Radar station

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 29. maj 2021; checks kræver 22 redigeringer .

Radarstation (radar), radar ( engelsk  radar fra ra dio detection and r anging - radio detection and rangeing ) er et radioteknisk system til detektering af luft-, hav- og jordobjekter  samt til at bestemme deres rækkevidde, hastighed og geometriske parametre. Den bruger radarmetoden , baseret på emission af radiobølger og registrering af deres refleksioner fra objekter. Det engelske udtryk dukkede op i 1941 som en lydforkortelse ( eng.  RADAR) , og flyttede efterfølgende ind i kategorien af ​​et selvstændigt ord [1] [2] [3] .

Historie

I 1887 begyndte den tyske fysiker Heinrich Hertz eksperimenter, hvor han opdagede eksistensen af ​​elektromagnetiske bølger forudsagt af James Maxwells elektromagnetiske feltteori . Hertz viste eksperimentelt muligheden for at generere og modtage elektromagnetiske radiobølger og fandt ud af, at de absorberes og reflekteres forskelligt af forskellige materialer.

I 1897 opdagede den russiske fysiker A. S. Popov under eksperimenter med radiokommunikation mellem skibe fænomenet refleksion af radiobølger fra skibets skrog. Radiosenderen i Popovs eksperimenter blev installeret på den øverste bro af Europa-transporten, som lå for anker, og radiomodtageren blev installeret på krydseren Afrika. I rapporten fra den kommission, der er udpeget til at udføre disse eksperimenter, skrev A. S. Popov:

Påvirkningen af ​​skibets situation er som følger: alle metalgenstande (master, rør, gear) bør forstyrre betjeningen af ​​instrumenter både ved afgangsstationen og på modtagestationen, fordi de kommer i vejen for en elektromagnetisk bølge krænke dens korrekthed, lidt i lighed med, hvordan bølgebryderen virker på en almindelig bølge, der udbreder sig langs vandoverfladen, delvist på grund af interferensen af ​​de bølger, der exciteres i dem, med kildens bølger, det vil sige, at de påvirker ugunstigt.
... Påvirkningen af ​​mellemkaret blev også observeret. Så under eksperimenterne kom krydseren løjtnant Ilyin mellem Europa og Afrika, og hvis dette skete på store afstande, stoppede interaktionen mellem instrumenterne, indtil skibene forlod den samme lige linje.

I 1905 fik Christian Hülsmeyer et tysk patent på en ansøgning om ideen om en radar dateret 30. april 1904 [4] . I USA tilskrives opdagelsen af ​​radiobølgereflektion Taylor og Young i 1922.

Kendskab til den grundlæggende idé alene var ikke nok til den praktiske skabelse af selv den simpleste radar. Ud over det grundlæggende funktionsprincip måtte ingeniører opfinde mange usædvanligt vigtige og geniale tekniske anordninger og anordninger: magnetroner , klystroner , vandrende bølgerør , bølgeledere , forstærknings- og generatorlamper af komplekst design. Samtidig stolede ingeniørerne kun på deres egen styrke: Mange af de tekniske opgaver, der skulle stå over for, mens de arbejdede på radaren, var hemmelige, hvilket gjorde det vanskeligt at udveksle information mellem videnskabsmænd fra forskellige lande. Langbølget radioteknik , som udviklingen af ​​radiobånd historisk begyndte med, var ikke anvendelig ved de høje frekvenser, der kræves til radarformål.

En af de første enheder designet til radar af luftobjekter blev demonstreret den 26. februar 1935 af den skotske fysiker Robert Watson-Watt , som modtog det første patent på opfindelsen af ​​et sådant system omkring et år tidligere.

I anden halvdel af 1930'erne dukkede de første industrielle designs af radarer op i Storbritannien. De var omfangsrige og kunne kun placeres på land eller på store skibe. I 1937 blev en prototype af en kompakt radar egnet til placering på et fly testet [5] . De første luftbårne radarer var beregnet til enten at detektere fjendtlige fly og skibe i mangel af optisk synlighed, eller til at detektere et angreb fra den bageste halvkugle (for eksempel Monica-radaren ). Kampen for at spare plads, vægt og energi sluttede ikke der, der blev skabt simple og miniature radiosikringer , som kunne placeres i hovedet på antiluftskytsprojektiler. Ved begyndelsen af ​​Anden Verdenskrig blev Chain Home -radarsystemet indsat i Storbritannien . Historien om oprettelsen af ​​radarstationer er vist i den britiske dokumentar "Secret War: Seeing a hundred miles" .

I USA blev den første kontrakt mellem militæret og industrien om at oprette en radarstation indgået i 1939.[ angiv ] .

Udbruddet af Anden Verdenskrig krævede britiske ingeniører til at skabe effektive foranstaltninger til at bekæmpe tyske luftangreb, og i sommeren 1940 blev der under ledelse af Henry Tizard udviklet magnetron med flere hulrum , som blev grundlaget for en ny effektiv luftbåren radarsystem i centimeterområdet, som blev udstyret i begyndelsen af ​​1941 amerikanske og britiske fly [6] .

Den østrigske arkitekt Rudolf Kompfner opfandt det omrejsende bølgeforstærkerrør , som forstærker signalet en million gange over en lang række mikrobølgefrekvenser. For udviklingen af ​​denne enhed blev Kompfner tildelt titlen som doktor i fysik.

For at beskytte deres byer mod bombeangreb skabte Tyskland antiluftskytsbatterier styret af radarer af Würzburg -typen med en strålingsfrekvens på 560 megahertz. Ansvarlig for at organisere luftforsvaret var general Kammhuber , som skabte den såkaldte Kammhuber Line .

