Radarállomás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 29-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 22 szerkesztést igényelnek .

A radarállomás (radar), radar ( angolul  radar from radio d detection a nd r anging - radio detection and rangeing ) egy rádiótechnikai rendszer légi  , tengeri és földi objektumok észlelésére, valamint hatótávolságuk, sebességük és geometriai alakjuk meghatározására. paramétereket. Radar módszert alkalmaz , amely a rádióhullámok kibocsátásán és azok tárgyakról való visszaverődésének regisztrálásán alapul. Az angol kifejezés 1941-ben jelent meg hangrövidítésként ( eng.  RADAR) , majd az önálló szó kategóriájába került [1] [2][3] .

Történelem

1887-ben Heinrich Hertz német fizikus kísérleteket kezdett, amelyek során felfedezte a James Maxwell elektromágneses térelmélete által megjósolt elektromágneses hullámok létezését . Hertz kísérletileg megmutatta az elektromágneses rádióhullámok generálásának és vételének lehetőségét, és megállapította, hogy a különböző anyagok eltérően nyelik el és verik vissza azokat.

1897-ben A. S. Popov orosz fizikus a hajók közötti rádiókommunikációval kapcsolatos kísérletek során felfedezte a rádióhullámok hajótestről való visszaverődésének jelenségét. Popov kísérleteiben a rádióadót a horgonyzó Európa transzport felső hídjára, a rádióvevőt pedig az Africa cirkálóra szerelték fel. A kísérletek elvégzésére kijelölt bizottság jelentésében A. S. Popov ezt írta:

A hajó helyzetének befolyása a következő: minden fémtárgynak (árbocok, csövek, felszerelések) zavarnia kell a műszerek működését mind az indulási, mind a fogadó állomáson, mert elektromágneses hullám útjába kerülve sértik annak helyességét, némileg hasonlóan ahhoz, ahogy a hullámtörő a víz felszínén terjedő közönséges hullámra hat, részben a bennük gerjesztett hullámok és a forrás hullámai közötti interferenciája miatt, vagyis kedvezőtlenül hatnak.
... Megfigyelték a közbenső edény hatását is. Tehát a kísérletek során az Iljin hadnagy cirkáló Európa és Afrika közé jutott, és ha ez nagy távolságra történt, akkor a műszerek kölcsönhatása leállt, amíg a hajók elhagyták ugyanazt az egyenest.

1905-ben Christian Hülsmeyer német szabadalmat kapott egy radar ötletének 1904. április 30-i bejelentésére [4] . Az Egyesült Államokban a rádióhullám-visszaverődés felfedezését Taylornak és Youngnak tulajdonítják 1922-ben.

Az alapötlet ismerete önmagában még a legegyszerűbb radar gyakorlati megalkotásához sem volt elegendő. A mérnököknek a működési elv mellett számos szokatlanul fontos és ötletes műszaki eszközt és eszközt kellett kitalálniuk: magnetronokat , klistronokat , utazóhullámcsöveket , hullámvezetőket , összetett kialakítású erősítő- és generátorlámpákat . Ugyanakkor a mérnökök csak a saját erejükre hagyatkoztak: a radaron végzett munka során sok technikai feladatot titokban kellett tartani, ami megnehezítette a különböző országok tudósai közötti információcserét. A hosszúhullámú rádiótechnika , amellyel a rádiósávok fejlődése történelmileg elkezdődött, nem volt alkalmazható a radarcélokhoz szükséges magas frekvenciákon.

Az egyik első légi objektumok radarjára tervezett eszközt 1935. február 26-án mutatta be Robert Watson-Watt skót fizikus , aki körülbelül egy évvel korábban megkapta az első szabadalmat egy ilyen rendszer feltalálására.

Az 1930-as évek második felében az Egyesült Királyságban megjelentek a radarok első ipari formatervezési mintái. Terjedelmesek voltak, és csak szárazföldön vagy nagyhajókon lehetett őket elhelyezni. 1937-ben egy kompakt radar prototípusát tesztelték, amely alkalmas repülőgépen történő elhelyezésre [5] . Az első légi fedélzeti radarok vagy az ellenséges repülőgépek és hajók észlelésére szolgáltak optikai láthatóság hiányában, vagy a hátsó féltekéről érkező támadások észlelésére (például a Monica radar ). A hely-, súly- és energiatakarékosságért folytatott küzdelem ezzel nem ért véget, egyszerű és miniatűr rádióbiztosítékokat hoztak létre , amelyeket a légvédelmi lövedékek fejébe lehetett helyezni. A második világháború elejére a Chain Home radarrendszert telepítették az Egyesült Királyságban . A radarállomások létrehozásának történetét a "Secret War: Seeing a száz mérföldet látva" című brit dokumentumfilm mutatja be .

Az Egyesült Államokban 1939-ben kötötték meg az első szerződést a katonaság és az ipar között egy radarállomás létrehozásáról.[ adja meg ] .

A második világháború kitörése megkövetelte a brit mérnököktől, hogy hatékony intézkedéseket hozzanak a német légitámadások leküzdésére, és 1940 nyarán Henry Tizard vezetésével kifejlesztettek egy többüregű magnetront , amely egy új hatékony eszköz alapja lett. légi radarrendszer centiméteres tartományban, amelyet 1941 elején amerikai és brit repülőgépeken szereltek fel [6] .

Rudolf Kompfner osztrák építész találta fel a mozgóhullám -erősítő csövet, amely milliószorosára erősíti a jelet a mikrohullámú frekvencia széles tartományában. Ennek az eszköznek a kifejlesztéséért Kompfner a fizika doktora címet kapta.

Hogy megvédjék városaikat a bombatámadásoktól, Németország létrehozta a Würzburg -típusú radarok által vezérelt , 560 megahertzes sugárzási frekvenciájú légvédelmi ütegeket . A légvédelem megszervezéséért Kammhuber tábornok volt a felelős , aki létrehozta az úgynevezett Kammhuber-vonalat .

