivo. Nel passato, il radar AGC elettronicamente è stato controllato ed interessato il guadagno di intera ricevente del radar. Mentre i radar si sono evoluti, AGC si è trasformato in in calcolatore-software controllato ed ha interessato il guadagno con il granularity più grande, in cellule specifiche di rilevazione.

L'ammasso può anche provenire da a più angoli echi dagli obiettivi validi dovuto la riflessione al suolo, canalizzazione atmosferica o riflessione ionosferica/rifrazione. Questo tipo specifico di ammasso è particolarmente bothersome, poiché sembra muoversi e comportarsi come altri obiettivi normali (del punto) di interesse, quindi generanti un fantasma. In un piano d'azione tipico, un eco del velivolo a più angoli-è riflesso dalla terra qui sotto, comparendo alla ricevente come obiettivo identico sotto quello corretto. Il radar può provare ad unificare gli obiettivi, segnalanti l'obiettivo ad un'altezza errata, o - più difettoso - l'eliminazione esso in base a nervosismo o un'impossibilità fisica. Questi problemi possono essere superati incorporando un programma a terra dei dintorni del radar ed eliminando tutti gli echi che sembrano iniziare sotto terra o sopra certa altezza. In più nuova apparecchiatura del radar di ATC le procedure sono usate per identificare gli obiettivi falsi confrontando i ritorni di impulso corrente, a quegli adiacenti, come pure i improbabilities di ritorno calcolatori dovuto altezza, la distanza e la sincronizzazione calcolate del radar.

Incepparsi

Incepparsi del radar si riferisce ai segnali di radiofrequenza che provengono dalle fonti fuori del radar, trasmettendo nella frequenza e negli obiettivi quindi mascheranti del radar di interesse. Incepparsi può essere intenzionale, come con guerra elettronica Tattica (EW), o involontario, come con le forze amichevoli che fanno funzionare apparecchiatura che trasmette usando la stessa gamma di frequenza. Inceppandosi è considerato una fonte attiva di interferenza, poiché è iniziata dagli elementi fuori del radar e generalmente indipendente dai segnali di radar.

Incepparsi è problematico al radar poiché le necessità inceppantesi del segnale soltanto di viaggiare one-way (dal jammer alla ricevente del radar) mentre i due-sensi di corsa di echi del radar (radar-obiettivo-radar) e quindi significativamente è ridotto nell'alimentazione per il momento in cui rinviino alla ricevente del radar. I Jammers quindi possono essere molto meno potenti che i loro radar inceppati ed ancora mascherare efficacemente gli obiettivi lungo linea di vista dal jammer al radar (Incepparsi di Mainlobe). I Jammers hanno un effetto aggiunto di interessare i radar lungo altri line-of-sights, dovuto la ricevente del radar sidelobes (Incepparsi di Sidelobe).

Incepparsi di Mainlobe può essere ridotto generalmente soltanto limitando il mainlobe angolo solidoe può mai completamente essere eliminato quando direttamente affrontano un jammer che usa la stesse frequenza e polarizzazione del radar. Incepparsi di Sidelobe può essere sormontato riducendo ricevendo i sidelobes nel disegno dell'antenna di radar ed usando antenna omnidirezionale per rilevare ed ignorare i segnali del non-mainlobe. Altre tecniche anti-jamming sono luppolizzazione di frequenza e polarizzazione. Veda Counter-counter-measures elettronici per i particolari.

L'interferenza recentemente si è trasformata in in un problema per C-fascia (5.66 Gigahertz) radar meteorologici con la proliferazione di una fascia dei 5.4 gigahertz WiFi apparecchiatura.[14]

Elaborazione dei segnali del radar

Misura di distanza

Tempo di transito

Il one-way per misurare la distanza ad un oggetto è di trasmettere un impulso corto del segnale radiofonico (radiazione elettromagnetica) e misura il tempo che occorre per la riflessione a ritorno. La distanza è a metà del prodotto di tempo rotondo di viaggio (perché il segnale deve viaggiare all'obiettivo ed allora di nuovo alla ricevente) e la velocità del segnale. Dalle onde radio viaggia alla velocità di luce (186.000 miglia al secondo o di 300.000.000 tester al secondo), la misura esatta di distanza richiede l'elettronica ad alto rendimento.