Under Operation Bruneval , udført af britiske kommandosoldater i februar 1942 på Frankrigs kyst i provinsen Seine-Maritime ( Øvre Normandiet ), blev hemmeligheden bag tyske radarer afsløret. For at blokere tyske radarer brugte de allierede sendere, der udsendte interferens i et bestemt frekvensbånd med en gennemsnitlig frekvens på 560 megahertz. Til at begynde med var bombefly udstyret med sådanne sendere .

Da tyske piloter lærte at guide jagerfly til interferenssignaler, som til radiofyr, var enorme amerikanske sendere "Tuba" ( Project Tuba ), udviklet i radiolaboratoriet på Harvard University [7] , placeret langs den sydlige kyst af England . Fra deres kraftige signaler fløj de tyske jagerflys radioudstyr "blindt" i Europa, og de allierede bombefly, efter at have sluppet deres forfølgere, roligt til deres flyvepladser over Den Engelske Kanal.

I USSR

Tidlige radarstationer

I Sovjetunionen begyndte jagten på nye måder at detektere fly på i begyndelsen af ​​1930'erne, da det stod klart, at med en yderligere stigning i luftfartshastigheder ville antiluftskyts og lydoptagere , på grund af deres korte rækkevidde, ikke være i stand til at give tidlig advarsel om luftangreb, og luftrekognoscering ville blive flaskehalsen i luftforsvarssystemet . Udviklingen af ​​forskning inden for radarområdet blev forudgået af forsøg med at detektere et fly ved dets termiske stråling (1932-34 VEI ) og radioemission fra motorens tændingssystem (1930 M.A. Fedorov, NIIIS KA), hvilket ikke gav en tilfredsstillende Resultatet blev rækkevidden ikke overskredet flere kilometer. I juni 1933 blev spørgsmålene om finansiering og begyndelsen af ​​forskning i radiodetektion (udtrykket radar dukkede op senere) diskuteret af K.E. Voroshilov og M.N. Tukhachevsky .

I oktober 1933, efter forslag fra GAU (repræsentant M. M. Lobanov ), den 26-årige leder af decimeterbølgegruppen i Central Radio Laboratory Yu.K. Korovin. Som en radarstation blev decimeterbølgeradiokommunikationsudstyr , skabt og testet af Korovin - gruppen i sommeren 1933, tilpasset. Den eksperimentelle radar bestod af to parabolantenner med en diameter på 2 meter og opererede ved en bølgelængde på 50 cm (600 MHz), sendereffekten i kontinuerlig tilstand var kun 0,2 W, det reflekterede signal blev styret af øret ved hjælp af en super- regenerativ radiomodtager . Den 3. januar 1934 blev det første eksperiment i USSR for at opdage et fly med radar udført med succes ved Korovin-installationen. Den maksimale rækkevidde i en flyvehøjde på 150 m var 600-700 m. I rapporten “Direction Finding of Aircraft on the DTSV” , sendt til GAU den 14. februar 1934, udtrykte Korovin tillid til muligheden for at øge rækkevidden til 8-10 km med yderligere forbedring af udstyret.

Den 16. januar 1934 på Leningrad Institute of Physics and Technology, akademiker A.F. Ioffe holdt et møde om spørgsmålet om radar med deltagelse af Academicians A.A. Chernysheva , S.I. Vavilov , professorer N.N. Andreeva , N.D. Papaleksi , A.A. Lebedeva , D.A. Rozhansky , V.P. Linnik , ansatte i LFTI , LEFI og repræsentanter for Luftforsvarsdirektoratet. Samme år skrev Marshal Tukhachevsky i et brev til USSR's regering: "Eksperimenter med at detektere fly ved hjælp af en elektromagnetisk stråle bekræftede rigtigheden af ​​det underliggende princip." Snart udfoldede arbejdet på radar sig på en bred front, kunderne var Hovedartilleridirektoratet og Luftforsvarsdirektoratet i Den Røde Hær. I alt er der fem videnskabelige hovedområder, hvor mere end et dusin eksperimentelle radarer af forskellige typer og formål blev udviklet i førkrigstiden, men de fleste af dem blev af forskellige årsager ikke bragt til masseproduktion. [otte]

Den første retning var fortsættelsen af ​​Yu.K. Korovin på ordre fra GAU, som fandt sted i byen Gorky ( Nizhny Novgorod ) på grundlag af TsVIRL under koden "Raccoon". I maj 1935 nåede installationen et detektionsområde på 3 km, den efterfølgende forbedring af parametrene gav anledning til vanskeligheder i forbindelse med undertrykkelse af mikrofoneffekten, fravær af støjsvage lamper osv. I september 1937 blev arbejdet indstillet på grund af det faktum, at den parallelle retning til NII-9 viste sig at være mere vellykket.

Den anden retning blev organiseret den 11. januar 1934 på Leningrad Electrophysical Institute (LEFI), også efter ordre fra GAU. Arbejdet er udført af laboratoriet i B.K. Shembel under generel vejledning af A. A. Chernyshev . Retningen blev af kunden betragtet som parallel og konkurrerende med Korovin-gruppen. I sommeren 1935 viste en forsøgsopstilling med kontinuerlig stråling ved en bølgelængde på 21-29 cm en rækkevidde på 5-6 km på U-2-flyene. I efteråret 1935 fusionerede LEFI med Radio Experimental Institute (M.I. Kugushev) og senere med Television Research Institute og blev en del af den nye hemmelighed NII-9, hvis videnskabelige leder var M. A. Bonch-Bruevich . I september 1936 skabte Shembels laboratorium en mobil to-koordinat radiodetektor "Storm" [9] , der var i stand til at detektere fly i en rækkevidde på 10-11 km. I samme måned blev der afholdt en videnskabelig og teknisk konference om radiodetektion på instituttet under ledelse af A.V. Shuleikin og med deltagelse af førende videnskabsmænd og radaringeniører i landet, hvilket gjorde det muligt at evaluere resultaterne og koordinere forskningsforløbet. Sideløbende udførte NII-9 omfattende teoretisk forskning i antennesystemer og mikrobølgeradioteknik, hvis resultater allerede blev brugt i efterkrigstiden. I slutningen af ​​1939 arbejdede eksperimentelle radiodetektorer B-2 ("Mimas"), B-3 og impulsradioafstandsmåleren "Sagittarius" NII-9 på afstande op til 20 km. Den industrielle model af radaren til luftværnsartilleri, lavet på basis af Mimas radiodetektor og Skytten afstandsmåler under koden Luna, blev bestilt af Forsvarskomiteen i juni 1940, men ordren blev ikke opfyldt, da den i løbet af evakuering af laboratoriet i Leningrad NII-9 blev spredt over forskellige byer i USSR, og Ostrovki-testbasen på bredden af ​​Neva blev ødelagt, og instituttet ophørte med at eksistere.