A Bruneval hadművelet során, amelyet brit kommandósok hajtottak végre 1942 februárjában Franciaország partjainál, Seine-Maritime tartományban ( Felső-Normandia ), kiderült a német radarok titka. A német radarok zavarására a szövetségesek olyan adókat használtak, amelyek egy bizonyos frekvenciasávban, átlagosan 560 megahertz frekvencián zavartak ki. Eleinte a bombázókat ilyen adókkal szerelték fel .

Amikor a német pilóták megtanulták irányítani a vadászgépeket az interferenciajelekhez, mintha rádiójeladókhoz vezették volna, a Harvard Egyetem rádiólaboratóriumában kifejlesztett hatalmas amerikai "Tuba" ( Project Tuba ) adókat [7] helyezték el a déli partok mentén. Anglia . Erőteljes jeleiktől a német vadászgépek rádióberendezései "vakon" Európában, a szövetséges bombázók pedig, miután megszabadultak üldözőiktől, nyugodtan repültek a La Manche csatornán át a repülőtereikre.

A Szovjetunióban

Korai radarállomások

A Szovjetunióban az 1930-as évek elején kezdték el keresni a repülőgépek észlelésének új módjait, amikor világossá vált, hogy a repülési sebesség további növekedésével a légvédelmi reflektorok és hangszedők rövid hatótávolságuk miatt nem lesznek képesek. a légitámadások korai figyelmeztetése, és a légi felderítés lesz a légvédelmi rendszer szűk keresztmetszete . A radarok területén végzett kutatások előzték meg a repülőgépek hősugárzása (1932-34 VEI ) és a hajtómű gyújtásrendszeréből származó rádiósugárzás (1930 M.A. Fedorov, NIIIS KA) alapján történő detektálását célzó kísérletek, amelyek nem adtak kielégítő eredményt. eredményeként a hatótávolság nem haladta meg a több kilométert. 1933 júniusában a finanszírozás kérdéseit és a rádiódetektálás ( később jelent meg a radar kifejezés ) kutatásának kezdetét K.E. Vorosilov és M.N. Tuhacsevszkij .

1933 októberében a GAU ( M. M. Lobanov képviselő) javaslatára a Központi Rádiólaboratórium deciméterhullámcsoportjának 26 éves vezetője Yu.K. Korovin. Radarállomásként a Korovin-csoport által 1933 nyarán létrehozott és tesztelt deciméterhullámú rádiókommunikációs berendezést adaptálták. A kísérleti radar két 2 méter átmérőjű, 50 cm-es (600 MHz-es) hullámhosszon üzemelő parabola antennából állt, a folyamatos üzemmódban működő adóteljesítmény mindössze 0,2 W volt, a visszavert jelet a fül vezérlése szuper- regeneratív rádióvevő . 1934. január 3-án a Szovjetunióban az első kísérletet, amellyel radarral észleltek egy repülőgépet, sikeresen végrehajtották a Korovin létesítményben. A maximális hatótávolság 150 m-es repülési magasságon 600-700 m volt. A GAU-nak 1934. február 14-én elküldött „Repülőgépek iránykeresése a DTSV-n” jelentésben Korovin bizalmát fejezte ki a hatótávolság növelésének lehetőségével kapcsolatban. 8-10 km a felszerelés további fejlesztésével.

1934. január 16-án a Leningrádi Fizikai és Technológiai Intézetben A.F. akadémikus. Ioff akadémikusok, A.A. részvételével ülést tartott a radar ügyében. Chernysheva , S.I. Vavilov , professzorok N.N. Andreeva , N.D. Papaleksi , A.A. Lebedeva , D.A. Rozsanszkij , V.P. Linnik , az LFTI , a LEFI alkalmazottai és a Légvédelmi Igazgatóság képviselői. Ugyanebben az évben Tuhacsevszkij marsall a Szovjetunió kormányának küldött levelében ezt írta: "A repülőgépek elektromágneses sugárral történő észlelésére irányuló kísérletek megerősítették az alapelv helyességét." Hamarosan széles fronton bontakozott ki a radarmunka, a megrendelők a Tüzérségi Főigazgatóság és a Vörös Hadsereg Légvédelmi Igazgatósága voltak. Összességében öt fő tudományos terület van, amelyekben a háború előtti időszakban több mint tucat különböző típusú és célú kísérleti radar került kifejlesztésre, de ezek többsége különböző okok miatt nem került tömeggyártásba. [nyolc]

Az első irány Yu.K. munkájának folytatása volt. Korovin a GAU utasítására, amely Gorkij városában ( Nizsnyij Novgorod ) történt a TsVIRL alapján, „Raccoon” kóddal. 1935 májusában a telepítés elérte a 3 km-es érzékelési tartományt, a paraméterek ezt követő javítása nehézségeket okozott a mikrofonhatás elnyomásával, az alacsony zajszintű lámpák hiányával stb. 1937 szeptemberében a munkát leállították. amiatt, hogy az NII-9-gyel párhuzamos irány sikeresebbnek bizonyult.

