Радар

радара дальнего действия Антенна , используемая для слежения за космическими объектами и баллистическими ракетами.

Израильский военный радар является типичным радаром, используемым для управления воздушным движением. Антенна вращается с постоянной скоростью, охватывая местное воздушное пространство узким вертикальным веерообразным лучом для обнаружения самолетов на всех высотах.

Радар типа, используемого для обнаружения самолетов. Он стабильно вращается, прочесывая воздушное пространство узким лучом.

Радар — это система, которая использует радиоволны для определения расстояния ( дальномерности ), направления ( азимута и угла места ) и радиальной скорости объектов относительно объекта. Это радиоопределения . метод ^[1] используется для обнаружения и отслеживания самолетов , кораблей , космических кораблей , управляемых ракет , автомобилей карт , составления погодных явлений и местности .

Радиолокационная система состоит из передатчика, генерирующего электромагнитные волны в радио- или микроволновой области, передающей антенны , приемной антенны (часто одна и та же антенна используется для передачи и приема), а также приемника и процессора для определения свойств объектов. Радиоволны (импульсные или непрерывные) от передатчика отражаются от объектов и возвращаются к приемнику, предоставляя информацию о местоположении и скорости объектов.

Радар был тайно разработан для использования в военных целях несколькими странами в период до и во время Второй мировой войны . Ключевой разработкой стал магнетрон с резонатором в Великобритании , который позволил создать относительно небольшие системы с субметровым разрешением. Термин РАДАР был придуман в 1940 году ВМС США как аббревиатура от «радиообнаружения и измерения дальности». ^[2]^[3]^[4]^[5]^[6] Термин «радар» с тех пор вошел в английский и другие языки как анакроним , нарицательное существительное, потерявшее всю капитализацию .

Современное использование радаров весьма разнообразно, включая управление воздушным и наземным движением, радиолокационную астрономию , системы противовоздушной обороны , противоракетные системы , морские радары для определения местоположения ориентиров и других кораблей, системы предотвращения столкновений самолетов, системы наблюдения за океаном , космическое пространство. наблюдения и сближения системы , метеорологический осадков мониторинг , радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли , системы альтиметрии и управления полетом , системы целеуказания управляемых ракет , беспилотные автомобили , а также георадиолокационная станция для геологических наблюдений. Современные высокотехнологичные радиолокационные системы используют цифровую обработку сигналов и машинное обучение и способны извлекать полезную информацию из очень высоких уровней шума .

Другие системы, подобные радару, используют другие части электромагнитного спектра . Одним из примеров является лидар , который использует преимущественно инфракрасный свет лазеров , а не радиоволны. Ожидается, что с появлением беспилотных транспортных средств радар поможет автоматизированной платформе контролировать окружающую среду, предотвращая тем самым нежелательные инциденты. ^[7]

История

Первые эксперименты

Еще в 1886 году немецкий физик Генрих Герц доказал, что радиоволны могут отражаться от твердых предметов. В 1895 году Александр Попов , преподаватель физики Императорского Российского военно-морского училища в Кронштадте , разработал аппарат с использованием когерерной трубки для обнаружения дальних ударов молний. В следующем году он добавил передатчик с искровым разрядником . В 1897 году, испытывая это оборудование для связи между двумя кораблями в Балтийском море , он обратил внимание на помехи, вызванные проходом третьего судна. В своем отчете Попов писал, что это явление можно было бы использовать для обнаружения объектов, но больше он ничего не сделал с этим наблюдением. ^[8]

Немецкий изобретатель Кристиан Хюльсмейер первым использовал радиоволны для обнаружения «присутствия удаленных металлических предметов». В 1904 году он продемонстрировал возможность обнаружения корабля в густом тумане, но не на расстоянии его от передатчика. ^[9] Он получил патент ^[10] за свое устройство обнаружения в апреле 1904 года, а затем и патент. ^[11] для соответствующей поправки для оценки расстояния до корабля. Он также получил британский патент 23 сентября 1904 г. ^[12] для полноценной радиолокационной системы, которую он назвал телемобилоскопом . Он работал на длине волны 50 см, а импульсный радиолокационный сигнал создавался через искровой разрядник. Его система уже использовала классическую рупорную антенну с параболическим отражателем и была представлена немецким военным чиновникам на практических испытаниях в гавани Кельна и Роттердама , но была отклонена. ^[13]

В 1915 году Роберт Уотсон-Ватт использовал радиотехнологию, чтобы заблаговременно предупреждать летчиков о грозах. ^[14]^[15] и в течение 1920-х годов возглавлял исследовательское учреждение Великобритании, добившееся многих успехов в использовании радиотехники, включая исследование ионосферы и обнаружение молний на больших расстояниях. Благодаря своим экспериментам с молниями Уотсон-Ватт стал экспертом в использовании радиопеленгации, прежде чем заняться коротковолновой передачей. Требуя подходящего приемника для таких исследований, он поручил «новичку» Арнольду Фредерику Уилкинсу провести обширный обзор доступных коротковолновых устройств. Уилкинс выбрал модель Главпочтамта после того, как отметил в руководстве описание эффекта «затухания» (распространенный термин для обозначения помех в то время), когда самолет пролетал над головой.

Разместив передатчик и приемник на противоположных берегах реки Потомак в 1922 году, исследователи ВМС США А. Хойт Тейлор и Лео К. Янг обнаружили, что корабли, проходящие через путь луча, вызывают затухание и затухание полученного сигнала. Тейлор представил отчет, в котором предположил, что это явление может быть использовано для обнаружения присутствия кораблей в условиях плохой видимости, однако ВМС не сразу продолжили работу. Восемь лет спустя Лоуренс А. Хайланд из Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) наблюдал аналогичные эффекты затухания от пролетающих самолетов; это открытие привело к подаче заявки на патент ^[16] а также предложение о дальнейших интенсивных исследованиях радиоэхо-сигналов от движущихся целей в NRL, где в то время базировались Тейлор и Янг. ^[17]

Аналогичным образом, в Великобритании Л.С. Алдер в 1928 году получил секретный предварительный патент на военно-морской радар. ^[18] WAS Butement и PE Pollard разработали макет испытательной установки, работающей на частоте 50 см (600 МГц) и использующей импульсную модуляцию, которая дала успешные лабораторные результаты. В январе 1931 года описание аппарата было внесено в Книгу изобретений, которую ведут Королевские инженеры. Это первая официальная запись в Великобритании о технологии, которая использовалась в береговой обороне и была включена в Chain Home как Chain Home (low) . ^[19]^[20]

Перед Второй мировой войной

Перед Второй мировой войной исследователи из Великобритании, Франции , Германии , Италии , Японии , Нидерландов, Советского Союза и США независимо и в условиях большой секретности разработали технологии, которые привели к созданию современной версии радара. Австралия, Канада, Новая Зеландия и Южная Африка последовали примеру разработки радаров в довоенной Великобритании, а Венгрия разработала свою радиолокационную технологию во время войны. ^{[ нужна ссылка ]}

Во Франции в 1934 году, после систематических исследований магнетрона с разделенным анодом , исследовательское отделение Общей компании по телеграфии без файлов (CSF), возглавляемое Морисом Понте вместе с Анри Гуттоном, Сильвеном Берлином и М. Гюгоном, начало разработку препятствия- радиолокационная аппаратура, аспекты которой были установлены на океанском лайнере «Нормандия» в 1935 году. ^[21]^[22]

В этот же период советский военный инженер П. К. Ощепков в сотрудничестве с Ленинградским электротехническим институтом изготовил экспериментальный аппарат РАПИД, способный обнаружить летательный аппарат на расстоянии до 3 км от приемника. ^[23] Советы произвели свои первые серийные радары РУС-1 и РУС-2 «Редут» в 1939 году, но дальнейшее развитие замедлилось после ареста Ощепкова и его последующего заключения в ГУЛАГе . Всего за время войны было выпущено всего 607 станций «Редут». Первая российская бортовая РЛС «Гнейс-2 » поступила на вооружение в июне 1943 года на пикирующих бомбардировщиках Пе-2 . К концу 1944 года было выпущено более 230 станций «Гнейс-2». ^[24] Однако французские и советские системы работали в непрерывном режиме, что не обеспечивало полной производительности, которая в конечном итоге является синонимом современных радиолокационных систем.

Полноценный радар развивался как импульсная система, и первый такой элементарный аппарат был продемонстрирован в декабре 1934 года американцем Робертом М. Пейджем , работавшим в Военно-морской исследовательской лаборатории . ^[25] В следующем году армия США успешно испытала примитивный радар класса «земля-земля» для наведения береговой батареи прожекторов в ночное время. ^[26] За этой конструкцией последовала импульсная система, продемонстрированная в мае 1935 года Рудольфом Кюнхольдом и фирмой GEMA [ de ] в Германии, а затем еще одна, в июне 1935 года, группой Министерства авиации под руководством Роберта Уотсона-Ватта в Великобритании.