Den tredje retning opstod den 19. februar 1934, da Luftforsvarsdirektoratet i Den Røde Hær indgik en aftale med LEFI om udvikling af en luftopklaringsstation. Som et resultat, i september 1934, oprettede og testede Shembel-laboratoriet en eksperimentel radarstation "Rapid", der fungerede ved en frekvens på 63 MHz "i transmission" med kontinuerlig stråling med en længde af den kontrollerede sektion op til 50 km. Den første eksperimentelle installation "Rapid" blev testet af P. Oshchepkov i samme år [10] : senderen blev installeret i Moskva på taget af huset nummer 14 på Krasnokazarmennaya gaden , modtageren - nær landsbyen Novogireevo ; M. N. Tukhachevsky, N. N. Nagorny , M. V. Shuleikin var til stede . I oktober opsagde UPVO uventet kontrakten og efter ordre fra M.N. Tukhachevsky opretter sit eget afdelingsdesignbureau for UPVO under ledelse af P.K. Oshchepkov , som begynder udviklingen af ​​Elektrovisor-radarkomplekset, der består af Vega-systemet og to keglesystemer (nær og fjern). I begyndelsen af ​​1935 besluttede Oshchepkov at supplere Elektrovisor med Model-2 impulssystemet. Udviklingen af ​​en sådan skala var uden for det unge designbureaus magt, og i sommeren 1936, da det var planlagt at tage det i brug, kunne ingen af ​​kompleksets systemer vise signifikante resultater i test på grund af adskillige mangler. Et år senere blev Oshchepkov undertrykt i Tukhachevsky-sagen, og UPVO Design Bureau blev omdannet til den videnskabelige sektor af NIIIS KA, hvor rabarberradaren blev oprettet på grundlag af Rapid-installationen, som blev taget i brug i september 1939 under navnet RUS-1 .

Den fjerde retning opstod på LPTI i september 1934, da laboratoriet i D.A. Rozhansky (fra september 1936 Yu.B. Kobzarev ) begyndte forskning i radar på ordre fra UPVO af Den Røde Hær. I marts 1935 sluttede LPTI sig til udviklingen af ​​en pulseret radar til Model-2-systemet fra UPVO Design Bureau og fortsatte derefter dette emne med NIIIS KA. I april 1937 opnåedes en rækkevidde på 5 km på et forsøgsanlæg, i august 1938 - 50 km. På baggrund af dette, et år senere, fremstillede og testede Instituttet og NIIIS KA en eksperimentel mobil installation "Redut" på en bilbase, som viste en maksimal rækkevidde for fly på op til 95 km, dette var en strålende indikator for dets tid. Siden april 1939 har Det Videnskabelige Forskningsinstitut for Radioindustrien (NII-20 Ostekhbyuro) efter beslutning fra Forsvarskomiteen sluttet sig til fremstillingen af ​​prototyper i vinteren 1939-40. "Redoubt" testet i ægte kamp under den sovjet-finske konflikt . Den 26. juli 1940 blev stationen, kaldet RUS-2 , vedtaget af luftforsvarsstyrkerne, men under produktionsprocessen foreslog NII-20 (ingeniør D.S. Mikhalevich) at forbedre stationen markant ved at ændre den fra en to- antenne til en enkelt-antenne. Det nye projekt fik navnet "Redoubt-41", og derefter "Pegmatit", to forsøgsstationer af den nye type blev fremstillet i maj 1941 og taget i brug under navnet RUS-2s. I 1940, på grundlag af Redut, begyndte NII-20 at udvikle Gneiss luftbårne pulsradar (A.B. Slepushkin, A.A. Fin , V.V. Tikhomirov ), som først blev brugt på Pe-2- fly i kampene nær Moskva og Stalingrad .

Den femte retning opstod på det ukrainske institut for fysik og teknologi (UFTI) i Kharkov , hvor afdelingen for elektromagnetiske svingninger arbejdede siden 1932 under ledelse af A.A. Slutskin , som på eget initiativ udførte forskning og udvikling af magnetroner [11] . I marts 1937 modtog UPTI en ordre fra Kommunikationsdirektoratet for Den Røde Hær om at oprette en impulsstation til kanonstyring ved en bølgelængde på 60-65 cm rækkevidde 30 km. Det var den første sovjetiske radar, der var i stand til at bestemme tre målkoordinater, men en stor død zone (6 km) og en lang bestemmelse af koordinater (tivis af sekunder) var ikke egnet til luftværnsartilleri, stationen blev sendt til revision. I 1941 påbegyndte UPTI oprettelsen af ​​en ny radarstation under koden "Rubin", men arbejdet blev afbrudt af krigen og fortsatte allerede i evakuering sammen med NIIIS KA. [12] .