A második irányt 1934. január 11-én szervezték meg a Leningrádi Elektrofizikai Intézetben (LEFI), szintén a GAU megbízásából. A munkát a B.K. laboratóriuma végezte. Shembel A. A. Chernyshev általános irányítása alatt . Az irányt a megrendelő párhuzamosnak és a Korovin csoporttal versengőnek tekintette. 1935 nyarán egy kísérleti elrendezés 21-29 cm-es hullámhosszú folyamatos sugárzással 5-6 km-es hatótávot mutatott az U-2-es repülőgépen. 1935 őszén a LEFI egyesült a Rádiókísérleti Intézettel (M. I. Kugushev), majd a Televízió Kutatóintézettel, és az új titkos NII-9 része lett, amelynek tudományos igazgatója M. A. Bonch-Bruevich volt . 1936 szeptemberében Shembel laboratóriuma megalkotta a "Storm" [9] mobil kétkoordinátás rádiódetektort , amely 10-11 km távolságból képes észlelni a repülőgépeket. Ugyanebben a hónapban az intézetben tudományos és műszaki konferenciát tartottak a rádiódetektálásról A.V. elnökletével. Shuleikin és az ország vezető tudósainak és radarmérnökeinek részvételével, amely lehetővé tette az eredmények értékelését és a kutatási folyamat koordinálását. Ezzel párhuzamosan az NII-9 kiterjedt elméleti kutatásokat végzett az antennarendszerekkel és a mikrohullámú rádiótechnikával kapcsolatban, amelyek eredményeit már a háború utáni időszakban is felhasználták. 1939 végén a B-2 ("Mimas"), B-3 kísérleti rádiódetektorok és a "Sagittarius" NII-9 impulzus rádiós távolságmérő 20 km-es hatótávolságig működött. A Mimas rádiódetektor és a Luna kódjelű Sagittarius távolságmérő alapján készült légvédelmi tüzérségi radar ipari modelljét a Honvédelmi Bizottság rendelte meg 1940 júniusában, de a megrendelést nem teljesítették, mivel a A leningrádi NII-9 laboratóriumának evakuálása szétszóródott a Szovjetunió különböző városaiban, és a Néva partján lévő Ostrovki tesztbázist megsemmisítették, és az intézet megszűnt.

A harmadik irány 1934. február 19-én merült fel, amikor a Vörös Hadsereg Légvédelmi Igazgatósága megállapodást kötött a LEFI-vel egy légi felderítő állomás fejlesztésére. Ennek eredményeként 1934 szeptemberéig a Shembel laboratórium létrehozta és tesztelte a "Rapid" kísérleti radarállomást, amely 63 MHz frekvencián "adásban" működött folyamatos sugárzással, az ellenőrzött szakasz hossza legfeljebb 50 km. Az első kísérleti "Rapid" telepítést P. Oshchepkov tesztelte ugyanabban az évben [10] : az adót Moszkvában szerelték fel a Krasznokazarmennaya utca 14. számú házának tetejére , a vevő - Novogireevo falu közelében ; Jelen volt M. N. Tuhacsevszkij, N. N. Nagornij , M. V. Shuleikin . Októberben az UPVO váratlanul felmondta a szerződést, és M.N. Tuhacsevszkij létrehozza saját részlegének tervezőirodáját az UPVO-nál P.K. vezetésével. Oshchepkov , amely megkezdi az Elektrovisor radarkomplexum fejlesztését, amely a Vega rendszerből és két Cone rendszerből (közeli és távoli) áll. 1935 elején Oshchepkov úgy döntött, hogy kiegészíti az Elektrovisort a Model-2 impulzusrendszerrel. Egy ilyen lépték kidolgozása meghaladta a fiatal tervezőiroda erejét, és 1936 nyarára, amikor az üzembe helyezést tervezték, a komplexum egyik rendszere sem tudott jelentős eredményeket felmutatni a teszteken, számos hiányosság miatt. Egy évvel később Oshcsepkovot elnyomták a Tuhacsevszkij-ügyben, és az UPVO Tervezőirodát az NIIIS KA tudományos szektorává alakították át, amelyben a Rapid telepítés alapján létrehozták a Rhubarb radart, amelyet üzembe helyeztek. 1939 szeptemberében RUS-1 néven .

A negyedik irány az LPTI-nél 1934 szeptemberében merült fel, amikor a D.A. Rozsanszkij (1936 szeptemberétől Yu.B. Kobzarev ) a Vörös Hadsereg UPVO utasítására megkezdte a radarkutatást. 1935 márciusában az LPTI csatlakozott az UPVO Design Bureau Model-2 rendszeréhez készült impulzusradar fejlesztéséhez, majd ezt a témát az NIIIS KA-val folytatta. 1937 áprilisában 5 km-es hatótávot sikerült elérni egy kísérleti berendezéssel, 1938 augusztusában - 50 km-t. Ennek alapján egy évvel később az intézet és a NIIIS KA egy kísérleti „Redut” mobil installációt gyártott és tesztelt egy autóbázison, amely maximum 95 km-es hatótávolságot mutatott a repülőgépek számára, ez briliáns mutatója volt annak. idő. 1939 áprilisa óta a Védelmi Bizottság döntése alapján a Rádióipari Tudományos Kutatóintézet (NII-20 Ostekhbyuro) csatlakozott a prototípusok gyártásához, 1939-40 telén. A "Redoubt" valódi harcban tesztelt a szovjet-finn konfliktus során . 1940. július 26-án az RUS-2 nevű állomást a légvédelmi erők átvették, azonban a gyártási folyamat során a NII-20 (mérnök D. S. Mikhalevich) az állomás jelentős fejlesztését javasolta, két-egy állomásról átalakítva azt. antennát egyantennává alakítani. Az új projekt a "Redoubt-41", majd a "Pegmatit" nevet kapta, 1941 májusában két új típusú kísérleti állomást gyártottak és helyeztek üzembe RUS-2 néven. 1940-ben a Redut alapján az NII-20 elkezdte fejleszteni a Gneiss légi impulzusradart (A. B. Slepushkin, A. A. Fin , V. V. Tikhomirov ), amelyet először a Moszkva és Sztálingrád melletti csatákban használtak Pe-2 repülőgépeken .

Az ötödik irány a harkovi Ukrán Fizikai és Technológiai Intézetben (UFTI) merült fel , ahol 1932 óta működött az elektromágneses rezgések tanszéke A.A. vezetésével. Slutskin , aki saját kezdeményezésére magnetronok kutatását és fejlesztését végezte [11] . 1937 márciusában az UPTI parancsot kapott a Vörös Hadsereg Kommunikációs Igazgatóságától, hogy hozzon létre egy impulzusállomást a lövegvezetéshez 60-65 cm-es hullámhosszon, 30 km-es tartományban. Ez volt az első szovjet radar, amely három célkoordináta meghatározására volt képes, azonban a nagy holtzóna (6 km) és a hosszú koordinátameghatározás (tíz másodperc) nem volt alkalmas a légvédelmi tüzérség számára, az állomást felülvizsgálatra küldték. 1941-ben az UPTI megkezdte egy új radarállomás létrehozását "Rubin" kóddal, de a munkát a háború megszakította, és az NIIIS KA-val együtt már az evakuálás során is folytatódott. [12] .