Nella maggior parte dei casi, la ricevente non rileva il ritorno mentre il segnale sta trasmettendo. Con l'uso di un dispositivo ha denominato la a duplexer, il radar commuta fra trasmettere e la ricezione ad un tasso predeterminato. La gamma minima è calcolata misurando la lunghezza dell'impulso moltiplicato dalla velocità di luce, divisa per due. Per rilevare gli obiettivi più vicini uno deve usare una lunghezza più corta di impulso.

Un effetto simile impone una gamma massima pure. Se il ritorno dall'obiettivo viene in quando l'impulso seguente sta spedendo, ancora una volta la ricevente non può dire alla differenza. Per elevare la gamma, una desidera usare i periodi maggiori fra gli impulsi, o riferito a comunemente come tempo di ripetizione di impulso (PRT).

Questi due effetti tendono ad essere in disaccordo con a vicenda e non è facile da unire sia la buona lunga autonomia a breve termine che buona in un singolo radar. Ciò è perché gli impulsi corti hanno avuto bisogno di per una buona radiodiffusione minima della gamma hanno meno energia totale, rendendo i ritorni molto più piccolo e l'obiettivo più duro rilevare. Ciò potrebbe essere compensata usando più impulsi, ma questa ridurrebbe ancora la gamma massima. Così ogni radar usa un tipo particolare di segnale. I radar a lungo raggio tendono ad usare gli impulsi lunghi con lungo fa ritardare fra loro ed i radar a breve termine usano i più piccoli impulsi con meno tempo fra loro. Questo modello degli impulsi e delle pause è conosciuto come frequenza di ripetizione di impulso (o PRF) ed è uno dei sensi principali caratterizzare un radar. Poichè l'elettronica ha migliorato molti radar ora possono cambiare il loro PRF quindi che cambia la loro gamma. I più nuovi radar realmente infornano 2 impulsi durante l'una cellula, uno per a breve termine (~6 miglia) e un segnale separato per le lunghe autonomie (~60 miglia).

La distanza risoluzione e le caratteristiche del segnale ricevuto rispetto a rumore dipende pesante dalla figura dell'impulso. L'impulso è spesso modulato per realizzare grazie migliori di prestazioni ad una tecnica conosciuta come compressione di impulso.

La distanza può anche essere misurata in funzione di tempo. Il miglio del radar è il tempo che occorre per un impulso del radar al miglio nautico di corsa una, riflette fuori di un obiettivo e rinvia all'antenna di radar. Poiché un miglio nautico è definito As esattamente 1.852 tester, allora dividenti questa distanza dalla velocità di luce (esattamente 299.792.458 tester al secondo) ed allora moltiplicando il risultato da 2 (viaggio rotondo = due volte la distanza), rendimenti un risultato di circa 12.36 microsecondi nella durata.

Modulazione di frequenza

Un'altra forma del radar di misurazione di distanza è basata sopra modulazione di frequenza. Il confronto di frequenza fra due segnali è considerevolmente più esatto, anche con più vecchia elettronica, che cronometrando il segnale. Cambiando la frequenza del segnale restituito e paragonando quello all'originale, la differenza può essere misurata facilmente.

Questa tecnica può essere usata dentro radar di onda continuaed è trovato spesso in velivolo altimetri del radar. In questi sistemi un segnale di radar “dell'elemento portante„ è a modulazione di frequenza in un senso prevedibile, variante tipicamente su e giù con la a onda di seno o modello del dente di sega alle frequenze di modulazione. Il segnale allora è spedito da un'antenna e ricevuto un altro, individuato tipicamente sulla parte inferiore del velivolo e sul segnale può essere confrontato continuamente usando un semplice frequenza di battimento modulatore che produce un tono di frequenza audio dal segnale restituito e da una parte del segnale trasmesso.

Poiché la frequenza del segnale sta cambiando, per il momento in cui i ritorni di segnale al velivolo che la radiodiffusione ha spostato ad una certa altra frequenza. La quantità di quello spostamento è tempi maggiori dell'eccedenza più grande, in modo da le differenze più grandi di frequenza significano una distanza più lunga, l'importo esatto che è “dilagano la velocità„ selezionata dall'elettronica. La quantità di spostamento quindi direttamente è collegata con la distanza ha viaggiato e può essere visualizzata su uno strumento. Questa elaborazione dei segnali è simile a quella usata nella rilevazione di velocità Doppler radar. I sistemi di esempio che usando questo metodo sono AZUSA, MISTRAMe UDOP.