Radarstation under den store patriotiske krig

I begyndelsen af ​​krigen havde USSR 45 RUS-1-radarer, hvis produktion allerede var ophørt som forældede, omkring 10 RUS-2-radarer og to sæt nye Pegmatit (RUS-2s) enkeltantenne-radarer, der blev testet. Derudover blev flere eksperimentelle radarer i krigens første måneder sat i drift af forskellige forskningsinstitutter, de mest magtfulde arbejdede nær Leningrad i Toksovo -regionen (LFTI) og nær Moskva, i Mozhaisk -regionen , hvor Porfir-radaren station (en forbedret version af RUS-2 med en rækkevidde på mere end 200 km), takket være hvilken det var muligt at afvise det første massive luftangreb på Moskva.

Under krigen blev radarteknologi omhyggeligt undersøgt, som ankom til USSR under Lend-Lease fra England , USA og Canada , og senere, i slutningen af ​​krigen, tysk radarteknologi . Siden 1942, allerede under evakuering , er produktionen og udviklingen af ​​nye sovjetiske radarer genoptaget. Ved slutningen af ​​krigen blev der produceret omkring 500 sæt RUS-2-stationer (de fleste af dem var container-sammenklappelige, af Pegmatit-typen), 124 sæt SON-2ot kanonstyrede stationer, mere end 250 Gneiss luftbårne radarer af forskellige modifikationer osv. [13]

Den 4. juli 1943 blev Radarrådet i overensstemmelse med Statens Forsvarsudvalgs dekret nr. 3686ss "På radar" dannet under Statens Forsvarsudvalg [14] . Dens initiativtagere var militæringeniør M. M. Lobanov og videnskabsmand A. I. Berg . Rådet spillede en stor rolle i udviklingen af ​​sovjetisk radar og bidrog til en mere fornuftig koordinering og planlægning af arbejdet. Han tog også initiativ til indsamling og formidling af indenlandske og udenlandske videnskabelige oplysninger.

I 1946 skrev de amerikanske specialister Raymond og Hucherton: "Sovjetiske videnskabsmænd udviklede med succes teorien om radar flere år før radaren blev opfundet i England" [15] .

Meget opmærksomhed i luftforsvarssystemet er givet til at løse problemet med rettidig detektering luftmål

Klassifikation

I henhold til anvendelsesområdet er der:

  • militær radar;
  • civile radarer.

Efter aftale:

  • detektion radar;
  • kontrol- og sporingsradar;
  • panorama radarer;
  • sideskuende radar;
  • terrænfølgende radar ; _
  • meteorologiske radarer;
  • målretningsradar;
  • modbatteri radar ;
  • navigationsradar, navigationsradar:
  • Situationsovervågningsradar.

Af transportørens art:

  • kystradar;
  • maritime radarer;
  • luftbåren radar;
  • mobile radarer.

Af arten af ​​det modtagne signal:

  • primær eller passiv svarradar [16] ;
  • sekundær eller radar med aktiv respons [16] ;
  • kombineret.

Efter handlingsmetode:

Efter bølgebånd:

  • måler;
  • decimeter;
  • centimeter;
  • millimeter.

Primær radar

Primær (passiv respons) radar tjener hovedsageligt til at detektere mål ved at bestråle dem med en elektromagnetisk bølge og derefter modtage refleksioner (ekkoer) fra målet. Fordi hastigheden af ​​elektromagnetiske bølger er konstant ( lysets hastighed ), bliver det muligt at bestemme afstanden til et mål baseret på måling af forskellige parametre, efterhånden som signalet forplanter sig.

I hjertet af enheden af ​​radarstationen er tre komponenter: sender , antenne og modtager .

Senderen (senderen) er kilden til det elektromagnetiske signal. Det kan være en kraftig pulsgenerator . For pulsradarer med centimeterrækkevidde  er det normalt en magnetron eller en pulsgenerator, der fungerer efter skemaet: en masteroscillator er en kraftig forstærker, der oftest bruger en rejsebølgelampe (TWT) som generator, og en triodelampe er ofte bruges til meterrækkende radarer. Radarer, der bruger magnetroner, er usammenhængende eller pseudo-kohærente, i modsætning til TWT-baserede radarer. Afhængigt af rækkeviddemålingsmetoden fungerer senderen enten i en pulseret tilstand, der genererer gentagne korte kraftige elektromagnetiske impulser, eller den udsender et kontinuerligt elektromagnetisk signal.

Antennen udsender sendersignalet i en given retning og modtager signalet reflekteret fra målet. Afhængigt af implementeringen kan modtagelsen af ​​det reflekterede signal udføres enten af ​​den samme antenne eller af en anden, som nogle gange kan være placeret i betydelig afstand fra den transmitterende. Hvis transmission og modtagelse kombineres i én antenne, udføres disse to handlinger på skift, og for at et kraftigt sendersignal ikke siver ind i modtageren, placeres en speciel enhed foran modtageren, der lukker modtagerindgangen i det øjeblik, sonderingssignal udsendes.

Modtageren (modtageren) udfører forstærkning og behandling af det modtagne signal. I det enkleste tilfælde påføres det resulterende signal til et strålerør (skærm), som viser et billede synkroniseret med antennens bevægelse.

Forskellige radarer er baseret på forskellige metoder til at måle parametrene for det reflekterede signal.

Frekvensmetode

Frekvensmetoden til afstandsmåling er baseret på brugen af ​​frekvensmodulation af udsendte kontinuerlige signaler. I den klassiske implementering af denne metode (LFM) ændres frekvensen lineært fra f1 til f2 over en halv cyklus. På grund af forsinkelsen i signaludbredelsen er frekvensforskellen mellem de udsendte og modtagne signaler direkte proportional med udbredelsestiden. Ved at måle det og kende parametrene for det udsendte signal er det muligt at bestemme rækkevidden til målet.