Radarállomás a Nagy Honvédő Háború idején

A háború elején a Szovjetuniónak 45 RUS-1 radarja volt, amelyek gyártása már elavultként leállt, körülbelül 10 RUS-2 radar és két új, egyantennás Pegmatit (RUS-2s) radar. tesztelve. Emellett a háború első hónapjaiban több kísérleti radar is üzembe helyezett különböző kutatóintézetekben, a legerősebbek Leningrád közelében a Toksovo régióban (LFTI) és Moszkva közelében, a Mozhaisk régióban , ahol a Porfir radar. állomás (az RUS-2 továbbfejlesztett változata, több mint 200 km-es hatótávval), amelynek köszönhetően sikerült visszaverni az első hatalmas légitámadást Moszkvában.

A háború alatt alaposan tanulmányozták a radartechnikát, amely Lend-Lease keretében Angliából , az USA -ból és Kanadából érkezett a Szovjetunióba , majd később, a háború végén a német radartechnika . 1942 óta, már evakuálás alatt, újraindult az új szovjet radarok gyártása és fejlesztése. A háború végére mintegy 500 készlet RUS-2 állomást gyártottak (legtöbbjük konténeres összecsukható, Pegmatit típusú), 124 SON-2ot fegyverrel irányított állomást, több mint 250 Gneiss légi radar. különféle módosítások stb. [13]

1943. július 4-én az Állami Védelmi Bizottság 3686ss számú „A radarról” szóló rendelete értelmében az Állami Védelmi Bizottság mellett megalakult a Radar Tanács [14] . Kezdeményezői M. M. Lobanov hadmérnök és A. I. Berg tudós voltak . A Tanács nagy szerepet játszott a szovjet radar fejlesztésében, hozzájárulva a munka ésszerűbb koordinációjához és tervezéséhez. Ő kezdeményezte a hazai és külföldi tudományos információk gyűjtését és terjesztését is.

1946-ban Raymond és Hucherton amerikai szakértők ezt írták: "A szovjet tudósok sikeresen kidolgozták a radar elméletét néhány évvel azelőtt, hogy Angliában feltalálták volna a radart" [15] .

A légvédelmi rendszerben nagy figyelmet fordítanak az alacsonyan légi célok

Osztályozás

Alkalmazási köre szerint a következők:

  • katonai radar;
  • polgári radarok.

Bejelentkezés alapján:

  • érzékelő radar;
  • vezérlő és nyomkövető radar;
  • panoráma radarok;
  • oldalra néző radar;
  • terepkövető radar ; _
  • meteorológiai radarok;
  • célzó radar;
  • ellenelemes radar ;
  • navigációs radar, navigációs radar:
  • Helyzetfigyelő radar.

A szállító jellege szerint:

  • parti radar;
  • tengeri radarok;
  • légi radar;
  • mobil radarok.

A vett jel természetétől függően:

  • elsődleges vagy passzív válaszradar [16] ;
  • másodlagos vagy aktív válaszjelű radar [16] ;
  • kombinált.

A cselekvés módszerével:

Hullámsáv szerint:

  • méter;
  • deciméter;
  • centiméter;
  • milliméter.

Elsődleges radar

Az elsődleges (passzív válasz) radar elsősorban a célpontok észlelésére szolgál, elektromágneses hullámmal besugározva, majd visszaverődést (visszhangot) fogad a célpontról. Mivel az elektromágneses hullámok sebessége állandó ( fénysebesség ), lehetővé válik a cél távolságának meghatározása a jel terjedése során különböző paraméterek mérése alapján.

A radarállomás eszközének középpontjában három komponens található: adó , antenna és vevő .

Az adó (transmitter) az elektromágneses jel forrása. Ez egy erős impulzusgenerátor lehet . A centiméteres hatótávolságú impulzusradaroknál  ez általában egy magnetron vagy egy impulzusgenerátor, amely a séma szerint működik: a mester oszcillátor egy nagy teljesítményű erősítő, amely leggyakrabban egy utazó hullámlámpát (TWT) használ generátorként, a trióda lámpát pedig gyakran. méteres hatótávolságú radarokhoz használják . A magnetronokat használó radarok inkoherensek vagy pszeudokoherensek, ellentétben a TWT-alapú radarokkal. A távolságmérési módszertől függően az adó vagy impulzus üzemmódban működik, ismétlődő, rövid erős elektromágneses impulzusokat generálva, vagy folyamatos elektromágneses jelet bocsát ki.

Az antenna adott irányban kibocsátja az adó jelét, és a célpontról visszaverődő jelet veszi. Megvalósítástól függően a visszavert jel vétele történhet ugyanazzal az antennával, vagy másikkal, amely esetenként jelentős távolságra is elhelyezhető az adótól. Ha az adást és a vételt egy antennában kombinálják, akkor ezt a két műveletet felváltva hajtják végre, és annak érdekében, hogy erős adójel ne szivárogjon a vevőbe, a vevő elé egy speciális eszközt helyeznek el, amely lezárja a vevő bemenetét abban a pillanatban, amikor szondázó jelet bocsátanak ki.

A vevő (vevő) a vett jel erősítését és feldolgozását végzi. A legegyszerűbb esetben a kapott jelet egy sugárcsőre (képernyőre) visszük, amely az antenna mozgásával szinkronizált képet jelenít meg.

A különböző radarok a visszavert jel paramétereinek mérésére különböző módszereken alapulnak.

Frekvenciamódszer

A távolságmérés frekvenciamódszere a kibocsátott folyamatos jelek frekvenciamodulációján alapul. Ennek a módszernek a klasszikus megvalósításában (LFM) a frekvencia egy félciklus alatt lineárisan változik f1-ről f2-re. A jelterjedés késése miatt a kibocsátott és vett jelek közötti frekvenciakülönbség egyenesen arányos a terjedési idővel. Ennek mérésével és a kibocsátott jel paramétereinek ismeretében meg lehet határozni a célig tartó távolságot.