Un vantaggio ulteriore è che il radar può funzionare efficacemente alle frequenze relativamente basse, paragonabile a quello usato dalla televisione A FREQUENZA ULTRAELEVATA. Ciò era importante nello sviluppo iniziale di questo tipo quando la generazione ad alta frequenza del segnale era difficile o costosa.

Misura di velocità

Velocità è il cambiamento dentro distanza ad un oggetto riguardo a tempo. Così il sistema attuale per la distanza di misurazione, unito con la a memoria la capacità di vedere dove l'obiettivo era l'ultima volta, è abbastanza per misurare la velocità. Contemporaneamente la memoria ha consistito di un fare dell'utente ung-matita contrassegni sullo schermo di radar ed allora sulla calcolazione della velocità usando a regolo calcolatore. I sistemi moderni del radar realizzano il funzionamento equivalente più velocemente e più esattamente per mezzo dei calcolatori.

Tuttavia, se l'uscita del trasmettitore è coerente (fase sincronizzata), ci è un altro effetto che può essere usato per effettuare le misure quasi istanti di velocità (nessuna memoria è richiesta), conosciuto come Effetto di Doppler. La maggior parte dei sistemi moderni del radar usano questo principio in radar di impulso-doppler sistema. I segnali di ritorno dagli obiettivi sono spostati via da questa frequenza bassa via l'effetto di Doppler permettendo il calcolo della velocità dell'oggetto riguardante il radar. L'effetto di Doppler può soltanto determinare la velocità relativa dell'obiettivo seguendo la linea di vista dal radar all'obiettivo. Alcun componente della perpendicolare di velocità dell'obiettivo alla linea di vista non può essere determinato usando l'effetto di Doppler da solo, ma può essere determinato rintracciando l'obiettivo azimut col tempo. Le informazioni supplementari della natura dei ritorni di Doppler possono essere trovate in caratteristiche del segnale di radar articolo.

È inoltre possibile fare un radar senza affatto pulsare, conosciuto come la a continuo-fluttui il radar (IN SENSO ORARIO radar), spedendo un segnale molto puro di una frequenza conosciuta. IN SENSO ORARIO il radar è ideale per la determinazione del componente radiale di velocità dell'obiettivo, ma non può determinare la gamma dell'obiettivo. IN SENSO ORARIO il radar è usato tipicamente tramite applicazione di traffico per misurare rapidamente ed esattamente la velocità del veicolo dove la gamma non è importante.

Riduzione degli effetti di interferenza

Elaborazione dei segnali è impiegato nei sistemi del radar per ridurre effetti di interferenza di radar. Le tecniche di elaborazione dei segnali includono indicazione commovente dell'obiettivo (MTI), impulso doppler, processor commoventi di rilevazione dell'obiettivo (MTD), correlazione con radar secondario di sorveglianza Obiettivi (SSR), elaborazione adattabile di spazio-tempo (STAP) e pista-prima-rilevi (TBD). Tasso falso costante dell'allarme (CFAR) e modello digitale del terreno (DTM) procedendo inoltre sono usati negli ambienti di ammasso.

Estrazione della pista e del diagramma

I video ritorni del radar su velivolo possono essere sottoposti ad un processo dell'estrazione del diagramma per cui i segnali spuri ed interferenti sono scartati. Una sequenza dei ritorni dell'obiettivo può essere controllata tramite un dispositivo conosciuto come un estrattore del diagramma. I ritorni in tempo reale non relativi possono essere rimossi dalle informazioni visualizzate e da un singolo diagramma visualizzati. Una sequenza dei diagrammi può allora essere controllata e “una pista„ essere formata, così facilitando l'identificazione di un obiettivo genuino del velivolo con i ritorni indesiderabili e non relativi del radar.

Ingegneria del radar

Un radar ha componenti differenti:

  • A trasmettitore quello genera il segnale radiofonico con un oscillatore quale la a klystron o a magnetron e comandi la relativa durata dalla a modulatore.
  • A guida di onde quello collega il trasmettitore e l'antenna.
  • A duplexer quel serve da interruttore fra l'antenna ed il trasmettitore o la ricevente per il segnale quando l'antenna è utilizzata in entrambe le situazioni.
  • A ricevente. Conoscendo la figura del segnale ricevuto voluto (un impulso), una ricevente ottimale può essere progettata usando la a filtro abbinato.
  • Una sezione elettronica che controlla tutti quei dispositivi e l'antenna per effettuare l'esplorazione del radar ha ordinato dalla a software.
  • Un collegamento agli utilizzatori finali.