В 1935 году Уотсона-Ватта попросили оценить недавние сообщения о лучах смерти, передаваемых по немецкому радио , и он передал запрос Уилкинсу. Уилкинс представил ряд расчетов, демонстрирующих, что система в принципе невозможна. Когда Уотсон-Ватт затем спросил, что может делать такая система, Уилкинс вспомнил более ранний отчет о самолетах, вызывающих радиопомехи. Это открытие привело к эксперименту Давентри 26 февраля 1935 года, в котором в качестве источника использовался мощный коротковолновый передатчик BBC , а приемник GPO был установлен в поле, в то время как бомбардировщик облетал это место. Когда самолет был четко обнаружен, Хью Даудинг , представитель авиации по снабжению и исследованиям , был очень впечатлен потенциалом их системы, и немедленно были выделены средства для дальнейшего оперативного развития. ^[27] Команда Уотсона-Ватта запатентовала устройство в патенте GB593017. ^[28]^[29]^[30]

Разработка радаров значительно расширилась 1 сентября 1936 года, когда Уотсон-Ватт стал суперинтендантом нового учреждения при Министерстве авиации Великобритании , исследовательской станции Боудси, расположенной в поместье Боудси , недалеко от Феликстоу, Саффолк. Результатом этой работы стало проектирование и установка станций обнаружения и слежения за самолетами под названием « Цепной дом » вдоль восточного и южного побережья Англии как раз к началу Второй мировой войны в 1939 году. Эта система предоставляла жизненно важную предварительную информацию, которая помогла Королевскому правительству. Военно-воздушные силы выигрывают битву за Британию ; без этого значительное количество истребителей, которых у Великобритании не было, всегда должно было бы находиться в воздухе для быстрого реагирования. Радар входил в состав « системы Даудинга » для сбора донесений о самолетах противника и координации реагирования.

Получив все необходимое финансирование и поддержку в разработке, в 1935 году группа создала работающие радиолокационные системы и начала их развертывание. К 1936 году первые пять систем Chain Home (CH) были введены в эксплуатацию, а к 1940 году они распространились по всей Великобритании, включая Северную Ирландию. Даже по меркам того времени CH был грубым; вместо того, чтобы транслировать и принимать сигнал от направленной антенны, CH транслировал сигнал, освещая всю территорию перед ним, а затем использовал один из собственных радиопеленгаторов Уотсона-Ватта, чтобы определить направление отраженного эха. Этот факт означал, что передатчики CH должны были быть намного более мощными и иметь лучшие антенны, чем конкурирующие системы, но позволяли быстро внедрить их с использованием существующих технологий.

Во время Второй мировой войны

Ключевой разработкой стал магнетрон с резонатором в Великобритании, который позволил создать относительно небольшие системы с субметровым разрешением. Великобритания поделилась этой технологией с США во время миссии Тизард в 1940 году . ^[31]^[32]

В апреле 1940 года журнал Popular Science продемонстрировал в статье о противовоздушной обороне пример радиолокационной установки, использующей патент Уотсона-Ватта. ^[33] Кроме того, в конце 1941 года в журнале «Популярная механика» появилась статья, в которой американский учёный размышлял о британской системе раннего предупреждения на восточном побережье Англии и близко подошёл к тому, что это такое и как она работает. ^[34] Уотсон-Ватт был отправлен в США в 1941 году для консультирования по вопросам противовоздушной обороны после нападения Японии на Перл-Харбор . ^[35] Альфред Ли Лумис организовал секретную радиационную лабораторию Массачусетского технологического института в Массачусетском технологическом институте в Кембридже, штат Массачусетс, которая разработала технологию микроволнового радара в 1941–45 годах. Позже, в 1943 году, Пейдж значительно усовершенствовал радар, применив моноимпульсный метод , который многие годы использовался в большинстве радиолокационных приложений. ^[36]

Война ускорила исследования, направленные на поиск лучшего разрешения, большей портативности и большего количества функций для радаров, включая небольшие и легкие комплекты для оснащения ночных истребителей ( радар перехвата самолетов ) и морских патрульных самолетов ( радар класса «воздух-поверхность» ), а также дополнительную навигационную систему. системы, такие как Гобой, используемые Pathfinder ВВС Великобритании .

Приложения

Информация, предоставляемая радаром, включает пеленг и дальность (и, следовательно, положение) объекта, полученные от радарного сканера. Таким образом, он используется во многих различных областях, где необходимость такого позиционирования имеет решающее значение. Первое использование радара было в военных целях: для обнаружения воздушных, наземных и морских целей. В гражданской сфере это привело к применению в самолетах, кораблях и автомобилях. ^[37]^[38]

В авиации самолеты могут быть оснащены радиолокационными устройствами, которые предупреждают о самолетах или других препятствиях на их пути или приближаются к ним, отображают информацию о погоде и дают точные показания высоты. Первым коммерческим устройством, установленным на самолетах, было устройство Bell Lab 1938 года, установленное на некоторых самолетах United Air Lines . ^[34] Самолеты могут приземляться в тумане в аэропортах, оборудованных радиолокационными наземными системами захода на посадку, в которых операторы наблюдают за положением самолета на экранах радаров точного захода на посадку , которые тем самым дают пилоту инструкции по радиопосадке, поддерживая самолет на определенной траектории захода на посадку для взлетно-посадочная полоса. Военные истребители обычно оснащены радарами наведения класса «воздух-воздух» для обнаружения и нацеливания самолетов противника. Кроме того, более крупные специализированные военные самолеты оснащены мощными бортовыми радарами для наблюдения за воздушным движением в широком регионе и наведения истребителей на цели. ^[39]

Морские радары используются для измерения направления и расстояния судов, чтобы предотвратить столкновение с другими судами, для навигации и определения их положения в море, когда они находятся в пределах досягаемости берега или других фиксированных ориентиров, таких как острова, буи и плавучие маяки. В порту или гавани радиолокационные системы службы движения судов используются для наблюдения и регулирования движения судов в загруженных водах. ^[40]

Метеорологи используют радар для наблюдения за осадками и ветром. Он стал основным инструментом для краткосрочного прогнозирования погоды и наблюдения за суровыми погодными явлениями , такими как грозы , торнадо , зимние бури , типы осадков и т. д. Геологи используют специализированные георадары для составления карт состава земной коры . Полиция использует радары для отслеживания скорости транспортных средств на дорогах. Автомобильные радары используются для адаптивного круиз-контроля и экстренного торможения транспортных средств, игнорируя неподвижные придорожные объекты, которые могут вызвать неправильное торможение, и вместо этого измеряют движущиеся объекты, чтобы предотвратить столкновение с другими транспортными средствами. В рамках интеллектуальных транспортных систем на обочине дороги устанавливаются стационарные радары обнаружения остановившихся транспортных средств (SVD) для обнаружения застрявших транспортных средств, препятствий и мусора путем инверсии подхода автомобильного радара и игнорирования движущихся объектов. ^[41] Меньшие радиолокационные системы используются для обнаружения движения человека . Примеры: обнаружение паттерна дыхания для мониторинга сна. ^[42] рук и пальцев и обнаружение жестов для взаимодействия с компьютером. ^[43] Также широко распространены автоматическое открытие дверей, включение света и обнаружение вторжения.

Принципы

Сигнал радара

Радиолокационная система имеет передатчик , который излучает радиоволны, известные как радиолокационные сигналы, в заранее определенных направлениях. Когда эти сигналы контактируют с объектом, они обычно отражаются или рассеиваются во многих направлениях, хотя некоторые из них поглощаются и проникают в цель. Радиолокационные сигналы особенно хорошо отражаются от материалов со значительной электропроводностью , таких как большинство металлов, морская вода и влажная земля. использование радиовысотомеров Это делает возможным в определенных случаях . Радиолокационные сигналы, которые отражаются обратно к приемнику радара, являются желательными для обеспечения работы радарного обнаружения. Если объект движется к передатчику или от него, произойдет небольшое изменение частоты радиоволн из-за эффекта Доплера .

Приемники радаров обычно, но не всегда, находятся в том же месте, что и передатчик. Отраженные радиолокационные сигналы, улавливаемые приемной антенной, обычно очень слабы. Их можно усилить электронными усилителями . более сложные методы обработки сигналов Для восстановления полезных радиолокационных сигналов также используются .

Слабое поглощение радиоволн средой, через которую они проходят, позволяет радарам обнаруживать объекты на относительно больших расстояниях — диапазонах, на которых другие электромагнитные волны, такие как видимый свет , инфракрасный свет и ультрафиолетовый свет , слишком сильно ослабляются. Погодные явления, такие как туман, облака, дождь, падающий снег и мокрый снег, которые блокируют видимый свет, обычно прозрачны для радиоволн. При проектировании радаров следует избегать определенных радиочастот, которые поглощаются или рассеиваются водяным паром, каплями дождя или атмосферными газами (особенно кислородом), за исключением случаев, когда предполагается их обнаружение.

Освещение

Радар полагается на свои собственные передачи, а не на свет Солнца или Луны или на электромагнитные волны, излучаемые самими целевыми объектами, например, инфракрасное излучение (тепло). Этот процесс направления искусственных радиоволн на объекты называется освещением , хотя радиоволны невидимы для человеческого глаза, а также для оптических камер.

