Basic types present radars

BASIC TYPES PRESENT RADARS

Радарът (Radio Detection And Arranging) е система за определяне на разположението на даден обект и неговото идентифициране от разстояние. Радио-сигналите се отразяват от обекти в тяхното поле на движение, а радарът засича ехото на сигналите, които се връщат. Чрез радара могат да се определят разстоянието, скоростта, посоката на движение и формата на обекта. Радарът може да открива обекти, които са извън обсега на нашето зрение, независимо от промените във времето, което му качество го прави важно устройство за индустрията. Много са приложенията на радара: спомага за морската и въздушната навигация, използва се за военни цели. Чрез него се осигурява безопасност в пътуването и ни снабдява с точни научни данни.

Но безспорно едно от най-важните му приложения е в авиоконтрола, където големи мрежи от наземи радарни системи помагат  на авиодиспечeрите да следят самолетите и да ги предпазват от сблъсък. Търговските военни кораби също използват радари, за да се предпазят от някои пречки, пред които могат да се изправят, особено в лошо време, когато видимостта е слаба.

Радарът разчита на изпращането и приемането на електромагнитна радиация, обикновено под формата на радиовълни или микровълни [1], [2]. Електромагнитната радиация е енергия при вълни, движещи се  със скорост, близка или еднаква на тази на светлината. Характеризирането на вълните зависи от дължината на вълната. Радарните системи използват лъчения с голяма честота на вълната, защото радиовълните и микровълните се отразяват по-добре от късодължинните вълни, които се разпръскват или абсорбират преди да достигнат целта си. Радиовълните с много голяма дължина на вълната дори се отразяват от йоносферата.

Радарът започва излъчвайки електромагнитно радиация, наречена сигнал. Сигналът се отблъсква от обекти в неговото поле на движение. Когато вълите се отразят, част от сигналът се връща в радара. Системата отчита ехото и в зависимост от осъвършенствеността й, просто съобщава данните или анализира сигнала за повече информация. Въпреки че радиовълните и микровълните се отразяват по-добре от електромагнитните вълни с други честоти, само малка част от сигнала се завръща чрез отражението. За това, системата трябва да има възможност да предава големи количества енергия и да улавя минимални количества в обратната посока. Радарът е съставен от четири основни компонента: предавател, антена, приемник и екран. Предавателят създава електричните сигнали в зависимост от формата и типа на системата. Антената изпраща тези сигнали като електромагнитна радиация. Тя също събира връщащите се сигнали и ги предава на приемателя, който анализира и ги прекарва на дисплея (екрана). Той позволява на оператора да следи данните.
СИСТЕМА ЗА ПРЕДАВАНЕ НА РАДАРНИТЕ СИГНАЛИ

Системата за предаване на радарните сигнали се състои от три части [1], [2]:

1. осцилатор (генератор на трептения);

2. модулатор;

3. предавател.

Осцилаторът образува чисти електросигнали на желаната честота, като при повечето е от няколко милиона херца до няколко стотин милиона херца. Модулторът бързо променя или модулира сигналите от осцилатора, като той просто включва или изключва сигналите. Предавателят увеличава силата на сигнала от осцилатора, след което той се предава до антената и се отделят елекромагнитни вълни с подходяща дължина.

Приемникът засича, а същто така често анализира ехото, резултат от отразените вълни в далечни обекти [1], [2]. Това всъщност става с помощта на антена, същата както при предавателя. Дуплексерът предпазва приемателя от силните сигнали, идващи от предавателя, а също така осигурява постъпването на слабите сигнали в приемника. Дуплексерът на пулсовия радар свързва предавателя с антената, само когато е засечен пулс. Между два пулса дуплексерът свърва приемника с антената, защото ако предавателят е свързан с антената докато пулсът се пренася, той ще нанесе повреди на чувствителната верига на приемника.