Előnyök:

  • nagyon rövid tartományok mérését teszi lehetővé;
  • kis teljesítményű adót használnak.

Hibák:

  • két antenna szükséges;
  • a vevő érzékenységének romlása az antennán keresztül az adó sugárzásának vételi útjába való szivárgás miatt, véletlenszerű változásoknak kitéve;
  • magas követelmények a frekvenciaváltozás linearitásával szemben.

Fázismódszer

A fázis (koherens) radar módszer a kiküldött és a visszavert jelek közötti fáziskülönbség kiválasztásán és elemzésén alapul, amely a Doppler-effektus következtében lép fel , amikor a jel egy mozgó tárgyról visszaverődik. Ebben az esetben az adókészülék folyamatosan és impulzus üzemmódban is működhet. Az egyfrekvenciás sugárzási módban ennek a módszernek az a fő előnye, hogy "csak mozgó tárgyak megfigyelését teszi lehetővé, és ez kiküszöböli a vevőberendezés és a célpont között vagy mögötte elhelyezkedő álló objektumok interferenciáját" [17] .

Az egyfrekvenciás szondázás távolságmérésének egyértelmű tartományát a következő kifejezés határozza meg:

hol  a fénysebesség;  a sugárzási frekvencia.

Az egyértelmű tartomány kiterjesztésére a gyakorlatban bonyolultabb sémákat alkalmaznak, amelyekben két vagy több frekvencia van jelen. Ebben az esetben az egyértelmű tartományt a kibocsátott jelek maximális frekvenciakülönbsége határozza meg:

Előnyök:

  • kis teljesítményű sugárzás, mivel csillapítatlan rezgések keletkeznek;
  • a pontosság nem függ a reflexiós frekvencia Doppler-eltolásától;
  • elég egyszerű készülék.

Hibák:

  • a tartományfelbontás hiánya (többfrekvenciás jelek használatával megszűnik [18] );
  • a vevő érzékenységének romlása az antennán keresztül az adó sugárzásának vételi útjába való behatolás miatt, véletlenszerű változásoknak kitéve.

Impulzus módszer

A modern nyomkövető radarokat általában impulzusradarként építik fel. Az impulzusradar csak nagyon rövid ideig, rövid impulzusban (mikromásodperc nagyságrendű időtartamban) ad ki kibocsátó jelet, ezt követően vételi módba kapcsol és figyeli a célpontról visszaverődő visszhangot, miközben a kibocsátott impulzus az űrben terjed. .

Mivel az impulzus állandó sebességgel távolodik a radartól, közvetlen kapcsolat van az impulzus elküldésének pillanatától a visszhang vételének pillanatáig eltelt idő és a célpont távolsága között. A következő impulzust csak egy idő után van értelme küldeni, mégpedig az előző impulzus visszatérése után (ez függ a radar érzékelési tartományától, az adó teljesítményétől, az antenna erősítésétől, a vevő érzékenységétől). Ha az impulzust korábban küldik, akkor a távoli célpont előző impulzusának visszhangja összetéveszthető a közeli cél második impulzusának visszhangjával.

Az impulzusok közötti időintervallumot impulzusismétlési periódusnak ( Eng.  Pulse Repetition Interval, PRI ), ennek reciproka egy fontos paraméter, amelyet impulzusismétlési frekvenciának (PRF, Eng.  Pulse Repetition Frequency, PRF ) nevezünk. A nagy hatótávolságú, alacsony frekvenciájú radarok jellemzően másodpercenként több száz impulzus ismétlési intervallumúak. Az impulzusismétlési frekvencia egyike azon jellemzőknek, amelyek alapján a radarmodell távolról meghatározható.

A pulzáló mérési módszer előnyei:

  • egy antennával rendelkező radar építésének lehetősége;
  • a jelzőeszköz egyszerűsége;
  • több célpont tartományának mérésének kényelme.

Hibák:

  • nagy adóimpulzus-teljesítmények használatának szükségessége;
  • a holtzóna miatt a célhoz közeli rövid távolságok mérésének lehetetlensége.

Passzív interferencia kiküszöbölése

Az impulzusradarok egyik fő problémája az álló tárgyakról visszaverődő jelek elnyomása: földfelszín, magas dombok, hullámhegyek stb. Ha például a cél egy magas domb hátterében van, a visszavert jel ez a domb teljesen blokkolja a cél jelét. A földi radarok esetében ez a probléma akkor jelentkezik, amikor alacsonyan repülő tárgyakkal dolgozik. A légi impulzusradaroknál ez abban fejeződik ki, hogy a földfelszínről való visszaverődés eltakar minden, a radarral ellátott repülőgép alatt fekvő tárgyat.

Az interferencia kiküszöbölési módszerek így vagy úgy, a Doppler-effektust használják (a közeledő objektumról visszaverődő hullám frekvenciája nő, távolodó objektumról csökken).

A legegyszerűbb radar, amely a rendetlenségben észleli a célt, a Moving Target Selection (MTS) radar, egy impulzusos radar, amely több mint kettő vagy több impulzusismétlési intervallumból származó visszaverődéseket hasonlít össze. Minden, a radarhoz képest mozgó célpont megváltoztatja a jelparamétert (soros MDC szakasz), miközben az álló objektumokból származó rendetlenség változatlan marad. Az interferencia kiküszöbölése a két egymást követő időközönként vett visszavert jel kivonásával történik. A gyakorlatban az interferencia kiküszöbölése speciális eszközökkel - periódusközi kompenzátorokkal vagy digitális rendszerrel történő szoftverfeldolgozással történhet.