Отражение

Если электромагнитные волны, проходящие через один материал, встречаются с другим материалом, имеющим диэлектрическую или диамагнитную проницаемость, отличную от первого,волны будут отражаться или рассеиваться от границы между материалами. Это означает, что твердый объект в воздухе или в вакууме или значительное изменение атомной плотности между объектом и тем, что его окружает, обычно приводит к рассеянию радиолокационных (радио) волн от его поверхности. Это особенно верно для электропроводящих материалов, таких как металл и углеродное волокно, что делает радар хорошо подходящим для обнаружения самолетов и кораблей. Радиопоглощающий материал , содержащий резистивные , а иногда и магнитные вещества, используется на военной технике для уменьшения отражения радаров . Это радиоэквивалент окраски чего-либо в темный цвет, чтобы его нельзя было увидеть глазом ночью.

Радарные волны рассеиваются по-разному в зависимости от размера (длины волны) радиоволны и формы цели. Если длина волны намного короче размера цели, волна будет отражаться аналогично тому, как свет отражается от зеркала . Если длина волны намного больше размера цели, цель может быть не видна из-за плохого отражения. Низкочастотная радиолокационная технология зависит от резонансов при обнаружении, но не идентификации целей. Это описывается рассеянием Рэлея — эффектом, создающим голубое небо Земли и красные закаты. Когда два масштаба длины сравнимы, могут возникнуть резонансы . Ранние радары использовали очень длинные волны, которые были больше, чем цели, и поэтому получали неопределенный сигнал, тогда как многие современные системы используют более короткие волны (несколько сантиметров или меньше), которые могут отображать объекты размером с буханку хлеба.

Короткие радиоволны отражаются от изгибов и углов подобно блеску закругленного куска стекла. Наиболее отражающие цели для коротких волн имеют угол между отражающими поверхностями 90° . Угловой отражатель состоит из трех плоских поверхностей, сходящихся друг с другом, как внутренний угол куба. Конструкция будет отражать волны, входящие в ее отверстие, прямо обратно к источнику. Их обычно используют в качестве радиолокационных отражателей, чтобы облегчить обнаружение объектов, которые иначе трудно обнаружить. Например, угловые отражатели на лодках делают их более заметными, чтобы избежать столкновений или во время спасательных операций. По тем же причинам объекты, предназначенные для предотвращения обнаружения, не будут иметь внутренние углы или поверхности и края, перпендикулярные вероятным направлениям обнаружения, что приводит к «странному» виду самолетов-невидимок . Эти меры предосторожности не устраняют полностью отражение из-за дифракции , особенно на более длинных волнах. Длинные полуволновые провода или полоски проводящего материала, такого как мякина , хорошо отражают свет, но не направляют рассеянную энергию обратно к источнику. Степень, в которой объект отражает или рассеивает радиоволны, называется его Радарное поперечное сечение .

Уравнение дальности действия радара

Мощность P _r, возвращающаяся в приемную антенну, определяется уравнением:

P_{r}={\frac {P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}}{{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}

где

P _t = мощность передатчика
G _t = усиление передающей антенны
A _r = эффективная апертура (площадь) приемной антенны; это также можно выразить как ${G_{r}\lambda ^{2}} \over {4\pi }$ , где

$\lambda$ = передаваемая длина волны
G _r = усиление приемной антенны ^[44]

σ = радиолокационное сечение или коэффициент рассеяния цели.
F = коэффициент распространения диаграммы направленности
R _t = расстояние от передатчика до цели
R _r = расстояние от цели до приемника.

В общем случае, когда передатчик и приемник находятся в одном и том же месте, R _t = R _r и термин R _t ² R _r ² можно заменить на R ⁴, где R — диапазон.Это дает:

P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.

Это показывает, что полученная мощность снижается в четвертой степени диапазона, а это означает, что полученная мощность от удаленных целей относительно очень мала.

Дополнительная фильтрация и интеграция импульсов немного изменяют уравнение радара для характеристик импульсно-доплеровского радара , что можно использовать для увеличения дальности обнаружения и снижения мощности передачи.

Приведенное выше уравнение с F = 1 представляет собой упрощение передачи в вакууме без помех. Коэффициент распространения учитывает эффекты многолучевого распространения и затенения и зависит от деталей окружающей среды. В реальной ситуации потери пути также учитываются эффекты .

Эффект Доплера

Сдвиг частоты вызван движением, которое изменяет количество длин волн между отражателем и радаром. Это может ухудшить или улучшить характеристики радара в зависимости от того, как это повлияет на процесс обнаружения. Например, индикация движущейся цели может взаимодействовать с доплеровским режимом, вызывая подавление сигнала при определенных радиальных скоростях, что ухудшает характеристики.

Радиолокационные системы морского базирования, полуактивная радиолокационная система самонаведения , активная радиолокационная система самонаведения , метеорадиолокаторы , военные самолеты и радиолокационная астрономия полагаются на эффект Доплера для повышения производительности. Это дает информацию о скорости цели в процессе обнаружения. Это также позволяет обнаруживать небольшие объекты в среде, содержащей гораздо более крупные медленно движущиеся объекты.

Доплеровский сдвиг зависит от того, активна или пассивна конфигурация радара. Активный радар передает сигнал, который отражается обратно в приемник. Пассивный радар зависит от объекта, отправляющего сигнал приемнику.

Доплеровский сдвиг частоты для активного радара выглядит следующим образом: $F_{D}$ - доплеровская частота, $F_{T}$ частота передачи, $V_{R}$ - лучевая скорость, а $C$ это скорость света: ^[45]

F_{D}=2\times F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)

.

Пассивный радар применим к средствам электронного противодействия и радиоастрономии следующим образом:

F_{D}=F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)

.

Имеет значение только радиальная составляющая скорости. Когда отражатель движется под прямым углом к лучу радара, он не имеет относительной скорости. Объекты, движущиеся параллельно лучу радара, вызывают максимальный доплеровский сдвиг частоты.

Когда частота передачи ( $F_{T}$ ) импульсный, с использованием частоты повторения импульсов $F_{R}$ , результирующий частотный спектр будет содержать гармонические частоты выше и ниже $F_{T}$ с расстояния $F_{R}$ . В результате доплеровское измерение является однозначным только в том случае, если доплеровский сдвиг частоты составляет менее половины $F_{R}$ , называемая частотой Найквиста , поскольку иначе возвращаемую частоту невозможно отличить от сдвига частоты гармоники выше или ниже, что требует:

|F_{D}|<{\frac {F_{R}}{2}}

Или при замене на $F_{D}$ :

|V_{R}|<{\frac {F_{R}\times {\frac {C}{F_{T}}}}{4}}

Например, доплеровский метеорологический радар с частотой импульсов 2 кГц и частотой передачи 1 ГГц может надежно измерять погодную скорость максимум до 150 м/с (340 миль в час), поэтому не может надежно определять радиальную скорость самолета, движущегося на расстояние 1000 м. / с (2200 миль в час).

поляризация

Во всех электромагнитных излучениях электрическое поле перпендикулярно направлению распространения, а направление электрического поля представляет собой поляризацию волны. Для передаваемого радиолокационного сигнала поляризацией можно управлять, чтобы получить различные эффекты. Радары используют горизонтальную, вертикальную, линейную и круговую поляризацию для обнаружения различных типов отражений. Например, круговая поляризация используется для минимизации помех, вызванных дождем. Возвраты линейной поляризации обычно указывают на металлические поверхности. Случайные отражения поляризации обычно указывают на фрактальную поверхность, например камни или почву, и используются навигационными радарами.

Ограничивающие факторы

Путь луча и дальность действия

Высота эха над землей
$H=\left({\sqrt {r^{2}+(k_{e}a_{e})^{2}+2rk_{e}a_{e}sin(\theta _{e})}}\right)-k_{e}a_{e}+h_{a}$
Где :
r : дистанционная радиолокационная цель
когда: 4/3
ae: радиус Земли
θe: угол места над горизонтом радиолокатора.
га: высота рупора над землей

Луч радара следует линейной траектории в вакууме, но следует несколько изогнутой траектории в атмосфере из-за изменения показателя преломления воздуха, который называется радиолокационным горизонтом . Даже когда луч излучается параллельно земле, луч поднимается над землей, поскольку кривизна Земли опускается за горизонт. Кроме того, сигнал ослабляется средой, через которую проходит луч, и луч рассеивается.

Максимальная дальность действия обычного радара может быть ограничена рядом факторов:

Прямая видимость, которая зависит от высоты над землей. Без прямой видимости путь луча блокируется.
Максимальный однозначный диапазон, который определяется частотой повторения импульсов . Максимальный однозначный диапазон — это расстояние, на которое импульс может пройти и вернуться до того, как будет излучен следующий импульс.
Чувствительность радара и мощность отраженного сигнала, рассчитанные в уравнении радара. Этот компонент включает в себя такие факторы, как условия окружающей среды и размер (или радиолокационное сечение) цели.

Шум

Сигнальный шум — это внутренний источник случайных изменений сигнала, который генерируется всеми электронными компонентами.

Отраженные сигналы быстро уменьшаются по мере увеличения расстояния, поэтому шум приводит к ограничению дальности действия радара. Минимальный уровень шума и отношение сигнал/шум — это два разных показателя производительности , которые влияют на дальность действия. Отражатели, расположенные слишком далеко, производят слишком слабый сигнал, чтобы превысить минимальный уровень шума, и их невозможно обнаружить. Для обнаружения требуется сигнал, который превышает минимальный уровень шума как минимум на соотношение сигнал/шум.