Disegno dell'antenna

I segnali radiofonici trasmettono per radio da una singola antenna si spargeranno fuori in tutti i sensi e una singola antenna riceverà similarmente ugualmente i segnali da tutti i sensi. Ciò lascia il radar con il problema di decidere dove l'oggetto dell'obiettivo è individuato.

I sistemi in anticipo hanno teso ad usare antenne omnidirezionali di radiodiffusione, con le antenne di ricevente direzionali che si sono indicate in vari sensi. Per esempio il primo sistema da schierare, Sede Chain, usato due antenne diritte a angoli retti per la ricezione, ciascuno su un'esposizione differente. Il massimo profitto sarebbe rilevato perpendicolarmente con un'antenna all'obiettivo e un minimo con l'antenna indicata direttamente esso (estremità sopra). L'operatore potrebbe determinare il senso ad un obiettivo vicino rotazione l'antenna in modo da un'esposizione ha mostrato un massimo mentre l'altra mostra un minimo.

Una limitazione seria con questo tipo di soluzione è che la radiodiffusione è spedita in tutti i sensi, in modo da la quantità di energia nel senso che è esaminato è una piccola parte di quello ha trasmesso. Ottenere una quantità ragionevole di alimentazione “sull'obiettivo„, l'antenna trasmettente dovrebbe anche essere direzionale.

Riflettore parabolico

I sistemi più moderni usano un orientabile parabolico “piatto„ per generare un fascio stretto di radiodiffusione, usando tipicamente lo stesso piatto della ricevente. Tali sistemi uniscono spesso due frequenze del radar nella stessa antenna per permettere la direzione automatica, o serratura del radar.

I riflettori parabolici possono essere le une o le altre parabole symetric o parabole guastate:

  • Le antenne paraboliche di Symetric producono un fascio stretto “della matita„ sia nelle dimensioni di Y che di X e conseguentemente hanno un più alto guadagno. NEXRAD Impulso-Doppler radar di tempo utilizza un'antenna symetric per effettuare le esplorazioni volumetriche dettagliate del atmostphere.
  • Le antenne paraboliche guastate producono un fascio stretto in una dimensione e un fascio relativamente largo nell'altra. Questa caratteristica è utile se la rilevazione dell'obiettivo sopra una vasta gamma degli angoli è più importante della posizione dell'obiettivo in tre dimensioni. La maggior parte dei 2D radar di surveilance utilizzano un'antenna parabolica guastata con un'apertura del fascio azimuthal stretta e l'apertura del fascio verticale larga. Questa configurazione del fascio permette che il radarista rilevi un velivolo ad un azimut specifico ma ad un'altezza indeterminata. Per contro, la cosiddetta altezza “del nodder„ che trova i radar usa un piatto con un'apertura del fascio verticale stretta e l'apertura del fascio azimuthal larga per rilevare un velivolo ad un'altezza specifica ma con precisione azimuthal bassa.

Tipi di esplorazioni

  1. Esplorazione primaria: Una tecnica di rilevamento dove l'antenna principale dell'antenna è spostata per produrre un fascio di esame, esempi include l'esplorazione circolare, l'esplorazione ecc del settore
  2. Esplorazione secondaria: Una tecnica di rilevamento dove l'alimentazione dell'antenna è spostata per produrre un fascio di esame, esempio include l'esplorazione conical, l'esplorazione unidirezionale del settore, la commutazione ecc. del lobo.
  3. Esplorazione del Palmer: Una tecnica di rilevamento che produce un fascio di esame spostando l'antenna principale e la relativa alimentazione. Un'esplorazione del Palmer è una combinazione di un'esplorazione primaria e di un'esplorazione secondaria.

Guida di onde scanalata

Articolo principale: Guida di onde scanalata

Applicato similmente al riflettore parabolico la guida di onde scanalata è spostata meccanicamente verso l'esplorazione ed è particolarmente adatta a sistemi di superficie d'inseguimento di esplorazione, in cui il modello verticale può rimanere costante. A causa di basso costo e di meno esposizione del vento, la fiancata della nave, la superficie dell'aeroporto ed i radar di sorveglianza del porto ora usano questa di preferenza all'antenna parabolica.