Fordele:

  • giver dig mulighed for at måle meget korte områder;
  • der anvendes en laveffektsender.

Fejl:

  • to antenner er påkrævet;
  • forringelse af modtagerens følsomhed på grund af lækage gennem antennen ind i modtagebanen for senderens stråling, med forbehold for tilfældige ændringer;
  • høje krav til linearitet af frekvensændringer.

Fasemetode

Fase (kohærent) radarmetoden er baseret på udvælgelse og analyse af faseforskellen mellem de sendte og reflekterede signaler, som opstår på grund af Doppler-effekten , når signalet reflekteres fra et objekt i bevægelse. I dette tilfælde kan sendeindretningen fungere både kontinuerligt og i en pulserende tilstand. I enkeltfrekvensstrålingstilstanden er den største fordel ved denne metode, at den "kun giver dig mulighed for at observere objekter i bevægelse, og dette eliminerer interferens fra stationære genstande placeret mellem modtageudstyret og målet eller bagved det" [17] .

Det entydige område for afstandsmåling for enkeltfrekvenssounding bestemmes af udtrykket:

hvor  er lysets hastighed;  er strålingsfrekvensen.

For at udvide rækkevidden af ​​entydig rækkevidde anvendes i praksis mere komplekse skemaer, hvor to eller flere frekvenser er til stede. I dette tilfælde bestemmes det entydige område af den maksimale frekvensadskillelse af de udsendte signaler:

Fordele:

  • stråling med lav effekt, da der genereres udæmpede svingninger;
  • nøjagtigheden afhænger ikke af Doppler-forskydningen af ​​reflektionsfrekvensen;
  • en ret simpel enhed.

Fejl:

  • mangel på rækkeviddeopløsning (elimineret ved brug af multifrekvenssignaler [18] );
  • forringelse af modtagerens følsomhed på grund af indtrængning gennem antennen ind i modtagebanen for senderens stråling, med forbehold for tilfældige ændringer.

Impulsmetode

Moderne sporingsradarer er normalt bygget som pulsradarer. Pulsradar udsender kun et udsendende signal i meget kort tid, i en kort impuls (varighed af størrelsesordenen mikrosekunder), hvorefter den skifter til modtagetilstand og lytter til ekkoet, der reflekteres fra målet, mens den udsendte impuls forplanter sig i rummet .

Da pulsen bevæger sig væk fra radaren med en konstant hastighed, er der en direkte sammenhæng mellem den tid, der er gået fra det øjeblik, pulsen blev sendt til det øjeblik, hvor ekkoet blev modtaget, og afstanden til målet. Det giver mening at sende den næste puls først efter et stykke tid, nemlig efter at den forrige puls kommer tilbage (dette afhænger af radardetektionsområdet, sendereffekt, antenneforstærkning, modtagerfølsomhed). Hvis pulsen sendes tidligere, kan ekkoet fra den forrige puls fra et fjernt mål forveksles med et ekko fra den anden puls fra et tæt mål.

Tidsintervallet mellem pulser kaldes pulsgentagelsesperioden ( Eng.  Pulse Repetition Interval, PRI ), det reciproke af det er en vigtig parameter, som kaldes pulsgentagelsesfrekvensen (PRF, Eng.  Pulse Repetition Frequency, PRF ). Langrækkende lavfrekvente radarer har typisk et gentagelsesinterval på flere hundrede impulser i sekundet. Pulsgentagelsesfrekvensen er et af kendetegnene for, at det er muligt at fjernbestemme radarmodellen.

Fordele ved den pulserede rækkeviddemetode:

  • muligheden for at bygge en radar med en antenne;
  • enkelhed af indikatorenheden;
  • bekvemmeligheden ved at måle rækkevidden af ​​flere mål.

Fejl:

  • behovet for at bruge store senderpulseffekter;
  • umuligheden af ​​at måle korte afstande til målet på grund af den døde zone.

Eliminering af passiv interferens

Et af hovedproblemerne ved pulsradarer er undertrykkelse af signaler, der reflekteres fra stationære objekter: Jordens overflade, høje bakker, bølgetoppe osv. Hvis målet for eksempel er på baggrund af en høj bakke, vil det reflekterede signal fra denne bakke vil fuldstændig blokere signalet fra målet. For jordbaserede radarer viser dette problem sig, når man arbejder med lavtflyvende objekter. For luftbårne pulsradarer kommer det til udtryk i, at refleksionen fra jordens overflade slører alle objekter, der ligger under flyet med radaren.

Metoder til eliminering af interferens bruger, på den ene eller anden måde, Doppler-effekten (frekvensen af ​​en bølge, der reflekteres fra et objekt, der nærmer sig, øges, fra et objekt, der afgår, falder det).

Den enkleste radar, der kan registrere et mål i rod, er Moving Target Selection (MTS) radaren, en pulseret radar, der sammenligner refleksioner fra mere end to eller flere pulsgentagelsesintervaller. Ethvert mål, der bevæger sig i forhold til radaren, producerer en ændring i signalparameteren (trin i seriel MDC), mens rod fra stationære objekter forbliver uændret. Interferens elimineres ved at subtrahere det reflekterede signal modtaget med to på hinanden følgende intervaller. I praksis kan elimineringen af ​​interferens udføres i specielle enheder - interperiodekompensatorer eller softwarebehandling af et digitalt system.

En uundgåelig ulempe ved TDC'er, der opererer ved en konstant PRF, er manglende evne til at detektere mål med specifikke cirkulære hastigheder (mål, der producerer faseændringer på nøjagtigt 360 grader). Den hastighed, hvormed et mål bliver usynligt for radaren, afhænger af stationens driftsfrekvens og af PRF. For at eliminere ulempen udsender moderne SDC'er flere impulser med forskellige PRF'er. PRF er valgt på en sådan måde, at antallet af "usynlige" hastigheder er minimalt.