Шум обычно проявляется в виде случайных изменений, наложенных на полезный эхо-сигнал, принимаемый приемником радара. Чем меньше мощность полезного сигнала, тем труднее отличить его от шума. Коэффициент шума — это мера шума, создаваемого приемником по сравнению с идеальным приемником, и его необходимо минимизировать.

Дробовой шум создается электронами, проходящим через разрыв, что происходит во всех детекторах. Дробовой шум является доминирующим источником в большинстве приемников. Также будет возникать фликкер-шум, вызванный транзитом электронов через устройства усиления, который снижается с помощью гетеродинного усиления. Другая причина использования гетеродинной обработки заключается в том, что при фиксированной дробной полосе пропускания мгновенная полоса пропускания линейно увеличивается по частоте. Это позволяет улучшить разрешение по дальности. Единственным заметным исключением из гетеродинных (понижающих преобразований) радиолокационных систем является сверхширокополосный радар. Здесь используется один цикл или переходная волна, аналогично связи СШП, см. Список каналов СШП .

Шум также генерируется внешними источниками, в первую очередь естественным тепловым излучением фона, окружающего интересующую цель. В современных радиолокационных системах внутренний шум обычно примерно равен внешнему шуму или ниже его. Исключением является случай, когда радар направлен вверх в чистое небо, где сцена настолько «холодная», что генерирует очень мало теплового шума . Тепловой шум определяется выражением k _B T B , где T — температура, B — полоса пропускания (постсогласованный фильтр), а k _B — постоянная Больцмана . Существует привлекательная интуитивная интерпретация этой взаимосвязи в радаре. Согласованная фильтрация позволяет сжать всю энергию, полученную от цели, в один элемент (будь то диапазон по дальности, доплеровский сдвиг, угол места или азимут). На первый взгляд кажется, что тогда в течение фиксированного интервала времени можно будет получить идеальное, безошибочное обнаружение. Это достигается путем сжатия всей энергии в бесконечно малый интервал времени. Что ограничивает этот подход в реальном мире, так это то, что время делится произвольно, а ток — нет. Квантом электрической энергии является электрон, и поэтому лучшее, что можно сделать, — это объединить всю энергию в один электрон. Поскольку электрон движется при определенной температуре ( Планковский спектр ) этот источник шума не поддается дальнейшему разрушению. В конечном счете, на радар, как и на все объекты макромасштаба, оказывает глубокое влияние квантовая теория.

Шум является случайным, а сигналы цели — нет. Обработка сигналов может использовать это явление для снижения уровня шума, используя две стратегии. Тип интеграции сигнала, используемый при индикации движущихся целей, может снизить шум до ${\sqrt {2}}$ для каждого этапа. Сигнал также можно разделить между несколькими фильтрами для обработки импульсно-доплеровского сигнала , что снижает уровень шума за счет количества фильтров. Эти улучшения зависят от согласованности действий .

Помехи

Радарные системы должны преодолевать нежелательные сигналы, чтобы сосредоточиться на интересующих целях. Эти нежелательные сигналы могут исходить от внутренних и внешних источников, как пассивных, так и активных. Способность радиолокационной системы преодолевать эти нежелательные сигналы определяет ее отношение сигнал/шум (SNR). SNR определяется как отношение мощности сигнала к мощности шума в пределах полезного сигнала; он сравнивает уровень желаемого целевого сигнала с уровнем фонового шума (атмосферного шума и шума, создаваемого внутри приемника). Чем выше SNR системы, тем лучше она отличает реальные цели от шумовых сигналов.

беспорядок

Помехи относятся к радиочастотным (РЧ) эхо-сигналам, возвращаемым от целей, которые не интересны операторам радаров. К таким целям относятся искусственные объекты, такие как здания, а также — намеренно — средства радиолокационного противодействия, такие как мякина . К таким целям также относятся природные объекты, такие как земля, море и — если они не используются в метеорологических целях — осадки , град , пыльные бури , животные (особенно птицы), турбулентность в атмосферной циркуляции и метеорные следы. Помехи на радарах также могут быть вызваны другими атмосферными явлениями, такими как возмущения в ионосфере, вызванные геомагнитными бурями или другими явлениями космической погоды . Это явление особенно проявляется вблизи геомагнитных полюсов , где действие солнечного ветра Земли на магнитосферу вызывает конвекцию в ионосферной плазме . ^[46] Радиолокационные помехи могут ухудшить способность загоризонтного радара обнаруживать цели. ^[46]^[47]

Некоторый беспорядок также может быть вызван длинным радиолокационным волноводом между радиолокационным приемопередатчиком и антенной. В типичном радаре с индикатором положения в плане (PPI) с вращающейся антенной это обычно будет выглядеть как «солнце» или «солнечная вспышка» в центре дисплея, поскольку приемник реагирует на эхо-сигналы от частиц пыли и ошибочно направленных радиочастот в волноводе. . Регулировка времени между отправкой импульса передатчиком и включением каскада приемника обычно уменьшает солнечные лучи, не влияя на точность определения дальности, поскольку большая часть солнечных лучей вызвана рассеянным передаваемым импульсом, отраженным до того, как он покинет антенну. Помехи считаются источником пассивных помех, поскольку они появляются только в ответ на радиолокационные сигналы, посылаемые радаром.

Беспорядок обнаруживается и нейтрализуется несколькими способами. Беспорядок имеет тенденцию казаться статичным между сканированиями радара; при последующих эхо-сигналах сканирования желаемые цели будут казаться движущимися, и все стационарные эхо-сигналы можно устранить. Морские помехи можно уменьшить с помощью горизонтальной поляризации, а дождь можно уменьшить с помощью круговой поляризации (метеорологические радары стремятся к противоположному эффекту и поэтому используют линейную поляризацию для обнаружения осадков). Другие методы пытаются увеличить соотношение сигнал/помехи.

Беспорядок движется по ветру или стоит неподвижно. Двумя распространенными стратегиями улучшения показателей производительности в условиях беспорядка являются:

Индикация движущейся цели, объединяющая последовательные импульсы
Доплеровская обработка, в которой используются фильтры для отделения помех от желаемых сигналов.

Наиболее эффективным методом уменьшения помех является импульсно-доплеровский радар . Допплер отделяет помехи от самолетов и космических аппаратов с помощью частотного спектра , поэтому отдельные сигналы можно отделить от нескольких отражателей, расположенных в одном объеме, с помощью разницы скоростей. Для этого требуется когерентный передатчик. Другой метод использует индикатор движущейся цели , который вычитает полученный сигнал из двух последовательных импульсов с использованием фазы для уменьшения сигналов от медленно движущихся объектов. Это можно адаптировать для систем, в которых отсутствует когерентный передатчик, таких как радар амплитуды импульса во временной области .

Постоянная частота ложных тревог , форма автоматической регулировки усиления (АРУ), представляет собой метод, основанный на отраженных помехах, значительно превышающих численность эхо-сигналов от интересующих целей. Усиление приемника автоматически регулируется для поддержания постоянного уровня видимых помех. Хотя это не помогает обнаруживать цели, замаскированные более сильными окружающими помехами, но помогает различать сильные источники целей. Раньше радиолокационная АРУ управлялась электроникой и влияла на усиление всего радиолокационного приемника. По мере развития радаров АРУ стала управляться компьютерным программным обеспечением и повлияла на усиление с большей степенью детализации в конкретных ячейках обнаружения.

Помехи также могут возникать из-за многолучевого отражения от реальных целей, вызванного отражением от земли, атмосферным волноводом или ионосферным отражением / преломлением (например, аномальным распространением ). Этот тип помех особенно неприятен, поскольку кажется, что он движется и ведет себя как другие обычные (точечные) объекты, представляющие интерес. В типичном сценарии эхо самолета отражается от земли внизу и представляется приемнику как идентичная цель ниже правильной. Радар может попытаться унифицировать цели, сообщая о цели на неправильной высоте или исключая ее из-за дрожания или физической невозможности. Помехи от отражения земли используют эту реакцию, усиливая радиолокационный сигнал и направляя его вниз. ^[48] Эти проблемы можно преодолеть, используя наземную карту окрестностей радара и устраняя все эхо-сигналы, которые кажутся возникающими под землей или над определенной высотой. Монопульс можно улучшить, изменив алгоритм возвышения, используемый при малой высоте. В новом радиолокационном оборудовании управления воздушным движением алгоритмы используются для идентификации ложных целей путем сравнения текущих отраженных импульсов с соседними, а также расчета маловероятностей возврата.

глушение

Под радиолокационными помехами понимаются радиочастотные сигналы, исходящие от источников за пределами радара, передающие на частоте радара и тем самым маскирующие интересующие цели. Помехи могут быть преднамеренными, как при использовании тактики радиоэлектронной борьбы , или непреднамеренными, как при использовании оборудования дружественных сил, передающего сигналы в том же диапазоне частот. Помехи считаются активным источником помех, поскольку они инициируются элементами, находящимися вне радара и, как правило, не связанными с сигналами радара.