Messo - allineamento

Articolo principale: Messo - allineamento

Un altro metodo di direzione è usato in messo - allini il radar. Ciò usa allineamento delle antenne simili spaziate adeguatamente, la fase del segnale ad ogni antenna specifica che è controllata in moda da rinforzare il segnale nel senso e negli annullamenti voluti in altri sensi. Se le diverse antenne sono in un aereo ed il segnale è introdotto a ciascuno aereo nella fase con tutti gli altri allora che il segnale rinforzi in una perpendicolare di senso a quell'aereo. Alterando la fase relativa del fed del segnale a ciascuno aereo il senso del fascio può essere spostato perché il senso di interferenza costruttiva si muoverà. Poiché messo - i radar di allineamento non richiedono fisico medica movimento il fascio può esplorare alle migliaia dei gradi al secondo, abbastanza veloci irradiare e rintracciare molti obiettivi dell'individuo ed ancora fare funzionare periodicamente una vasta ricerca. Semplicemente spegnebbi alcune delle antenne sopra o, il fascio può essere sparso per la ricerca, limitato dell'inseguimento, o persino la spaccatura radar in due o più virtuali. Tuttavia, il fascio non può essere diretto efficacemente ai piccoli angoli al piano dell'allineamento, in modo da per riempimento completo gli allineamenti multipli sono richiesti, disposto di tipicamente sulle facce di una piramide triangolare (veda l'immagine).

Messo - i radar di allineamento hanno avuti luogo in uso dai primi anni di uso del radar dentro La seconda guerra mondiale, ma le limitazioni dell'elettronica hanno condotto ad esattezza ragionevolmente povera. Messo - i radar di allineamento originalmente sono stati utilizzati per missile difesa. Sono il cuore del sped-sopportato Sistema di combattimento del Aegise Sistema del missile Patriote sempre più sono usati in altre zone perché la mancanza di pezzi mobili li rende più certi ed a volte consentono un'antenna efficace molto più grande, utile nelle applicazioni del velivolo di caccia che offrono soltanto lo spazio limitato per l'esame meccanico.

Come il prezzo di elettronica è caduto, messo - i radar di allineamento hanno terreno comunale sempre più diventato. Quasi tutti i sistemi militari moderni del radar sono basati sugli allineamenti messi, dove il piccolo costo supplementare lontano è compensato dall'affidabilità migliorata di un sistema senza i pezzi mobili. I disegni tradizionali dell'spost-antenna sono ancora ampiamente usati nei ruoli dove il costo è un fattore significativo quali sorveglianza di traffico #reo, i radar di tempo ed i sistemi simili.

Messo - i radar di allineamento inoltre sono stimati per uso in velivolo, poiché possono rintracciare gli obiettivi multipli. Il primo velivolo per usare messo - il radar di allineamento è il B-1B Lancer. Il primo combattente del velivolo ad uso ha messo - il radar di allineamento era Mikoyan MiG-31. Il MiG-31M SBI-16 Zaslon messo - il radar di allineamento è considerato come il radar del combattente più potente del mondo [2]. Phased-array interferometria o, sintesi dell'apertura le tecniche, usando un allineamento dei piatti separati che sono messi in una singola apertura efficace, non sono usate tipicamente per le applicazioni del radar, anche se sono ampiamente usate dentro astronomia radiofonica. A causa del Curse assottigliato di allineamento, tali allineamenti delle aperture multiple, una volta usati in trasmettitori, provocano i fasci stretti a scapito della riduzione dell'alimentazione totale trasmessa all'obiettivo. In linea di principio, tali tecniche usate potrebbero aumentare la risoluzione spaziale, ma l'alimentazione più bassa significa che questa non è generalmente efficace. La sintesi dell'apertura da post-processing dei dati di movimento da una singola fonte commovente, d'altra parte, è ampiamente usata nei sistemi del radar disperso nell'aria e dello spazio (veda Radar sintetico dell'apertura).

Fasce di frequenza

I nomi tradizionali della fascia hanno iniziato come codice-nomi durante La seconda guerra mondiale e sia ancora nell'uso di aeronautica e dei militari nel mondo intero nel ventunesimo secolo. Sono stati adottati negli Stati Uniti dal IEEEed internazionalmente dal ITU. La maggior parte dei paesi hanno regolazioni supplementari per controllare quali parti di ogni fascia sono disponibili per il civile o i militari usano.