Az állandó PRF mellett működő TDC-k elkerülhetetlen hátránya, hogy képtelenek észlelni a meghatározott körsebességű célpontokat (pontosan 360 fokos fázisváltozást produkáló célpontokat). Az a sebesség, amellyel a célpont láthatatlanná válik a radar számára, az állomás működési frekvenciájától és a PRF-től függ. A hátrány kiküszöbölésére a modern SDC-k több impulzust bocsátanak ki különböző PRF-ekkel. A PRF-eket úgy választják ki, hogy a "láthatatlan" sebességek száma minimális legyen.

A Pulse Doppler radarok , az SDC radarokkal ellentétben, más, összetettebb módszert használnak az interferencia megszüntetésére. A vett jel, amely információkat tartalmaz a célpontokról és az interferenciáról, a Doppler szűrőegység bemenetére kerül. Minden szűrő egy bizonyos frekvenciájú jelet enged át. A szűrők kimenetén a jelek deriváltjait számítjuk ki. A módszer adott sebességű célpontok megtalálását segíti, hardveresen vagy szoftveresen megvalósítható, nem teszi lehetővé (módosítás nélkül) a célok távolságának meghatározását. A céloktól való távolság meghatározásához feloszthatja az impulzusismétlési intervallumot szegmensekre (az úgynevezett tartományszegmensekre), és jelet adhat a Doppler-szűrő blokk bemenetére ebben a tartományszegmensben. A távolság kiszámítása csak az impulzusok többszöri, különböző frekvenciájú ismétlésével lehetséges (a cél különböző távolsági szegmensekben jelenik meg különböző PRF-nél).

Az impulzus-Doppler radarok fontos tulajdonsága a jelkoherencia, a kiküldött és vett (visszavert) jelek fázisfüggése.

Az impulzus-Doppler radarok az SDC-vel rendelkező radarokkal ellentétben sikeresebbek az alacsonyan repülő célpontok észlelésében. A modern vadászgépeken ezeket a radarokat légi lehallgatásra és tűzvezérlésre használják (AN / APG-63, 65, 66, 67 és 70 radarok). A modern megvalósítások többnyire szoftveresek: a jelet digitalizálják és egy külön processzorba adják feldolgozásra . Gyakran egy digitális jelet olyan formává alakítanak át, amely alkalmas más algoritmusokhoz, gyors Fourier-transzformáció segítségével . A szoftveres implementáció használatának a hardveres megvalósításhoz képest számos előnye van:

  • az optimális jelfeldolgozási algoritmus kiválasztásának képessége több rendelkezésre álló közül;
  • az algoritmusok numerikus paramétereinek megváltoztatásának lehetősége;
  • az algoritmusok hozzáadásának/módosításának képessége (a firmware megváltoztatásával ).

A felsorolt ​​előnyök, valamint az adatok ROM -ban való tárolásának képessége lehetővé teszik, hogy szükség esetén gyorsan alkalmazkodjunk az ellenség zavarásának technikájához.

Az aktív elakadás megszüntetése

Az aktív interferencia leküzdésének leghatékonyabb módja egy digitális antennarendszer alkalmazása a radarban , amely lehetővé teszi a sugárzási mintázat csökkenéseit a zavarók irányában [19] [20] [21] .

Másodlagos radar

A másodlagos radar a repülésben azonosításra szolgál. A fő jellemzője az aktív transzponder használata a repülőgépeken.

A másodlagos radar működési elve némileg eltér az elsődleges radar elvétől. A Másodlagos Radarállomás eszköze a következő összetevőkre épül: adó , antenna , irányszög generátor , vevő , jelfeldolgozó , jelző és antennás repülőgép transzponder .

Az adó segítségével kérő impulzusokat generálnak az antennában 1030 MHz frekvencián.

Az antenna lekérdező impulzusok kibocsátására és a visszavert jel vételére szolgál. Az ICAO másodlagos radarra vonatkozó szabványai szerint az antenna 1030 MHz frekvencián ad, és 1090 MHz frekvencián vesz.

Azimuth marker generátorok azimut markerek ( eng.  Azimuth Change Pulse, ACP ) és az északi jelek ( eng.  Azimuth Reference Pulse, ARP ) generálására szolgálnak . A radarantenna egy fordulatához 4096 skála azimutjel (régi rendszerek esetén) vagy 16 384 továbbfejlesztett skála azimutjel ( angolul  Improved Azimuth Change impulse, IACP  - új rendszerek esetén), valamint egy északi jel generálódik. Az északi jel az azimutjel generátortól származik, amikor az antenna ilyen helyzetben van, amikor északra irányul, és a skála azimutjelek az antenna elfordulási szögének leolvasására szolgálnak.

A vevő impulzusok vételére szolgál 1090 MHz frekvencián.

A jelfeldolgozó a vett jelek feldolgozására szolgál.

A jelző a feldolgozott információk megjelenítésére szolgál.

Az antennával ellátott repülőgép-transzponder segítségével további információkat tartalmazó impulzusos rádiójelet küldenek vissza a radarhoz.

A másodlagos radar működési elve, hogy a repülőgép transzponderének energiáját használja fel a repülőgép helyzetének meghatározására. A radar a környező területet P1 és P3 lekérdező impulzusokkal, valamint P2 elnyomó impulzussal sugározza be 1030 MHz frekvencián. Transzponderrel felszerelt repülőgépek a lekérdező sugár körzetében a lekérdező impulzusok vételekor, ha a P1,P3>P2 feltétel érvényes, 1090 MHz frekvencián kódolt impulzussorozattal válaszolnak a kérő radarra, amely tartalmazza további információk az oldalszámról, magasságról stb. A repülőgép transzponderének válasza a radar kérési módjától függ, és a kérési módot a P1 és P3 kérési impulzusok közötti időintervallum határozza meg, például A kérési módban (A mód) a kérési impulzusok közötti időintervallum. A P1 és P3 állomás 8 mikroszekundum, és ilyen kérés fogadásakor a transzponderrepülőgép a válaszimpulzusokba kódolja a repülőgép számát.