Постановка помех проблематична для радара, поскольку сигнал помех должен распространяться только в одном направлении (от источника помех к приемнику радара), тогда как радиолокационные эхо-сигналы распространяются в двух направлениях (радар-цель-радар), и поэтому к моменту возвращения их мощность значительно снижается. к приемнику радара в соответствии с законом обратных квадратов . Таким образом, глушилки могут быть гораздо менее мощными, чем их заглушенные радары, и при этом эффективно маскировать цели на линии прямой видимости от глушителя до радара ( постановка главных лепестков ). приемника радара Постановщики помех имеют дополнительный эффект, воздействуя на радары на других лучах зрения через боковые лепестки ( подавление боковых лепестков ).

Помехи главного лепестка обычно можно уменьшить только за счет сужения телесного угла главного лепестка , и их нельзя полностью устранить, если вы находитесь непосредственно перед источником помех, который использует ту же частоту и поляризацию, что и радар. Помехи боковых лепестков можно преодолеть за счет уменьшения боковых лепестков приема в конструкции радиолокационной антенны и использования всенаправленной антенны для обнаружения и игнорирования сигналов, не являющихся основными лепестками. Другими методами защиты от помех являются скачкообразная перестройка частоты и поляризация .

Обработка сигналов

Измерение расстояния

Транзитное время

Импульсный радар: измеряется время прохождения радиолокационного импульса до цели и обратно. Расстояние пропорционально этому времени.

Один из способов измерения расстояния (дальномерности) основан на времени пролета : передать короткий импульс радиосигнала (электромагнитного излучения) и измерить время, необходимое для возвращения отражения. Расстояние составляет половину времени прохождения туда и обратно, умноженного на скорость сигнала. Половинный коэффициент обусловлен тем, что сигнал должен пройти до объекта и обратно. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света , для точного измерения расстояния требуется высокоскоростная электроника.В большинстве случаев приемник не обнаруживает возврат во время передачи сигнала. Благодаря использованию дуплексера радар переключается между передачей и приемом с заданной скоростью.Подобный эффект также накладывает максимальный диапазон. Чтобы максимизировать дальность, следует использовать более длительные промежутки между импульсами, называемые временем повторения импульсов или обратной частотой повторения импульсов.

Эти два эффекта, как правило, противоречат друг другу, и нелегко объединить в одном радаре хорошую ближнюю и большую дальность действия. Это связано с тем, что короткие импульсы, необходимые для хорошей передачи на минимальную дальность, имеют меньшую общую энергию, что делает отдачу намного меньше, а цель труднее обнаружить. Это можно компенсировать использованием большего количества импульсов, но это сократит максимальную дальность действия. Таким образом, каждый радар использует определенный тип сигнала. Радары дальнего действия, как правило, используют длинные импульсы с большими задержками между ними, а радары ближнего действия используют меньшие импульсы с меньшим временем между ними. Поскольку электроника усовершенствовалась, многие радары теперь могут изменять частоту повторения импульсов, тем самым изменяя свою дальность действия. Новейшие радары излучают два импульса в одной ячейке: один для ближнего радиуса действия (около 10 км (6,2 мили)) и отдельный сигнал для большего радиуса действия (около 100 км (62 мили)).

Расстояние также можно измерить как функцию времени. Радарная миля — это время, необходимое радиолокационному импульсу, чтобы пройти одну морскую милю , отразиться от цели и вернуться к антенне радара. Поскольку морская миля определяется как 1852 м, то деление этого расстояния на скорость света (299 792 458 м/с), а затем умножение результата на 2 дает результат продолжительностью 12,36 мкс.

Частотная модуляция

Другая форма радара для измерения расстояния основана на частотной модуляции. В этих системах частота передаваемого сигнала изменяется со временем. Поскольку сигналу требуется ограниченное время, чтобы добраться до цели и от нее, принимаемый сигнал имеет частоту, отличную от той, которую передает передатчик в момент, когда отраженный сигнал возвращается на радар. Сравнивая частоту двух сигналов, разницу можно легко измерить. Это легко достигается с очень высокой точностью даже в электронике 1940-х годов. Еще одним преимуществом является то, что радар может эффективно работать на относительно низких частотах. Это было важно на ранних стадиях разработки этого типа, когда генерация высокочастотных сигналов была сложной или дорогой.

Этот метод может использоваться в радарах непрерывного действия и часто встречается в радиовысотомерах самолетов . В этих системах «несущий» радиолокационный сигнал модулируется по частоте предсказуемым образом, обычно изменяясь вверх и вниз по синусоидальной или пилообразной форме на звуковых частотах. Затем сигнал отправляется с одной антенны и принимается на другую, обычно расположенную в нижней части самолета, и сигнал можно непрерывно сравнивать с помощью простого модулятора частоты биений , который создает тон звуковой частоты из возвращенного сигнала и части передаваемый сигнал.

Индекс модуляции принимаемого сигнала пропорционален временной задержке между радаром и отражателем. Сдвиг частоты становится больше с увеличением временной задержки. Сдвиг частоты прямо пропорционален пройденному расстоянию. Это расстояние может отображаться на приборе, а также может быть доступно через транспондер . Эта обработка сигнала аналогична той, которая используется в доплеровском радаре определения скорости. Примерами систем, использующих этот подход, являются AZUSA , MISTRAM и UDOP .

Наземные радары используют FM-сигналы малой мощности, охватывающие более широкий диапазон частот. Множественные отражения математически анализируются на предмет изменений рисунка за несколько проходов, создавая компьютеризированное синтетическое изображение. Используются эффекты Доплера, которые позволяют обнаруживать медленно движущиеся объекты, а также в значительной степени устраняют «шум» с поверхности водоемов.

Сжатие импульсов

Оба описанных выше метода имеют свои недостатки. Метод синхронизации импульса имеет свойственный компромисс, заключающийся в том, что точность измерения расстояния обратно пропорциональна длине импульса, тогда как энергия и, следовательно, диапазон направлений связаны напрямую. Увеличение мощности для большей дальности при сохранении точности требует чрезвычайно высокой пиковой мощности: радары раннего предупреждения 1960-х годов часто работали с мощностью в десятки мегаватт. Методы непрерывного излучения распределяют эту энергию во времени и, таким образом, требуют гораздо меньшей пиковой мощности по сравнению с импульсными методами, но требуют некоторого метода, позволяющего отправлять и принимать сигналы одновременно, часто требуя две отдельные антенны.

Появление новой электроники в 1960-х годах позволило объединить эти два метода. Он начинается с более длинного импульса, который также модулируется по частоте. Распределение энергии вещания во времени означает, что можно использовать более низкие пиковые энергии, причем современные примеры обычно составляют порядка десятков киловатт. При приеме сигнал отправляется в систему, которая задерживает разные частоты на разное время. В результате получается гораздо более короткий импульс, который подходит для точного измерения расстояния, а также сжимает полученную энергию до гораздо более высокого пика энергии и, таким образом, снижает соотношение сигнал/шум. Этот метод в значительной степени универсален для современных больших радаров.

Измерение скорости

Скорость – это изменение расстояния до объекта во времени. Таким образом, существующей системы измерения расстояния в сочетании с памятью, позволяющей видеть, где в последний раз находилась цель, достаточно для измерения скорости. Одно время воспоминания состояли из того, что пользователь делал пометки жирным карандашом на экране радара, а затем вычислял скорость с помощью логарифмической линейки . Современные радиолокационные системы выполняют аналогичную операцию быстрее и точнее с помощью компьютеров.

Если выходной сигнал передатчика когерентен (синхронизирован по фазе), существует еще один эффект, который можно использовать для практически мгновенных измерений скорости (память не требуется), известный как эффект Доплера . Большинство современных радиолокационных систем используют этот принцип в доплеровских радиолокационных и импульсно-доплеровских радиолокационных системах ( погодный радар , военный радар). Эффект Доплера способен определить только относительную скорость цели по линии визирования от радара до цели. Любую составляющую скорости цели, перпендикулярную лучу визирования, нельзя определить, используя только эффект Доплера, но ее можно определить, отслеживая азимут цели во времени.

Можно создать доплеровский радар без каких-либо импульсов, известный как радар непрерывного действия (CW-радар), отправив очень чистый сигнал известной частоты. Радар непрерывного действия идеально подходит для определения радиальной составляющей скорости цели. Радар непрерывного действия обычно используется службами дорожного надзора для быстрого и точного измерения скорости транспортного средства там, где дальность не важна.

При использовании импульсного радара изменение фазы последовательных возвратов дает расстояние, которое цель переместилась между импульсами, и, таким образом, можно рассчитать ее скорость.Другие математические разработки в области обработки радиолокационных сигналов включают частотно-временной анализ (Вейля Гейзенберга или вейвлет ), а также чирплетное преобразование , которое использует изменение частоты отраженных сигналов от движущихся целей («чирп»).