Altri utenti dello spettro radiofonico, come broadcasting e contromisure elettroniche (ECM) le industrie, hanno sostituito le indicazioni militari tradizionali con i loro propri sistemi.

Fasce di frequenza del radar
Nome della fascia Gamma di frequenza Lunghezza d'onda Note
HF 3–30 Megahertz 10–100 m. sistemi litoranei del radar, sopra - il radar di orizzonte Radar (OTH); “frequenza„
P < 300 megahertz 1 m+ “P„ per “precedente„, applicata in modo retrospettivo ai sistemi in anticipo del radar
VHF 50-330 megahertz 0.9-6 m. la lunga autonomia molto, ha macinato penetrare; “molto frequenza„
Frequenza ultraelevata 300-1000 megahertz 0.3-1 m. lunga autonomia molto (per esempio. allarme immediato del missile balistico), terra che penetra, penetrare del fogliame; “ultra frequenza„
L 1–2 Gigahertz 15–30 centimetro lunga autonomia controllo di traffico #reo e sorveglianza; “L„ per “lungo„
S 2-4 gigahertz 7.5-15 centimetri controllo terminale di traffico #reo, tempo a lungo raggio, radar marino; “S„ per “corto„
C 4-8 gigahertz 3.75-7.5 centimetri Risponditori satelliti; un compromesso (quindi “C„) fra le fasce di S e di X; tempo
X 8-12 gigahertz 2.5-3.75 centimetri missile consiglio, radar marino, tempo, tracciato di mezzo-risoluzione e sorveglianza al suolo; in Gli S.U.A. il gigahertz stretto ±25 megahertz della gamma 10.525 è usato per aeroporto radar. Banda x chiamata perché la frequenza era un segreto durante il WW2.
Ku 12-18 gigahertz 1.67-2.5 centimetri tracciato ad alta definizione, satellite altimetry; frequenza appena sotto la fascia di K (quindi “u„)
K 18-27 gigahertz 1.11-1.67 centimetri da Tedesco kurz, significare “corto„; uso limitato dovuto assorbimento vicino vapore acqueo, così Ku e Ka sono stati usati preferibilmente per sorveglianza. la K-fascia è usata per la rilevazione delle nubi dai meteorologists e dalla polizia per la rilevazione degli automobilisti d'accelerazione. le pistole del radar della K-fascia funzionano a ± 24.150 0.100 gigahertz.
Ka 27-40 gigahertz 0.75-1.11 centimetri tracciato, a breve termine, sorveglianza dell'aeroporto; la frequenza appena sopra il radar della foto della fascia di K (quindi “a„), utilizzato per innescare le macchine fotografiche che prendono le immagini delle piastre dell'autorizzazione degli automobili che fanno funzionare le luci rosse, funziona a ± 34.300 0.100 gigahertz.
millimetro 40-300 gigahertz 7.5 millimetri - 1 millimetro fascia di millimetro, suddiviso come sotto. Le gamme di frequenza dipendono dal formato della guida di onde. Le lettere multiple sono assegnate a queste fasce dai gruppi differenti. Questi provengono da Baytron, un'azienda ora defunct che ha fatto l'apparecchiatura di prova.
Q 40-60 gigahertz 7.5 millimetri - 5 millimetri Usato per la comunicazione militare.
V 50-75 gigahertz 6.0-4 millimetri Assorbito molto fortemente dall'atmosfera.
E 60-90 gigahertz 6.0-3.33 millimetri
W 75-110 gigahertz 2.7 - 4.0 millimetri usato come sensore visivo per i veicoli autonomi sperimentali, l'osservazione meteorologica ad alta definizione e la formazione immagine.

Modulatori del radar

Modulatori, anche denominato impulso che forma le reti o linea (PFNs) atto per fornire gli impulsi corti di alimentazione al magnetron. Questa tecnologia è conosciuta As Alimentazione pulsata. In questo modo, l'impulso trasmesso di radiazione di rf si attiene ad una definita a e solitamente, durata molto corta. I modulatori consistono di un generatore di impulsi ad alta tensione formato da un rifornimento di alta tensione e di un interruttore ad alta tensione quale la a tiratrone.

A tubo del klystron può anche essere usato come modulatore perché è un amplificatore, in modo da può modularsi dal relativo segnale in ingresso a bassa potenza.

