Радар – радиотолқындар арқылы объектінің координаталары мен сипаттамаларын анықтау үшін қолданылатын ғылыми әдістер мен техникалық құралдардың жиынтығы. Зерттелетін нысан жиі радар нысанасы (немесе жай нысана) деп аталады.
Радар принципі
Радио жабдықтары мен радиолокациялық тапсырмаларды орындауға арналған қондырғылар радиолокациялық жүйелер немесе құрылғылар (радар немесе радар) деп аталады. Радар негіздері келесі физикалық құбылыстар мен қасиеттерге негізделген:
- Таралу ортасында әртүрлі электрлік қасиеттері бар объектілерді кездестіретін радиотолқындар шашыраңқы болады. Нысанадан (немесе өзінің сәулеленуінен) шағылған толқын радар жүйелеріне нысананы анықтауға және анықтауға мүмкіндік береді.
- Ұзақ қашықтықта радиотолқындардың таралуы белгілі ортада тұрақты жылдамдықпен түзу сызықты болып есептеледі. Бұл болжам мақсатқа дейінгі диапазонды және оның бұрыштық координаттарын өлшеуге мүмкіндік береді (белгілі бір қателікпен).
- Доплер эффектісі негізінде алынған шағылысқан сигналдың жиілігі сәулелену нүктесінің радиалды жылдамдығын есептейдіRLU қатысты.
Тарихи дерек
Радиотолқындардың шағылысу қабілетін ұлы физик Г. Герц және орыс инженер-электригі А. С. Попов 19 ғасырдың аяғында. 1904 жылғы патент бойынша бірінші радарды неміс инженері К. Хульмейер жасаған. Ол телемобильоскоп деп атаған құрылғы Рейнді жыртқан кемелерде қолданылған. Авиациялық технологияның дамуына байланысты радарларды пайдалану әуе қорғанысының элементі ретінде өте перспективалы болып көрінді. Бұл саладағы зерттеулерді әлемнің көптеген елдерінің жетекші сарапшылары жүргізді.
1932 жылы LEFI (Ленинград электрофизикалық институты) ғылыми қызметкері Павел Кондратьевич Ощепков өз еңбектерінде радардың негізгі принципін сипаттады. Ол әріптестерімен бірлесіп Б. К. Шембель және В. В. Цимбалин 1934 жылдың жазында 600 м қашықтықта 150 м биіктікте нысананы анықтайтын радар қондырғысының прототипін көрсетті.
Радар түрлері
Нысананың электромагниттік сәулеленуінің табиғаты радардың бірнеше түрі туралы айтуға мүмкіндік береді:
- Пассивті радар нысаналарды (зымырандар, ұшақтар, ғарыштық объектілер) тудыратын өзінің сәулеленуін (жылулық, электромагниттік, т.б.) зерттейді.
- Егер объект өзінің таратқышымен және онымен әрекеттесуімен жабдықталған болса, белсенді жауаппен белсенді әрекет орындалады."сұрау - жауап" алгоритміне сәйкес орын алады.
- Пассивті реакциясы бар белсенді қайталама (шағылысқан) радиосигналды зерттеуді қамтиды. Бұл жағдайда радиолокациялық станция таратқыш пен қабылдағыштан тұрады.
- Жартылай белсенді радар - шағылысқан сәулені қабылдағыш радардан тыс орналасқан жағдайда (мысалы, бұл бағыттаушы зымыранды құрылымдық элементі) белсендінің ерекше жағдайы.
Әр түрдің өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар.
Әдістер мен жабдықтар
Қолданылатын әдіс бойынша радиолокаторлардың барлық құралдары үздіксіз және импульстік сәулеленудің радиолокаторларына бөлінеді.
Біріншісінде бір уақытта және үздіксіз әрекет ететін сәуле таратқышы мен қабылдағышы бар. Осы принцип бойынша алғашқы радиолокациялық құрылғылар жасалды. Мұндай жүйеге радиобиіктік өлшегіш (ұшақтың жер бетінен қашықтығын анықтайтын ұшақ құрылғысы) немесе көлік жылдамдығын анықтау үшін барлық автокөлік жүргізушілеріне белгілі радар жатады.