Импульсно-доплеровская обработка сигналов

Импульсно-доплеровская обработка сигналов включает в себя частотную фильтрацию в процессе обнаружения. Пространство между каждым импульсом передачи разделено на ячейки диапазона или ворота диапазона. Каждая ячейка фильтруется независимо, подобно процессу, используемому анализатором спектра для создания изображения, показывающего разные частоты. Каждое различное расстояние дает различный спектр. Эти спектры используются для выполнения процесса обнаружения. Это необходимо для достижения приемлемых характеристик в неблагоприятных условиях, связанных с погодой, рельефом местности и средствами электронного противодействия.

Основная цель — измерить амплитуду и частоту совокупного отраженного сигнала с разных расстояний. Он используется с метеорадиолокатором для измерения радиальной скорости ветра и количества осадков в каждом отдельном объеме воздуха. Это связано с компьютерными системами для создания электронной карты погоды в реальном времени. Безопасность самолетов зависит от постоянного доступа к точной информации метеорологических радиолокаторов, которая используется для предотвращения травм и несчастных случаев. Метеорологический радар использует низкий PRF . Требования к когерентности не такие строгие, как для военных систем, поскольку отдельные сигналы обычно не требуют разделения. Требуется менее сложная фильтрация, а обработка неоднозначности дальности обычно не требуется для метеорологического радара по сравнению с военным радаром, предназначенным для отслеживания воздушных транспортных средств.

Альтернативной целью является возможность « наблюдения/сбивания », необходимая для повышения живучести военных в воздушном бою. Импульсно-допплеровский режим также используется для наземных обзорных радаров, необходимых для защиты персонала и транспортных средств. ^[49]^[50] Импульсно-допплеровская обработка сигнала увеличивает максимальную дальность обнаружения, используя меньше излучения вблизи пилотов самолетов, корабельного персонала, пехоты и артиллерии. Отражения от местности, воды и погоды создают сигналы, намного более сильные, чем самолеты и ракеты, что позволяет быстро движущимся транспортным средствам скрываться, используя технику полета на земном шаре и технологию скрытности , чтобы избежать обнаружения до тех пор, пока атакующая машина не окажется слишком близко, чтобы ее можно было уничтожить. Обработка импульсно-доплеровского сигнала включает в себя более сложную электронную фильтрацию, которая безопасно устраняет этот вид слабости. Это требует использования средней частоты повторения импульсов с фазово-когерентным оборудованием, имеющим большой динамический диапазон. Военные приложения требуют среднего PRF , что предотвращает прямое определение дальности, а обработка разрешения неоднозначности дальности необходима для определения истинной дальности всех отраженных сигналов. Радиальное движение обычно связано с доплеровской частотой для создания сигнала захвата, который не может быть создан сигналами радиолокационных помех. Обработка импульсно-доплеровского сигнала также генерирует звуковые сигналы, которые можно использовать для идентификации угроз. ^[49]

Уменьшение интерференционных эффектов

Обработка сигналов используется в радиолокационных системах для уменьшения воздействия радиолокационных помех . Методы обработки сигналов включают в себя индикацию движущихся целей , импульсно-доплеровскую обработку сигналов , процессоры обнаружения движущихся целей, корреляцию со вторичными радиолокационными целями наблюдения, адаптивную пространственно-временную обработку и отслеживание перед обнаружением . Постоянная частота ложных тревог и обработка цифровой модели местности также используются в условиях помех.

Извлечение графика и трека

Алгоритм отслеживания — это стратегия повышения производительности радара. Алгоритмы отслеживания обеспечивают возможность прогнозировать будущее положение нескольких движущихся объектов на основе истории отдельных положений, сообщаемых сенсорными системами.

Историческая информация накапливается и используется для прогнозирования будущей позиции для использования в управлении воздушным движением, оценке угрозы, доктрине боевой системы, прицеливании оружия и наведении ракет. Данные о местоположении собираются радарными датчиками в течение нескольких минут.

Существует четыре распространенных алгоритма отслеживания. ^[51]

Алгоритм ближайшего соседа
Ассоциация вероятностных данных
Отслеживание множественных гипотез
Интерактивная множественная модель (IMM)

Возвратные радиолокационные видеосигналы с самолетов могут быть подвергнуты процессу извлечения диаграммы, при котором паразитные и мешающие сигналы отбрасываются. Последовательность целевых возвратов можно отслеживать с помощью устройства, известного как экстрактор графиков.

Нерелевантные доходы в реальном времени можно удалить из отображаемой информации и отобразить один график. В некоторых радиолокационных системах или, альтернативно, в системе управления и контроля, к которой подключен радар, радиолокационный трекер используется для связывания последовательности графиков, принадлежащих отдельным целям, и оценки курса и скорости целей.

Инженерное дело

Компоненты радара:

Передатчик , который генерирует радиосигнал с помощью генератора, такого как клистрон или магнетрон, и контролирует его длительность с помощью модулятора .
Волновод , соединяющий передатчик и антенну.
Дуплексер , который служит переключателем между антенной и передатчиком или приемником сигнала, когда антенна используется в обеих ситуациях.
Ресивер . Зная форму желаемого принимаемого сигнала (импульса), можно спроектировать оптимальный приемник с использованием согласованного фильтра .
Процессор дисплея для формирования сигналов для устройств вывода , читаемых человеком .
Электронная секция, которая управляет всеми этими устройствами и антенной для выполнения радиолокационного сканирования, заданного программным обеспечением.
Ссылка на устройства и дисплеи конечных пользователей.

Конструкция антенны

Радиосигналы, передаваемые одной антенной, будут распространяться во всех направлениях, и аналогичным образом одна антенна будет одинаково принимать сигналы со всех направлений. Это оставляет перед радаром проблему определения местоположения целевого объекта.

Ранние системы, как правило, использовали всенаправленные широковещательные антенны с направленными приемными антеннами, которые были направлены в разных направлениях. Например, первая развернутая система Chain Home использовала для приема две прямые антенны, расположенные под прямым углом , каждая из которых выводилась на отдельный дисплей. Максимальный возврат будет обнаружен с помощью антенны, расположенной под прямым углом к цели, а минимальный - с антенной, направленной прямо на нее (концом вперед). Оператор мог определить направление на цель, повернув антенну так, чтобы на одном дисплее показывался максимум, а на другом — минимум.Серьезным ограничением этого типа решения является то, что передача осуществляется во всех направлениях, поэтому количество энергии в исследуемом направлении составляет лишь небольшую часть передаваемой энергии. Чтобы получить разумную мощность на «цель», передающая антенна также должна быть направленной.

Параболический отражатель

В более современных системах для создания узкого вещательного луча используется управляемая параболическая «тарелка», обычно с использованием той же тарелки, что и приемник. Такие системы часто объединяют две радиолокационные частоты в одной антенне, чтобы обеспечить автоматическое рулевое управление или захват радара .

Параболические отражатели могут представлять собой как симметричные параболы, так и испорченные параболы:Симметричные параболические антенны создают узкий «карандашный» луч как по X, так и по Y и, следовательно, имеют более высокий коэффициент усиления. использует метеорологический радар NEXRAD Импульсно-доплеровский симметричную антенну для выполнения детального объемного сканирования атмосферы. Испорченные параболические антенны создают узкий луч в одном измерении и относительно широкий луч в другом. Эта функция полезна, если обнаружение цели в широком диапазоне углов более важно, чем определение местоположения цели в трех измерениях. В большинстве радаров двумерного наблюдения используется испорченная параболическая антенна с узкой шириной луча по азимуту и широкой шириной луча по вертикали. Такая конфигурация луча позволяет оператору радара обнаруживать самолет по определенному азимуту, но на неопределенной высоте. И наоборот, в так называемых «кивающих» радарах определения высоты используется антенна с узкой вертикальной шириной луча и широкой азимутальной шириной луча для обнаружения самолета на определенной высоте, но с низкой азимутальной точностью.

Типы сканирования

Первичное сканирование: метод сканирования, при котором основная антенна антенны перемещается для создания сканирующего луча, примеры включают круговое сканирование, секторное сканирование и т. д.
Вторичное сканирование: метод сканирования, при котором облучатель антенны перемещается для создания сканирующего луча; примеры включают коническое сканирование, однонаправленное секторное сканирование, переключение лепестков и т. д.
Сканирование Палмера: метод сканирования, при котором сканирующий луч создается путем перемещения основной антенны и ее облучателя. Сканирование Палмера представляет собой комбинацию первичного и вторичного сканирования.
Коническое сканирование : луч радара вращается по небольшому кругу вокруг оси прицеливания, которая направлена на цель.

Щелевой волновод

Применяемый аналогично параболическому отражателю, волновод с прорезями перемещается при сканировании механически и особенно подходит для систем сканирования поверхности без отслеживания, где вертикальная диаграмма направленности может оставаться постоянной. Из-за более низкой стоимости и меньшего воздействия ветра радары наблюдения на судах, на поверхности аэропортов и в гавани теперь используют этот подход вместо параболической антенны.

Фазированная решетка

Другой метод управления используется в радаре с фазированной решеткой .