Refrigerante del radar

Coolanol e PAO (olefina dell'poli-alfa) sono i due refrigeranti principali usati per raffreddare oggi l'apparecchiatura del radar disperso nell'aria.[la citazione ha avuto bisogno di]

Gli Stati Uniti Blu marino ha istituito un programma chiamato Prevenzione di inquinamento (P2) ridurre o eliminare il volume e tossicità di spreco, delle emissioni dell'aria e degli scariche dell'effluente. A causa di questo Coolanol è usato di meno spesso oggi.

PAO è una composizione sintetica nel lubrificante è una miscela di un polyol estere mescolato con gli importi efficaci dell' antiossidante, pacifier del metallo ed antiruggini gialli. La miscela dell'estere del polyol include una proporzione importante di poli (miscela dell'estere del polyol neopentilico) costituita dalla reazione poli (pentaerythritol) esteri parziali con almeno un C7 a C12 acido carbossilico mescolato con un estere ha formato reagendo un polyol che ha almeno due gruppi dell'idrossile ed almeno un acido carbossilico C8-C10. Preferibilmente, gli acidi sono lineari ed evitano quelli che possono causare gli odori durante l'uso. Gli additivi efficaci includono gli antiossidanti secondari di arylamine, triazolo pacifier giallo derivative del metallo e amminoacido primario e secondario derivative e sostituiti ammina e/o antiruggine della diammina.

Una composizione sintetica lubrificante/nel refrigerante, contenente una miscela dell'estere i percento dei 50 - 80 pesi di poli (estere del polyol neopentilico) costituito dalla reazione (polyol neopentilico) dell'estere parziale poli ed almeno un acido monocarbossilico lineare che ha 6 - 12 atomi di carbonio ed i percento dei 20 - 50 pesi di un estere del polyol ha formato reagendo un polyol che ha 5 - 8 atomi di carbonio ed almeno due gruppi dell'idrossile con almeno un acido monocarbossilico lineare che ha 7 - 12 atomi di carbonio, i percento del peso hanno basato sul peso totale della composizione.

Funzioni e ruoli del radar

Radar di ricerca e di rilevazione

Radar di minaccia

Sistemi di consiglio del missile

Campo di battaglia e radar di reconnaissance

Controllo e navigazione di traffico #reo

Sistemi del radar di strumentazione della gamma e dello spazio

  • Sistemi di inseguimento dello spazio (PS)
  • Sistemi di strumentazione della gamma (RI)
  • Video relè/sistemi di Downlink
  • Spazio-Ha basato il radar

Espor all'aria-rilevamento dei sistemi del radar

Parte anteriore della tempesta riflettività su uno schermo di radar del tempo (NOAA)

Vento che profila radar


Radar per ricerca biologica

Attraverso i sistemi del radar della parete

Sistemi del radar che funzionano usando Ultra Wideband la tecnologia può percepire un essere umano dietro le pareti. Ciò è possibile poiché le caratteristiche riflettenti degli esseri umani sono generalmente più grandi di quelle dei materiali tipici utilizzati nella costruzione. Tuttavia, poiché gli esseri umani riflettono molto energia del radar che il metallo, questi sistemi richiedono la tecnologia specializzata isolare gli obiettivi umani ed inoltre procedere tutta la specie dell'immagine dettagliata.

Veda inoltre

Portal di elettronica
Portal nautico

Note

  1. ^ Luogo di prova di Ronald Reagan sul Kwajalein atoll
  2. ^ a b Hülsmeyer cristiano da Radar World
  3. ^ (Tedesco) Hülsmeyer cristiano Biografie
  4. ^ Brevetto DE165546; Verfahren, zu di Beobachter del einem di Wellen del elektrischer dei mittels di Gegenstände del metallische di um melden.
  5. ^ Il der Entfernung von di Bestimmung dello zur di Verfahren metallischen Gegenständen (Schiffen O. il dgl.), deren il wird del festgestellt di brevetto 16556 del nach di Verfahren di das del durch di Gegenwart.
  6. ^ Brevetto 13170 di GB Telemobiloscope
  7. ^ (Tedesco) 100. Radar di Jahre Il miglioramento in Hertziano-fluttua proiettare e la ricezione dell'apparecchio per l'individuazione della posizione degli oggetti distanti del metallo durante 100 anni del radar una pubblicazione tedesca
  8. ^ Lo sperimentatore elettrotecnico, 1917
  9. ^ Goebel, Greg (2007-01-01). La guerra del Wizard: WW2 & le origini del radar, capitolo 1: L'invenzione britannica del radar. Richiamato sopra 2007-03-24.
  10. ^ Brevetto 788795 del franco D'obstacles di Nouveau système de repérage et applicazioni dei ses
  11. ^ a b (Francese) Copy dei brevetti per l'invenzione del radar su www.radar-france.fr
  12. ^ Uomo britannico in primo luogo per brevettare radar luogo ufficiale del Ufficio brevetti
  13. ^ Brevetto 593017 di GB Miglioramenti concernente i sistemi senza fili
  14. ^ Esempio dell'apparecchiatura di WiFi che inceppa i radar meteorologici.