Импульсті әдісте электромагниттік энергия бірнеше микросекунд ішінде қысқа импульстермен шығарылады. Сигнал жасағаннан кейін станция тек қабылдау үшін жұмыс істейді. Шағылысқан радиотолқындарды түсіріп, тіркегеннен кейін радар жаңа импульсті жібереді және циклдар қайталанады.
Радар жұмыс режимдері
Радиолокациялық станциялар мен құрылғылардың екі негізгі жұмыс режимі бар. Біріншісі - ғарышты сканерлеу. Ол қатаң тәртіп бойынша жүзеге асырыладыжүйесі. Тізбекті шолу кезінде радиолокациялық сәуленің қозғалысы табиғаты бойынша дөңгелек, спиральды, конустық, секторлық болуы мүмкін. Мысалы, антенна массиві бір уақытта биіктікте сканерлеу (жоғары және төмен еңкейту) кезінде шеңбер бойымен (азимутта) баяу айнала алады. Параллельді сканерлеу кезінде шолу радар сәулелерінің шоғымен жүзеге асырылады. Әрқайсысының жеке қабылдағышы бар, бірнеше ақпарат ағыны бірден өңделуде.
Бақылау режимі таңдалған нысанға антеннаның тұрақты бағытын білдіреді. Оны бұру үшін қозғалатын нысананың траекториясына сәйкес арнайы автоматтандырылған бақылау жүйелері қолданылады.
Ауқым мен бағытты анықтау алгоритмі
Электромагниттік толқындардың атмосферада таралу жылдамдығы 300 мың км/с. Сондықтан станциядан нысанаға дейінгі және кері қашықтықты еңсеру үшін хабар тарату сигналының жұмсалған уақытын біле отырып, объектінің қашықтығын есептеу оңай. Ол үшін импульсті жіберу уақытын және шағылысқан сигналды қабылдау сәтін дәл жазу қажет.
Нысананың орны туралы ақпаратты алу үшін жоғары бағытталған радар қолданылады. Нысанның азимутын және биіктігін (биіктігі немесе биіктігі) анықтау тар сәулесі бар антенна арқылы жүзеге асырылады. Қазіргі радарлар бұл үшін тар сәулені орнатуға қабілетті және жоғары айналу жылдамдығымен сипатталатын фазалық антенналық массивтерді (PAR) пайдаланады. Әдетте, ғарышты сканерлеу процесі кемінде екі сәуле арқылы орындалады.
Негізгі жүйе параметрлері
КімненЖабдықтың тактикалық және техникалық сипаттамалары көбінесе тапсырмалардың тиімділігі мен сапасына байланысты.
Радардың тактикалық көрсеткіштеріне мыналар жатады:
- Мысалды анықтау диапазоны, рұқсат етілген азимут және биіктік бұрыштарымен шектелген көру аймағы.
- Ауырымдағы, азимуттағы, биіктіктегі және жылдамдықтағы ажыратымдылық (жақын маңдағы нысандардың параметрлерін анықтау мүмкіндігі).
- Өрескел, жүйелі немесе кездейсоқ қателердің болуымен өлшенетін өлшеу дәлдігі.
- Шуға төзімділік және сенімділік.
- Кіріс деректер ағынын шығару және өңдеу үшін автоматтандыру дәрежесі.
Белгілі тактикалық сипаттамалар құрылғыларды жобалау кезінде белгілі бір техникалық параметрлер арқылы белгіленеді, соның ішінде:
- тасымалдаушы жиілігі және жасалған тербелістерді модуляциялау;
- антенна үлгілері;
- беру және қабылдау құрылғыларының қуаты;
- Жүйенің жалпы өлшемдері мен салмағы.
Кезекші
Радар - әскери, ғылым және ұлттық экономикада кеңінен қолданылатын әмбебап құрал. Қолдану аймақтары техникалық құралдар мен өлшеу технологияларының дамуы мен жетілдірілуіне байланысты тұрақты түрде кеңеюде.