Антенны с фазированной решеткой состоят из равномерно расположенных одинаковых антенных элементов, таких как антенны или ряды щелевых волноводов. Каждый антенный элемент или группа антенных элементов имеет дискретный фазовый сдвиг, который создает градиент фазы по всей решетке. Например, элементы решетки, создающие фазовый сдвиг на 5 градусов для каждой длины волны поперек поверхности решетки, будут создавать луч, направленный на 5 градусов от центральной линии, перпендикулярной поверхности решетки. Сигналы, проходящие по этому лучу, будут усилены. Сигналы, смещенные от этого луча, будут отменены. Величина усиления равна усилению антенны . Величина подавления представляет собой подавление боковых лепестков. ^[52]

Радары с фазированной решеткой использовались с самых первых лет существования радаров во время Второй мировой войны ( радар Маммут ), но ограничения электронных устройств привели к плохой работе. Радары с фазированной решеткой первоначально использовались для противоракетной обороны (см., например, Программу гарантий ). Они являются сердцем корабельной боевой системы «Иджис» и ракетного комплекса «Патриот» . Массивная избыточность, связанная с наличием большого количества элементов массива, повышает надежность за счет постепенного снижения производительности, которое происходит при выходе из строя отдельных фазовых элементов. В меньшей степени радары с фазированной решеткой использовались для за погодой наблюдения . Начиная с 2017 года NOAA планирует в течение 10 лет развернуть национальную сеть многофункциональных радаров с фазированной решеткой на всей территории Соединенных Штатов для метеорологических исследований и мониторинга полетов. ^[53]

Антенны с фазированной решеткой могут иметь определенную форму, например, ракеты, машины поддержки пехоты, корабли и самолеты.

Поскольку цены на электронику упали, радары с фазированной решеткой стали более распространенными. Почти все современные военные радиолокационные системы основаны на фазированных решетках, где небольшие дополнительные затраты компенсируются повышенной надежностью системы без движущихся частей. Традиционные конструкции с подвижной антенной по-прежнему широко используются в тех сферах, где стоимость является важным фактором, например, в системах наблюдения за воздушным движением и подобных системах.

Радары с фазированной решеткой ценятся для использования в самолетах, поскольку они могут отслеживать несколько целей. Первым самолетом, использовавшим радар с фазированной решеткой, стал B-1B Lancer . Первым истребителем, использовавшим радар с фазированной решеткой, был МиГ-31 . » МиГ-31М СБИ-16 « Заслон РЛС с пассивной решеткой электронного сканирования считалась самой мощной в мире истребительной РЛС. ^{[ нужна ссылка ]} до тех пор, пока AN/APG-77 не была внедрена решетка с активным электронным сканированием на Lockheed Martin F-22 Raptor .

с фазированной решеткой Интерферометрия или методы синтеза апертуры , в которых используется массив отдельных антенн, фазированных в одну эффективную апертуру, не типичны для радиолокационных приложений, хотя они широко используются в радиоастрономии . Из-за проклятия утонченной решетки такие решетки с несколькими апертурами при использовании в передатчиках приводят к образованию узких лучей за счет уменьшения общей мощности, передаваемой к цели. В принципе, такие методы могут повысить пространственное разрешение, но более низкая мощность означает, что это, как правило, неэффективно.

С другой стороны, синтез апертуры путем постобработки данных о движении от одного движущегося источника широко используется в космических и бортовых радиолокационных системах .

Полосы частот

Антенны обычно должны иметь размер, соответствующий длине волны рабочей частоты, обычно в пределах порядка величины . Это создает сильный стимул для использования более коротких волн, поскольку это приведет к уменьшению размеров антенн. Более короткие длины волн также приводят к более высокому разрешению из-за дифракции, а это означает, что фигурный отражатель, видимый на большинстве радаров, также может быть уменьшен для любой желаемой ширины луча.

Противодействие переходу на меньшие длины волн связано с рядом практических проблем. Во-первых, электроника, необходимая для производства очень коротких волн высокой мощности, обычно была более сложной и дорогой, чем электроника, необходимая для более длинных волн, или вообще не существовала. Другая проблема заключается в том, что показатель эффективной апертуры уравнения радара означает, что для любого заданного размера антенны (или отражателя) будет более эффективной на более длинных волнах. Кроме того, более короткие волны могут взаимодействовать с молекулами или каплями дождя в воздухе, рассеивая сигнал. Очень длинные волны также обладают дополнительными эффектами дифракции, которые делают их пригодными для использования в загоризонтных радарах . По этой причине в разных целях используются самые разные длины волн.

Традиционные названия групп возникли как кодовые названия во время Второй мировой войны и до сих пор используются в армии и авиации по всему миру. Они были приняты в США Институтом инженеров по электротехнике и электронике , а также на международном уровне Международным союзом электросвязи . В большинстве стран действуют дополнительные правила, определяющие, какие части каждого диапазона доступны для гражданского или военного использования.

Другие пользователи радиоспектра, такие как предприятия радиовещания и радиоэлектронного противодействия , заменили традиционные военные обозначения своими собственными системами.

**Полосы частот радара**
Название группы	Диапазон частот	Диапазон длин волн	Примечания
ВЧ	3–30 МГц	10–100 м	Береговые радиолокационные системы, загоризонтные (ЗГ) радары; 'высокая частота'
УКВ	30–300 МГц	1–10 м	Очень большая дальность действия, проникает сквозь землю; «очень высокая частота». Ранние радиолокационные системы обычно работали в диапазоне УКВ, поскольку для радиовещания уже была разработана подходящая электроника. Сегодня этот диапазон сильно перегружен и больше не пригоден для радиолокации из-за помех.
П	< 300 МГц	> 1 м	«P» означает «предыдущий», ретроспективно применяется к ранним радиолокационным системам; по сути КВ+УКВ. Часто используется для дистанционного зондирования из-за хорошего проникновения в растительность.
УВЧ	300–1000 МГц	0,3–1 м	Очень большая дальность (например, раннее предупреждение о баллистических ракетах ), проникающая сквозь землю и листву; «сверхвысокая частота». Эффективно производятся и принимаются на очень высоких уровнях энергии, а также уменьшают последствия ядерного отключения , что делает их полезными для обнаружения ракет.
л	1–2 ГГц	15–30 см	Управление и наблюдение за воздушным движением на большие расстояния ; «L» означает «длинный». Широко используются для радаров дальнего обнаружения , поскольку они сочетают в себе хорошие качества приема с разумным разрешением.
С	2–4 ГГц	7,5–15 см	Наблюдение средней дальности, управление воздушным движением на терминале, метеорологические наблюдения на большие расстояния, морской радар; «S» означает «сантиметровый», его кодовое название во время Второй мировой войны. на большие расстояния Менее эффективны, чем L, но предлагают более высокое разрешение, что делает их особенно подходящими для задач наземного перехвата .
С	4–8 ГГц	3,75–7,5 см	спутниковые транспондеры; компромисс (отсюда и «C») между диапазонами X и S; погода; отслеживание на большом расстоянии
Х	8–12 ГГц	2,5–3,75 см	Наведение ракет , морской радар , погода, картографирование среднего разрешения и наземное наблюдение; в США узкий диапазон 10,525 ГГц ±25 МГц используется для аэропортов радаров ; слежение на ближней дистанции. Назван диапазоном X, потому что во время Второй мировой войны частота была секретной. Дифракция капель дождя во время сильного дождя ограничивает диапазон обнаружения и делает его подходящим только для задач ближнего действия или для тех, которые намеренно обнаруживают дождь.
К _ты	12–18 ГГц	1,67–2,5 см	Высокое разрешение, также используется для спутниковых транспондеров, частота ниже диапазона K (отсюда и «u»).
К	18–24 ГГц	1,11–1,67 см	От немецкого kurz , что означает «короткий». Ограниченное использование из-за поглощения водяным паром на частоте 22 ГГц, поэтому вместо этого для наблюдения используются K _u и K _a с обеих сторон. K-диапазон используется метеорологами для обнаружения облаков, а полицией — для обнаружения превышения скорости автомобилистами. Радары К-диапазона работают на частоте 24,150±0,100 ГГц.
К _а	24–40 ГГц	0,75–1,11 см	Картирование, ближнее расстояние, наблюдение в аэропортах; частота чуть выше диапазона K (отсюда и «а»). Фоторадар, используемый для запуска камер, которые фотографируют номерные знаки автомобилей, едущих на красный свет, работает на частоте 34,300 ± 0,100 ГГц.
мм	40–300 ГГц	1,0–7,5 мм	Миллиметровый диапазон , разделенный, как показано ниже. Кислород в воздухе является чрезвычайно эффективным аттенюатором на частоте около 60 ГГц, как и другие молекулы на других частотах, что приводит к так называемому окну распространения на частоте 94 ГГц. Даже в этом окне затухание выше, чем затухание из-за воды на частоте 22,2 ГГц. Это делает эти частоты обычно полезными только для узкоспециализированных радаров ближнего действия, таких как линий электропередачи системы обхода для вертолетов или для использования в космосе, где затухание не является проблемой. Разные группы присваивают этим полосам несколько букв. Они от Baytron, ныне несуществующей компании, производившей испытательное оборудование.
V	40–75 ГГц	4,0–7,5 мм	Очень сильно поглощается атмосферным кислородом, который резонирует на частоте 60 ГГц.
В	75–110 ГГц	2,7–4,0 мм	Используется в качестве визуального датчика для экспериментальных автономных транспортных средств, метеорологических наблюдений высокого разрешения и визуализации.