Puls Doppler-radarer , i modsætning til SDC-radarer, bruger en anden, mere kompleks måde at slippe af med interferens. Det modtagne signal, der indeholder information om mål og interferens, sendes til indgangen på Doppler-filterenheden. Hvert filter sender et signal med en bestemt frekvens. Ved udgangen af ​​filtrene beregnes de afledte signaler. Metoden hjælper med at finde mål ved givne hastigheder, kan implementeres i hardware eller software, tillader ikke (uden modifikationer) at bestemme afstanden til målene. For at bestemme afstande til mål kan du opdele pulsgentagelsesintervallet i segmenter (kaldet afstandssegmenter) og tilføre et signal til indgangen på Doppler-filterblokken under dette afstandssegment. Det er muligt kun at beregne afstanden med flere gentagelser af impulser ved forskellige frekvenser (målet vises ved forskellige afstandssegmenter ved forskellige PRF).

En vigtig egenskab ved puls-Doppler-radarer er signalkohærens, faseafhængigheden af ​​de sendte og modtagne (reflekterede) signaler.

Puls-Doppler-radarer er i modsætning til radarer med SDC'er mere vellykkede til at detektere lavtflyvende mål. På moderne jagerfly bruges disse radarer til luftaflytning og brandkontrol (AN / APG-63, 65, 66, 67 og 70 radarer). Moderne implementeringer er for det meste software: Signalet digitaliseres og gives til en separat processor til behandling . Ofte konverteres et digitalt signal til en form, der er egnet til andre algoritmer ved hjælp af en Fast Fourier Transform . Brugen af ​​softwareimplementering sammenlignet med hardwareimplementering har en række fordele:

  • evnen til at vælge den optimale signalbehandlingsalgoritme blandt flere tilgængelige;
  • muligheden for at ændre de numeriske parametre for algoritmerne;
  • evnen til at tilføje/ændre algoritmer (ved at ændre firmwaren ).

De anførte fordele, sammen med evnen til at gemme data i ROM ) gør det muligt, om nødvendigt, hurtigt at tilpasse sig teknikken til at jamme fjenden.

Eliminering af aktiv jamming

Den mest effektive metode til at bekæmpe aktiv interferens er brugen af ​​et digitalt antennearray i radaren , som gør det muligt at danne fald i strålingsmønsteret i retninger til jammerne [19] [20] [21] .

Sekundær radar

Sekundær radar bruges i luftfarten til identifikation. Hovedfunktionen er brugen af ​​en aktiv transponder på fly.

Funktionsprincippet for den sekundære radar er noget anderledes end princippet for den primære radar. Enheden til den sekundære radarstation er baseret på komponenterne: sender , antenne , azimutmærkegeneratorer , modtager , signalprocessor , indikator og flytransponder med antenne .

Senderen bruges til at generere anmodningsimpulser i antennen ved en frekvens på 1030 MHz.

Antennen bruges til at udsende forespørgselsimpulser og modtage det reflekterede signal. Ifølge ICAO-standarder for sekundær radar sender antennen med en frekvens på 1030 MHz og modtager med en frekvens på 1090 MHz.

Azimuth-markørgeneratorer bruges til at generere azimutmarkører ( eng .  Azimuth Change Pulse, ACP ) og marks of the North ( eng.  Azimuth Reference Pulse, ARP ). For én omdrejning af radarantennen genereres 4096 skalaazimutmærker (for gamle systemer) eller 16.384 forbedrede skalaazimutmærker ( engelsk  Improved Azimuth Change pulse, IACP  - for nye systemer), samt et mærke af Norden. Nordmærket kommer fra azimutmærkegeneratoren med antennen i en sådan position, når den er rettet mod nord, og skalaazimutmærkerne tjener til at aflæse antennens drejningsvinkel.

Modtageren bruges til at modtage impulser med en frekvens på 1090 MHz.

Signalprocessoren tjener til at behandle de modtagne signaler.

Indikatoren tjener til at vise den behandlede information.

En flytransponder med en antenne bruges til at sende et pulseret radiosignal med yderligere information tilbage til radaren efter anmodning.

Funktionsprincippet for den sekundære radar er at bruge energien fra flytransponderen til at bestemme flyets position. Radaren bestråler det omkringliggende område med forespørgselsimpulser P1 og P3, samt en undertrykkelsesimpuls P2 med en frekvens på 1030 MHz. Transponder-udstyrede luftfartøjer i området for forespørgselsstrålen, når de modtager forespørgselsimpulser, hvis betingelsen P1,P3>P2 er gyldig, skal du svare på den forespørgende radar med en række kodede impulser ved en frekvens på 1090 MHz, som indeholder yderligere oplysninger om sidenummer, højde og så videre. Flytransponderens svar afhænger af radaranmodningstilstanden, og anmodningstilstanden bestemmes af tidsintervallet mellem anmodningsimpulserne P1 og P3, for eksempel i anmodningstilstand A (tilstand A), tidsintervallet mellem anmodningsimpulserne af stationen P1 og P3 er 8 mikrosekunder, og ved modtagelse af en sådan anmodning koder transponderflyet sit flynummer i svarimpulserne.

I forespørgselstilstand C (tilstand C) er tidsintervallet mellem stationens forespørgselsimpulser 21 mikrosekunder, og ved modtagelse af en sådan anmodning koder flyets transponder sin højde i svarimpulserne. Radaren kan også sende en anmodning i blandet tilstand, for eksempel Mode A, Mode C, Mode A, Mode C. Flyets azimut bestemmes af antennens rotationsvinkel, som igen bestemmes af tælle skalaens azimutmærker .