Радарларды әскери өнеркәсіпте пайдалану ғарышты қарау және бақылау, әуедегі, жердегі және судағы жылжымалы нысандарды анықтаудың маңызды міндеттерін шешуге мүмкіндік береді. Онсызрадарлар үшін навигациялық жүйелер мен атыстарды басқару жүйелерін ақпараттық қамтамасыз ету үшін қызмет ететін жабдықты елестету мүмкін емес.
Әскери радар стратегиялық зымыран туралы ескерту жүйесінің және біріктірілген зымыранға қарсы қорғаныстың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.
Радиоастрономия
Жер бетінен жіберілген радиотолқындар жақын және алыс ғарыштағы объектілерден, сондай-ақ Жерге жақын нысандардан да шағылысады. Көптеген ғарыш объектілерін тек оптикалық құралдарды қолдану арқылы толық зерттеу мүмкін болмады, астрономияда радиолокациялық әдістерді қолдану ғана олардың табиғаты мен құрылымы туралы бай ақпарат алуға мүмкіндік берді. Айды зерттеуге арналған пассивті радарды алғаш рет американдық және венгр астрономдары 1946 жылы пайдаланды. Шамамен сол уақытта ғарыштан радиосигналдар да кездейсоқ алынды.
Қазіргі радиотелескоптарда қабылдау антеннасы үлкен ойыс сфералық тостаған тәрізді (оптикалық шағылыстырғыштың айнасы сияқты) болады. Оның диаметрі неғұрлым үлкен болса, антенна соғұрлым әлсіз сигнал қабылдай алады. Көбінесе радиотелескоптар бір-біріне жақын орналасқан құрылғыларды ғана емес, сонымен қатар әртүрлі континенттерде орналасқан құрылғыларды біріктіретін күрделі түрде жұмыс істейді. Қазіргі радиоастрономияның маңызды міндеттерінің қатарында белсенді ядролары бар пульсарлар мен галактикаларды зерттеу, жұлдыз аралық ортаны зерттеу жатады.
Азаматтық пайдалану
Ауыл және орман шаруашылығында, радарқұрылғылар өсімдік массасының таралуы мен тығыздығы туралы ақпарат алу, топырақтың құрылымын, параметрлері мен түрлерін зерттеу және өрттерді дер кезінде анықтау үшін таптырмас құрал. География мен геологияда радиолокатор топографиялық және геоморфологиялық жұмыстарды орындау, тау жыныстарының құрылымы мен құрамын анықтау, пайдалы қазбалардың кен орындарын іздеу үшін қолданылады. Гидрология мен океанографияда радиолокациялық әдістер елдің негізгі су жолдарының, қар мен мұз жамылғысының жағдайын бақылау және жағалау сызығының картасын жасау үшін қолданылады.
Радар - метеорологтар үшін таптырмас көмекші. Радиолокатор ондаған шақырым қашықтықтағы атмосфераның күйін оңай біле алады және алынған мәліметтерді талдау арқылы белгілі бір аймақтағы ауа райы жағдайының өзгеруіне болжам жасалады.
Даму перспективалары
Қазіргі радиолокациялық станция үшін негізгі бағалау критерийі тиімділік пен сапаның арақатынасы болып табылады. Тиімділік жабдықтың жалпыланған өнімділік сипаттамаларына жатады. Мінсіз радиолокациялық құрылғы жасау күрделі инженерлік және ғылыми-техникалық міндет болып табылады, оны жүзеге асыру электромеханика мен электрониканың, информатика мен есептеуіш техниканың, энергетиканың соңғы жетістіктерін пайдалану арқылы ғана мүмкін болады.
Сарапшылардың болжамы бойынша, жақын болашақта күрделілігі мен мақсаты әртүрлі деңгейдегі станциялардың негізгі функционалдық бірліктері аналогтық сигналдарды сандық сигналдарға түрлендіретін қатты күйдегі белсенді фазалық массивтер (фазалық антенналық массивтер) болады.. ДамуКомпьютерлік кешен соңғы пайдаланушыға алынған ақпаратты жан-жақты талдауды қамтамасыз ете отырып, радардың басқаруын және негізгі функцияларын толығымен автоматтандырады.