Riferimenti

Ulteriore lettura

  • Buderi, Robert, L'invenzione che ha cambiato il mondo: la storia del radar dalla guerra a pace, Simon & Schuster, 1996. ISBN 0-349-11068-9 ISBN 0-316-90715-4
  • Corridoio, P.S., T.K. Garland-Collins, R.S. Picton e R.G. Rifugi, Radar, Ltd. del Brassey (Regno Unito), 1991, serie di guerra della terra: Volume 9, ISBN 0-08-037711-4.
  • Kaiser, Gerald, capitolo 10 “in una guida amichevole ai Wavelets„, Birkhauser, Boston, 1994.
  • Jones, R.V., La maggior parte della guerra segreta, ISBN 1-85326-699-X. R.V. Cliente del Jones della sua parte nell'intelligenza scientifica britannica fra 1939 e 1945, lavorante per prevedere il radar, la navigazione radiofonica e gli sviluppi V1/V2 del tedesco.
  • Le Chevalier, François, Principii di elaborazione dei segnali del sonar e del radar, Camera di Artech, Boston, Londra, 2002. ISBN 1-58053-338-8.
  • Skolnik, Merrill I., Introduzione ai sistemi del radar, McGraw-Collina (primo E-D., 1962; secondo E-D., 1980; terzo E-D., 2001), ISBN 0-07-066572-9. Bibbia de facto dell'introduzione del radar.
  • Skolnik, Merrill I., Manuale del radar. ISBN 0-07-057913-X ampiamente usato in Gli Stati Uniti dagli anni 70. Nuova terza edizione, il febbraio 2008, ISBN 0-07-148547-3; 978-0-07-148547-0
  • Stimson, George W., Introduzione al radar disperso nell'aria, Pubblicazione di SciTech (seconda edizione, 1998), ISBN 1-891121-01-4. Scritto per il non specialista. La prima metà del libro sui fondamenti del radar è inoltre applicabile a terra e mare-ha basato il radar.
  • Bragg, Michael., RDF1 la posizione di velivolo via Radio Methods 1935-1945, Hawkhead che pubblica, Paisley 1988 ISBN 0-9531544-0-8 La storia del radar a terra nel Regno Unito durante la seconda guerra mondiale
  • Latham, Colin & Stobbs, Anne., Radar un miracolo di Wartime, Sutton che pubblica srl, Stroud 1996 ISBN 0-7509-1643-5 Una storia del radar nel Regno Unito durante la seconda guerra mondiale ha detto a dagli uomini e dalle donne che hanno lavorato esso.
  • Pritchard, David., Il successo aprente la strada 1904-1945 del radar della Germania di guerra Stephens srl, Wellingborough 1989 del Patrick. , ISBN 1-85260-246-5
  • Zimmerman, David., Radar dello schermo della Gran-Bretagna e la sconfitta del Luftwaffe, Sutton che pubblica srl, Stroud, 2001. , ISBN 0-7509-1799-7
  • Colore marrone, Louis., Una storia del radar della seconda guerra mondiale, Istituto di fisica che pubblica, Bristol, 1999. , ISBN 0-7503-0659-9
  • Bowen, PER ESEMPIO, Giorni del radar, Istituto di fisica che pubblica, Bristol, 1987. , ISBN 0-7503-0586-X
  • Howse, Derek, Radar in mare il blu marino reale nella guerra mondiale 2, Pressa navale dell'istituto, Annapolis, Maryland, S.U.A., 1993, ISBN 1-55750-704-X

Collegamenti esterni

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