Rækkevidden bestemmes af forsinkelsen af ​​det indgående svar. Hvis flyet er i sidesløjfernes dækningsområde, og ikke fjernlyset, eller er bag antennen, vil flytransponderen, når den modtager en anmodning fra radaren, ved sin indgang modtage betingelsen om, at pulserne P1, P3 < P2, dvs. undertrykkelsesimpulsen er større end anmodningsimpulserne. I dette tilfælde låser responderen og reagerer ikke på anmodningen.

Signalet modtaget fra transponderen behandles af radarmodtageren, derefter går det til signalprocessoren, som behandler signalerne og udsender information til slutbrugeren og (eller) til kontrolindikatoren.

Fordele ved en sekundær radar:

  • højere nøjagtighed;
  • yderligere oplysninger om flyet (tavlenummer, højde);
  • lav strålingseffekt sammenlignet med primære radarer;
  • langt detektionsområde.

Radarområder


IEEE / ITU betegnelse		 Etymologi Frekvenser Bølgelængde Noter
HF engelsk  høj frekvens 3-30 MHz 10-100 m Coast Guard radarer, "over-horizon"-radarer
P engelsk  Tidligere < 300 MHz > 1 m Brugt i tidlige radarer
VHF engelsk  meget høj frekvens 50-330 MHz 0,9-6 m Langdistancedetektion, udforskning af jorden
UHF engelsk  ultra høj frekvens 300-1000 MHz 0,3-1 m Detektion på lange afstande (for eksempel artilleribeskydning), skovundersøgelser, jordens overflade
L engelsk  Lang 1-2 GHz 15-30 cm lufttrafikovervågning og kontrol
S engelsk  kort 2-4 GHz 7,5-15 cm flyvekontrol, meteorologi, maritim radar
C engelsk  Kompromis 4-8 GHz 3,75-7,5 cm meteorologi, satellitudsendelse, mellemrækkevidde mellem X og S
x 8-12 GHz 2,5-3,75 cm våbenkontrol, missilstyring, maritim radar, vejr, kortlægning af medium opløsning; i USA bruges 10,525 GHz ± 25 MHz-båndet i lufthavnsradar
K u engelsk  under K 12-18 GHz 1,67-2,5 cm høj opløsning kortlægning, satellit højdemåling
K tysk  kurz  - "kort" 18-27 GHz 1,11-1,67 cm brugen er begrænset på grund af stærk absorption af vanddamp, så K u- og K a -intervallerne anvendes . K-båndet bruges til skydetektering i politiets trafikradarer (24.150 ± 0.100 GHz).
K a engelsk  over K 27-40 GHz 0,75-1,11 cm Kortlægning, flyvekontrol med kort rækkevidde, specielle radarer, der styrer trafikkameraer (34.300 ± 0.100 GHz)
mm 40-300 GHz 1-7,5 mm millimeterbølger er opdelt i to følgende områder
V 40-75 GHz 4,0-7,5 mm EHF medicinsk udstyr, der bruges til fysioterapi
W 75-110 GHz 2,7-4,0 mm sensorer i eksperimentelle automatiske køretøjer, højpræcision vejrforskning

Frekvensbåndsbetegnelser vedtaget af de amerikanske væbnede styrker og NATO siden 1982 [22]

Betegnelse Frekvenser, MHz Bølgelængde, cm Eksempler
EN < 100-250 120->300 Tidlig detektion og flyvekontrolradarer, f.eks. Radar 1L13 "NEBO-SV"
B 250 - 500 60 - 120
C 500-1000 30 - 60
D 1000 - 2000 15 - 30
E 2000 - 3000 10 - 15
F 3.000 - 4.000 7,5 - 10
G 4000 - 6000 5 - 7,5
H 6.000 - 8.000 3,75 - 5,00
jeg 8.000 - 10.000 3.00 – 3.75 Luftbårne multifunktionelle radarer (BRLS)
J 10.000 - 20.000 1.50 – 3.00 Vejledning og målbelysningsradar (RPN), for eksempel. 30N6, 9S32
K 20.000 - 40.000 0,75 - 1,50
L 40.000 - 60.000 0,50 - 0,75
M 60.000—100.000 0,30 - 0,50