Всички радарни системи изпращат електромагнитна радиация в радио- или микровълнови честоти и използват ехото от тази радиация, за да засичат обекти. Но различните системи използват различни методи за излъчване и приемане на сигнали. Всички радарни системи изпращат електромагнитна радиация в радио- или микровълнови честоти и използват ехото от тази радиация, за да засичат обекти.

Най-масово използваният тип радар е простият импулсен. В тази система предавателят излъчва кратки импулси енергия с радиочестота. Между импулсите приемателят засича ехото от радиацията, която обектите отразяват. Повечето антени на пулсови радари се въртят, за да сканират по-широка област. Простият импулсен радар изисква точно определяне на времевия цикъл в антенния превключвател, за да не се позволи на приемника да се опитва да разчете сигнал от антената докато предавателят работи. Импулсният радар е добър в откриването на обекти, но не е много точен в отмерването на скоростта им.

Радарът за непрекъснато излъчване предава постоянен сигнал. Предаването е продължително, така че освен в системи с много ниска мощност, приемникът не може да използва същата антена като предавателя, защото радарните излъчвания ще се смесят с ехото, което приемникът отчита. Радарите с непрекъснато излъчване са отлични в измерването на скоростта и посоката на обекта, но не са толкова добри в измерването на позицията му. Някои системи комбинират непрекъснато и импулсно излъчване, за да постигнат по-добри резултати.

Радарът със синтезирана апертура (РСА) проследява цели на земята от въздуха. Името му идва от факта, че системата използва движението на самолета или сателита, който я носи, за да работи антената като много по-голяма отколкото е. Способността на радара да различава два близки обекта зависи от широчината на лъча, който антената изпраща. Колкото по-тесен е лъчът, толкова по-добра е резолюцията. Тесният лъч обаче изисква голяма антена. Системата РСА обикновено е ограничена с широк лъч и малка антена, за да бъде подходяща за летателния апарат или сателита. Благодарение на движението на летатения апарат или сателита, РСА има възможността да прави измервания от различни позиции. Приемникът обработва сигналите, за да изглежада сякаш са приети от голяма стационарна антена. Резолюцията на този радар може да бъде достатъчно висока, за да различи обекти, малки колкото автомобил. В радара с обратно синтезирана апертура (РОСА), целта се движи около радарната антена. РОСА може да даде също толкова добри резултати.

Повечето радарни системи използват една голяма антена, която стои на едно място, но може да се върти върху основата си, за да промени посоката на радарния лъч. Антената на радарите с фазирана антенна решетка (ФАР) съчетава много малки отделни антени, всяка от които може да бъде управлявана. Системата комбинира събраните сигнали от всички малки антени. Голям радар от този вид може да променя посоката на лъча на антената, електронно, много по-бързо отколкото, който и да е радар с механично управление на антената радар.

Радарна система, която изпраща радарни сигнали и засича отразеното ехо се нарича първична (първоначална) радарна система. Вторичните радарни системи отчитат кодираните сигнали, които целта излъчва в отговор на приетите сигнали вместо да отчитат отразените. Въздушният контрол разчита основно на използването на вторичен радар. Летателните апарати носят малки предаватели, наречи “фарове” или транспондери. Приемниците в кулите за въздушен контрол отчитат сигналите на транспондерите. Тези сигнали не само информират за мястото на летателния апарат, но могат също да пренасят кодирани данни за целта.

Днес радарите са неотменим елемент на много системи като например системите за управление на въздушното движение, морския и автомобилния трафик и т.н. По тази причина те ще продължат да се развиват и усъвършенстват за да удовлетворяват непрекъснато нарастващите очаквания на обществото.

[1]. Теоретические основы радиолокации (под редкцией Дулевича В.)-М.:Советское радио,1978.-608с.

[2]. Финкельштейн М. Основы радиолокации-М.:Радио и связь,1983.- 536с.

За контакти:

Николай Златинов Карагенов, гр. Шумен, Факултет по Технически науки на Шуменски Университет “Еп. К. Преславски”, ул. “Университетска” 115, e-mail: shachmatist@abv.bg