A C lekérdezési módban (C mód) az állomás lekérdezési impulzusai közötti időintervallum 21 mikroszekundum, és ilyen kérés fogadásakor a repülőgép transzpondere a válaszimpulzusokba kódolja a magasságát. A radar vegyes módban is küldhet kérelmet, például A módban, C módban, A módban, C módban. A repülőgép irányszögét az antenna elfordulási szöge határozza meg, amelyet viszont a a skála azimutjeleinek számolása .

A tartományt a bejövő válasz késleltetése határozza meg. Ha a repülőgép az oldallebenyek, és nem a fősugár lefedettségi területén van, vagy az antenna mögött van, akkor a repülőgép transzpondere, amikor a radartól kérést kap, a bemenetén azt a feltételt kapja, hogy az impulzusok P1, P3 < P2, azaz az elnyomó impulzus nagyobb, mint a kérési impulzusok. Ebben az esetben a válaszoló bezárkózik, és nem válaszol a kérésre.

A transzpondertől kapott jelet a radarvevő feldolgozza, majd a jelfeldolgozóhoz kerül, amely feldolgozza a jeleket és információkat ad ki a végfelhasználónak és (vagy) az ellenőrző jelzőnek.

A másodlagos radar előnyei:

  • nagyobb pontosság;
  • további információk a repülőgépről (fedélzetszám, magasság);
  • alacsony sugárzási teljesítmény az elsődleges radarokhoz képest;
  • hosszú érzékelési tartomány.

Radar tartományok


IEEE / ITU jelölés		 Etimológia Frekvenciák Hullámhossz Megjegyzések
HF angol  magas frekvencia 3-30 MHz 10-100 m Partvédelmi radarok, „horizont feletti” radarok
P angol  előző < 300 MHz > 1 m Korai radarokban használták
VHF angol  nagyon magas frekvencia 50-330 MHz 0,9-6 m Nagy távolságú észlelés, Föld-kutatás
UHF angol  ultra magas frekvencia 300-1000 MHz 0,3-1 m Észlelés nagy távolságból (például tüzérségi lövedékek), erdőfelmérés, a Föld felszíne
L angol  Hosszú 1-2 GHz 15-30 cm légiforgalmi felügyelet és irányítás
S angol  rövid 2-4 GHz 7,5-15 cm légiforgalmi irányítás, meteorológia, tengeri radar
C angol  Kompromisszum 4-8 GHz 3,75-7,5 cm meteorológia, műholdas adás, köztes tartomány X és S között
x 8-12 GHz 2,5-3,75 cm fegyvervezérlés, rakétavezetés, tengeri radar, időjárás, közepes felbontású térképezés; az Egyesült Államokban a 10,525 GHz ± 25 MHz-es sávot használják a repülőtéri radarokban
K u angol  K alatt 12-18 GHz 1,67-2,5 cm nagy felbontású térképezés, műholdas magasságmérés
K német  kurz  - "rövid" 18-27 GHz 1,11-1,67 cm a használat korlátozott a vízgőz általi erős felszívódás miatt, ezért a K u és a K a tartományt használják . A K sáv felhődetektálásra szolgál, rendőrségi közlekedési radarokban (24,150 ± 0,100 GHz).
K a angol  K felett 27-40 GHz 0,75-1,11 cm Térképezés, rövid hatótávolságú légiforgalmi irányítás, forgalmi kamerákat irányító speciális radarok (34.300 ± 0.100 GHz)
mm 40-300 GHz 1-7,5 mm A milliméteres hullámok két következő tartományra oszlanak
V 40-75 GHz 4,0-7,5 mm Fizioterápiás célokra használt EHF orvosi eszközök
W 75-110 GHz 2,7-4,0 mm érzékelők kísérleti automata járművekben, nagy pontosságú időjárás-kutatás

Az Egyesült Államok fegyveres erői és a NATO által 1982 óta elfogadott frekvenciasáv-jelölések [22]

Kijelölés Frekvenciák, MHz Hullámhossz, cm Példák
A < 100-250 120->300 A korai észlelő és légiforgalmi irányító radarok, pl. Radar 1L13 "NEBO-SV"
B 250-500 60-120
C 500–1 000 30-60
D 1000-2000 15-30
E 2000-3000 10-15
F 3000 - 4000 7,5-10
G 4000-6000 5 - 7.5
H 6000 - 8000 3,75 - 5,00
én 8 000 - 10 000 3.00 – 3.75 Repülőgépes többfunkciós radarok (BRLS)
J 10 000 - 20 000 1.50 – 3.00 Útmutató és célmegvilágítási radar (RPN), például. 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