Se også

Noter

  1. ↑ radiodetektering og rækkevidde . TheFreeDictionary.com. Dato for adgang: 30. december 2015. Arkiveret fra originalen 16. december 2015.
  2. ↑ Oversættelsesbureau. Radar definition . Offentlige arbejder og offentlige tjenester Canada. Dato for adgang: 8. november 2013. Arkiveret fra originalen 4. januar 2014.
  3. ↑ McGraw-Hill ordbog over videnskabelige og tekniske termer / Daniel N. Lapedes, chefredaktør. Lapedes, Daniel N. New York; Montreal: McGraw-Hill, 1976. [xv], 1634, A26 s.
  4. ↑ Vodopyanov, 1946 , s. 13.
  5. ↑ Bowen, 1998 .
  6. ↑ Angela Hind. "Skuffert 'der ændrede verden'" . BBC News (5. februar 2007). Dato for adgang: 9. marts 2015. Arkiveret fra originalen 6. februar 2015.
  7. ↑ Jamming Enemies Radar Hans mål arkiveret 23. december 2016 på Wayback Machine  . Millennium Project, University of Michigan
  8. ↑ Borisova N.A. Fremkomsten af ​​radar i forskellige lande: en komparativ historisk analyse  // Genesis: historisk forskning: tidsskrift. - 2020. - Nr. 7 . - S. 51-73 . - doi : 10.25136/2409-868X.2020.7.33501 .
  9. ↑ Dens modifikation til flåden blev testet under koden "Arrow".
  10. ↑ Polyakov, 1988 .
  11. ↑ UPTI-magnetroner fungerede i den første installation af Yu.K. Korovin 1934.
  12. ↑ Leningrad Elektrofysisk Institut . Hentet 11. maj 2014. Arkiveret fra originalen 13. februar 2013.
  13. ↑ Lobanov M.M. Udviklingen af ​​sovjetisk radarteknologi . - M . : Militært Forlag, 1982. - S.  156 . — 239 s.
  14. ↑ Efterfølgende omdannet til en komité under USSR's ministerråd . Arbejdede indtil 1949
  15. ↑ Videnskabeligt og uddannelsesmæssigt websted "Science Young" - "Experimentus Crucis" af professor Oshchepkov . Dato for adgang: 22. oktober 2008. Arkiveret fra originalen 13. januar 2009.
  16. ↑ 1 2 Håndbog i elektroniske systemer / udg. B. V. Krivitsky. - M. : Energi, 1979. - T. 2. - S. 75-206. — 368 s.
  17. ↑ Shembel, 1977 , s. 15-17.
  18. ↑ Soloshchev O. N., Slyusar V. I., Tverdokhlebov V. V. Fasemetode til at måle rækkevidde baseret på teorien om multikanalanalyse.// Artilleri og håndvåben. - 2007. - Nr. 2 (23). — C. 29 — 32. [1] Arkiveret 25. januar 2020 på Wayback Machine
  19. ↑ Slyusar, V.I. Grundlæggende begreber om antenners teori og teknologi. Antennesystemer af euklidisk geometri. fraktale antenner. SMART antenner. Digitale antennesystemer (CAR). MIMO-systemer baseret på CAR. . Afsnit 9.3-9.8 i bogen "Trådløse bredbåndskommunikationsnetværk". / Vishnevsky V. M., Lyakhov A. I., Portnoy S. L., Shakhnovich I. V. - M .: Technosphere. — 2005. C. 498–569 (2005). Hentet 27. november 2018. Arkiveret fra originalen 29. august 2018.
  20. ↑ Slyusar, V.I. Digitale antenner: fremtiden for radar. . Elektronik: videnskab, teknologi, forretning. - 2001. - Nr. 3. C. 42-46. (2001). Hentet 7. august 2017. Arkiveret fra originalen 17. april 2021.
  21. ↑ Slyusar, V.I. Digitale antennearrays: aspekter af udvikling. (utilgængeligt link) . Særligt udstyr og våben. - februar 2002. - Nr. 1,2. s. 17-23. (2002). Hentet 7. august 2017. Arkiveret fra originalen 23. december 2018. 
  22. ↑ V. G. Dozhdikov, Yu. S. Lifanov, M. I. Saltan; udg. V. G. Dozhdikova. Encyklopædisk ordbog for radioelektronik, optoelektronik og hydroakustik / V. G. Dozhdikov. - Moskva: Energi, 2008. - S. 600. - 611 s. — ISBN 978-5-98420-026-4 (I trans.).

Litteratur

  • Polyakov V. T. Indledning til radioelektronik. - M . : Radio og kommunikation, 1988. - 352 s. - ( MRB . Udgave 1123). - 900.000 eksemplarer.  — ISBN 5-256-00077-2 .
  • Leonov AI Radar i missilforsvar. - M . : Militært Forlag , 1967. - 136 s. - (Radarteknologi).
  • Sidescanningsradarer / Redigeret af A.P. Reutov. - M . : Sovjetisk radio, 1970. - 360 s. - 6700 eksemplarer.
  • Luftrekognosceringsradarstationer / Redigeret af G. S. Kondratenkov. - M . : Militært Forlag, 1983. - 152 s. - 18.000 eksemplarer.  — ISBN 200001705124.
  • Mishchenko Yu. A. Over-horizon-radar. - M . : Militært Forlag, 1972. - 96 s. - (Radarteknologi).
  • Barton D. Radarsystemer / Forkortet oversættelse fra engelsk, redigeret af K. N. Trofimov. - M . : Militært Forlag, 1967. - 480 s.
  • Lobanov MM Udvikling af den sovjetiske radarteknologi . - M . : Military Publishing House, 1982. - 239 s. — 22.000 eksemplarer.
  • Shembel B. K. Ved radarens oprindelse i USSR. - M . : Sovjetisk radio, 1977. - 80 s.
  • Vodopyanov F. A.  . Radar. - M. , 1946.
  • Ryzhov K. V. 100 store opfindelser. - M. : Veche, 2009. - 480 s. - (100 flotte). — ISBN 5-7838-0528-9 .
  • Bowen, Edward George. Radar dage. - CRC Press, 1998. - ISBN 9780750305860 .
  • Store sovjetiske encyklopædi // Udg. A. M. Prokhorova. I 30 bind 3. udg. — M.: Sov. encyklopædi, 1969-78. T. 21, 1975. 640 sider [www.bse.sci-lib.com/article094941.html Artikel "Radar"]
  • Central Radio Laboratory i Leningrad // Red. I. V. Breneva. - M.: Sovjetisk radio, 1973.
  • Militærhistorisk museum for artilleri, ingeniører og signalkorps . Samling af dokumenter fra generalløjtnant M. M. Lobanov om historien om udviklingen af ​​radarteknologi. F. 52R op. nr. 13
  • Lobanov M. M. Fra radarens fortid: Et kort essay. - M .: Militært Forlag , 1969. - 212 s. - 6500 eksemplarer.
  • Begyndelsen af ​​sovjetisk radar.  - M .: Sovjetisk radio, 1975. 288 s.
  • Lobanov M. M. Vi er militæringeniører. - M .: Militært Forlag , 1977. - 223 s.
  • Lobanov MM Udvikling af den sovjetiske radarteknologi . - M .: Military Publishing House , 1982. - 240 s. — 22.000 eksemplarer.

Links