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ rádióérzékelés és hatótávolság . TheFreeDictionary.com. Hozzáférés dátuma: 2015. december 30. Az eredetiből archiválva : 2015. december 16.
  2. ↑ Fordítóiroda. Radar meghatározása . Közmunka és kormányzati szolgáltatások Kanada. Hozzáférés időpontja: 2013. november 8. Az eredetiből archiválva : 2014. január 4..
  3. ↑ McGraw-Hill tudományos és műszaki szakkifejezések szótára / Daniel N. Lapedes, főszerkesztő. Lapedes, Daniel N. New York; Montreal: McGraw-Hill, 1976. [xv], 1634, A26 p.
  4. ↑ Vodopjanov, 1946 , p. 13.
  5. ↑ Bowen, 1998 .
  6. ↑ Angela Hind. "A táska , amely megváltoztatta a világot" BBC News (2007. február 5.). Hozzáférés dátuma: 2015. március 9. Az eredetiből archiválva : 2015. február 6.
  7. ↑ Jamming Enemies Radar His Objective Archiválva : 2016. december 23. a Wayback Machine -nél  . Millenniumi Projekt, Michigani Egyetem
  8. ↑ Borisova N.A. A radar megjelenése a különböző országokban: összehasonlító történelmi elemzés  // Genesis: történelmi kutatás: folyóirat. - 2020. - 7. sz . - S. 51-73 . - doi : 10.25136/2409-868X.2020.7.33501 .
  9. ↑ A haditengerészethez való módosítását "Nyíl" kóddal tesztelték.
  10. ↑ Poljakov, 1988 .
  11. ↑ Az UPTI magnetronok működtek a Yu.K. első telepítésénél. Korovin 1934.
  12. ↑ Leningrádi Elektrofizikai Intézet . Letöltve: 2014. május 11. Az eredetiből archiválva : 2013. február 13.
  13. ↑ Lobanov M.M. A szovjet radartechnika fejlődése . - M . : Katonai Könyvkiadó, 1982. - S.  156 . — 239 p.
  14. ↑ Ezt követően a Szovjetunió Minisztertanácsa alá tartozó bizottsággá alakult . 1949-ig dolgozott
  15. ↑ Tudományos és oktatási oldal "Science Young" - "Experimentus Crucis", Oshchepkov professzor . Hozzáférés dátuma: 2008. október 22. Az eredetiből archiválva : 2009. január 13.
  16. ↑ 1 2 Elektronikus rendszerek kézikönyve / szerk. B. V. Krivitsky. - M. : Energia, 1979. - T. 2. - S. 75-206. — 368 p.
  17. ↑ Shembel, 1977 , p. 15-17.
  18. ↑ Soloscsev O. N., Slyusar V. I., Tverdokhlebov V. V. A tartomány mérésének fázismódszere a többcsatornás elemzés elméletén alapul.// Tüzérség és kézi lőfegyverek. - 2007. - 2. szám (23). — C. 29 — 32. [1] Archivált 2020. január 25-én a Wayback Machine -nél
  19. ↑ Slyusar, V. I. Az antennák elméletének és technológiájának alapfogalmai. Az euklideszi geometria antennarendszerei. fraktál antennák. SMART antennák. Digitális antennatömbök (CAR). CAR alapú MIMO-rendszerek. . A „Szélessávú vezeték nélküli kommunikációs hálózatok” című könyv 9.3-9.8. / Vishnevsky V. M., Lyakhov A. I., Portnoy S. L., Shakhnovich I. V. - M .: Technosphere. – 2005. C. 498–569 (2005). Letöltve: 2018. november 27. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 29.
  20. ↑ Slyusar, V.I. Digitális antennatömbök: a radar jövője. . Elektronika: tudomány, technológia, üzlet. - 2001. - 3. szám C. 42-46. (2001). Letöltve: 2017. augusztus 7. Az eredetiből archiválva : 2021. április 17..
  21. ↑ Slyusar, V.I. Digitális antennatömbök: a fejlesztés szempontjai. (nem elérhető link) . Különleges felszerelések és fegyverek. - 2002. február - 1.,2. 17-23. (2002). Letöltve: 2017. augusztus 7. Az eredetiből archiválva : 2018. december 23. 
  22. ↑ V. G. Dozsdikov, Yu. S. Lifanov, M. I. Saltan; szerk. V. G. Dozsdikova. Rádióelektronika, optoelektronika és hidroakusztika enciklopédikus szótára / V. G. Dozhdikov. - Moszkva: Energia, 2008. - S. 600. - 611 p. — ISBN 978-5-98420-026-4 (Ford.).

Irodalom

  • Polyakov V. T. Beavatás a rádióelektronikába. - M . : Rádió és kommunikáció, 1988. - 352 p. - ( MRB . 1123. szám). - 900 000 példány.  — ISBN 5-256-00077-2 .
  • Leonov AI radar a rakétavédelemben. - M . : Katonai Könyvkiadó , 1967. - 136 p. - (Radar technológia).
  • Side-scan radarok / Szerkesztette: A. P. Reutov. - M . : Szovjet rádió, 1970. - 360 p. - 6700 példány.
  • Légi felderítő radarállomások / Szerk.: G. S. Kondratenkov. - M . : Katonai Könyvkiadó, 1983. - 152 p. - 18.000 példány.  — ISBN 200001705124.
  • Mishchenko Yu. A. Horizont feletti radar. - M . : Katonai Könyvkiadó, 1972. - 96 p. - (Radar technológia).
  • Barton D. Radar rendszerek / Rövidített fordítás angolból, szerkesztette: K. N. Trofimov. - M . : Katonai Könyvkiadó, 1967. - 480 p.
  • Lobanov MM A szovjet radartechnológia fejlesztése . - M . : Katonai Könyvkiadó, 1982. - 239 p. — 22.000 példány.
  • Shembel B. K. A radar eredete a Szovjetunióban. - M . : Szovjet rádió, 1977. - 80 p.
  • Vodopjanov F. A.  . Radar. - M. , 1946.
  • Ryzhov K. V. 100 nagyszerű találmány. - M. : Veche, 2009. - 480 p. - (100 nagyszerű). — ISBN 5-7838-0528-9 .
  • Bowen, Edward George. Radar napok. - CRC Press, 1998. - ISBN 9780750305860 .
  • Nagy Szovjet Enciklopédia // Szerk. A. M. Prokhorova. 30 kötetben, 3. kiadás. — M.: Szov. enciklopédia, 1969-78. T. 21, 1975. 640 oldal [www.bse.sci-lib.com/article094941.html "Radar" cikk]
  • Központi rádiólaboratórium Leningrádban // Szerk. I. V. Breneva. — M.: Szovjet rádió, 1973.
  • Tüzérségi, Mérnöki és Jelzőhadtest Katonai Történeti Múzeuma . M. M. Lobanov altábornagy dokumentumgyűjteménye a radartechnika fejlődésének történetéről. F. 52R op. 13. sz
  • Lobanov M. M. A radar múltjából: Egy rövid esszé. - M . : Katonai Könyvkiadó , 1969. - 212 p. - 6500 példány.
  • A szovjet radar kezdete.  - M .: Szovjet rádió, 1975. 288 p.
  • Lobanov M. M. Mi hadmérnökök vagyunk. - M . : Katonai Könyvkiadó , 1977. - 223 p.
  • Lobanov MM A szovjet radartechnológia fejlesztése . - M . : Katonai Könyvkiadó , 1982. - 240 p. — 22.000 példány.

Linkek