Модуляторы

Модуляторы обеспечивают форму радиочастотного импульса. Существует две разные конструкции модулятора радара:

Переключатель высокого напряжения для некогерентно управляемых мощных генераторов ^[54] Эти модуляторы состоят из генератора импульсов высокого напряжения, сформированного из источника высокого напряжения, сети формирования импульсов и переключателя высокого напряжения, такого как тиратрон . Они генерируют короткие импульсы энергии для питания, например, магнетрона , специального типа вакуумной лампы, которая преобразует постоянный ток (обычно импульсный) в микроволны. Эта технология известна как импульсная мощность . Таким образом, передаваемый импульс РЧ-излучения сохраняется определенной и обычно очень короткой продолжительности.
Гибридные миксеры, ^[55] питается от генератора сигналов и возбудителя для получения сложной, но когерентной формы сигнала. Эта форма сигнала может генерироваться входными сигналами малой мощности/низкого напряжения. В этом случае радиолокационный передатчик должен представлять собой усилитель мощности, например, клистрон или полупроводниковый передатчик. Таким образом, передаваемый импульс модулируется внутриимпульсно, и приемник радара должен использовать методы сжатия импульса .

охлаждающая жидкость

Когерентные микроволновые усилители, работающие на микроволновой мощности более 1000 Вт, такие как лампы бегущей волны и клистроны , требуют жидкого охлаждающего средства. Электронный луч должен содержать в 5–10 раз большую мощность, чем микроволновая мощность, которая может производить достаточно тепла для генерации плазмы. Эта плазма течет от коллектора к катоду. Та же самая магнитная фокусировка, которая направляет электронный луч, заставляет плазму попасть на путь электронного луча, но течет в противоположном направлении. Это приводит к FM-модуляции, которая ухудшает доплеровские характеристики. Чтобы предотвратить это, требуется жидкий теплоноситель с минимальным давлением и расходом, а деионизированная вода обычно используется в большинстве систем наземных радаров высокой мощности, использующих доплеровскую обработку. ^[56]

Куланол ( силикатный эфир ) использовался в нескольких военных радарах в 1970-х годах. Однако он гигроскопичен , что приводит к гидролизу и образованию легковоспламеняющегося спирта. Гибель самолета ВМС США в 1978 году была связана с возгоранием силикатного эфира. ^[57] Куланол также дорог и токсичен. ВМС США учредили программу под названием «Предотвращение загрязнения» (P2) для устранения или уменьшения объема и токсичности отходов, выбросов в атмосферу и сбросов сточных вод. Из-за этого Куланол сегодня используется реже.

Правила

Радар (также: RADAR ) определяется статьей 1.100 (RR) Международного союза электросвязи (ITU) Регламента радиосвязи как: ^[58]

Система радиоопределения, основанная на сравнении опорных сигналов с радиосигналами, отраженными или ретранслированными из определяемой позиции. Каждая система радиоопределения классифицируется по службе радиосвязи , в которой она работает постоянно или временно. Типичными видами использования радаров являются первичный радар и вторичный радар , они могут работать в радиолокационной службе или в радиолокационной спутниковой службе .

Конфигурации

Радары бывают различных конфигураций излучателя, приемника, антенны, длины волны, стратегий сканирования и т. д.

См. также

Определения

Приложение

Бесконтактный взрыватель

Аппаратное обеспечение

Подобные методы обнаружения и определения дальности

Исторические радары

Примечания и ссылки

^ МСЭ (2020). «Глава I – Терминология и технические характеристики» (PDF) . Регламент радиосвязи . Международный союз электросвязи (МСЭ) . Проверено 24 марта 2024 г.
^ Бюро переводов (2013). «Определение радара» . Общественные работы и государственные услуги Канады. Архивировано из оригинала 4 января 2014 года . Проверено 8 ноября 2013 г.
^ Словарь научных и технических терминов МакГроу-Хилла / Дэниел Н. Лапедес, главный редактор. Лапедес, Дэниел Н. Нью-Йорк; Монреаль: McGraw-Hill, 1976. [xv], 1634, A26, стр.
^ «Радиообнаружение и определение дальности» . Природа . 152 (3857): 391–392. 2 октября 1943 г. Бибкод : 1943Natur.152..391. . дои : 10.1038/152391b0 .
^ «Основная учебная программа по дистанционному зондированию: радиообнаружение и определение дальности (РАДАР)» . Университет Миннесоты . Архивировано из оригинала 2 июня 2021 года . Проверено 31 мая 2021 г.
^ Дуда, Джеффри Д. «История радиолокационной метеорологии» (PDF) . Архивировано из оригинала 2 марта 2023 года . Проверено 2 марта 2023 г. Примечание: слово «радар» на самом деле является аббревиатурой, обозначающей радиообнаружение и определение дальности. Официально он был придуман командующими-лейтенантами ВМС США Сэмюэлем М. Такером и Ф. Р. Фюртом в ноябре 1940 года. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
^ Фахрул Рази Ахмад, Закуан; и др. (2018). «Оценка производительности интегрированной радиолокационной архитектуры для обнаружения фронтальных объектов нескольких типов для автономных транспортных средств» . Международная конференция IEEE по автоматическому управлению и интеллектуальным системам (I2CACIS) 2018 . Проверено 9 января 2019 г.
↑ Костенко А.А., Носич А.И., Тищенко И.А. Предыстория радиолокации, советская сторона. // Учеб. Международного симпозиума IEEE APS 2001 г., том. 4. с. 44, 2003 г.
^ «Кристиан Хюлсмейер, изобретатель» . www.radarworld.org .
^ Патент DE165546; Метод сообщения наблюдателю о металлических объектах с помощью электрических волн.
^ Способ определения удаления металлических предметов (кораблей и т.п.), наличие которых определяется методом по Патенту 16556.
^ GB 13170 Телемобильоскоп ^{[ мертвая ссылка ]}
^ "gdr_zeichnungpatent.jpg" . Архивировано из оригинала 24 февраля 2015 года . Проверено 24 февраля 2015 г.
^ «Вызывает волну: Роберт Уотсон-Ватт, пионер радара» . Би-би-си. 16 февраля 2017 г.
^ «Роберт Уотсон-Ватт» . Программа Лемельсона-MIT . Проверено 1 декабря 2023 г.
^ Хайленд, Лос-Анджелес, А. Х. Тейлор и Л. К. Янг; «Система обнаружения объектов по радио», патент США № 1981884, выдан 27 ноября 1934 г.
^ Хауэт, Линвуд С. (1963). «Гл. XXXVIII Радар» . История электроники связи в ВМС США . Вашингтон.
^ Коулз, Дж. Ф. (1995). Истоки и развитие радаров в Королевском флоте, 1935–1945 годы, с особым упором на дециметровое артиллерийское оборудование . Спрингер. стр. 5–66. ISBN 978-1-349-13457-1 .
^ Бутемент, WAS и PE Поллард; «Аппарат береговой обороны», Книга изобретений Королевского инженерного совета , январь 1931 г.
^ Мечи, СС; тех. История возникновения радаров , Peter Peregrinus, Ltd, 1986, стр. 71–74.
^ «Радиоволны предупреждают лайнер о препятствиях на пути» . Популярная механика . Журналы Херста. Декабрь 1935 г. с. 844.
^ Фредерик Зейтц, Норман Г. Айнспрух, Электронный джин: запутанная история кремния - 1998 - стр. 104
^ Джон Эриксон. Радиолокация и проблема противовоздушной обороны: проектирование и развитие советской радиолокационной станции. Научные исследования , том. 2, нет. 3 (июль 1972 г.), стр. 241–263.
^ «История радиолокации: от авиационных радиодетекторов до бортовых радиолокаторов» . kret.com . 17 февраля 2015 года. Архивировано из оригинала 20 июня 2015 года . Проверено 28 апреля 2015 г.
^ Пейдж, Роберт Моррис, Происхождение радара , Doubleday Anchor, Нью-Йорк, 1962, стр. 66
^ «Таинственный луч обнаруживает врага » . Популярная наука . Компания Бонньер. Октябрь 1935 г. с. 29.
^ Алан Дауэр Блюмлейн (2002). «История развития RADAR» . Архивировано из оригинала 10 июля 2011 года . Проверено 6 мая 2011 г.
^ « Новая система обнаружения препятствий и ее приложения». BREVET D'INVENTION (на французском языке). 20 июля 1934 года. Архивировано из оригинала 16 января 2009 года – через радар-франс.фр.
^ «Британец первым запатентовал радар» . Медиа-центр (Пресс-релиз). Патентное ведомство. 10 сентября 2001 г. Архивировано из оригинала 19 июля 2006 г.
^ GB 593017 Улучшения в беспроводных системах или связанные с ними
^ Анджела Хинд (5 февраля 2007 г.). «Портфель, который изменил мир » . Новости Би-би-си . Проверено 16 августа 2007 г. Он не только изменил ход войны, позволив нам разработать бортовые радиолокационные системы, но и остается ключевой технологией, которая сегодня лежит в основе вашей микроволновой печи. Изобретение резонаторного магнетрона изменило мир.
^ Харфорд, Тим (9 октября 2017 г.). «Как поиски «луча смерти» привели к созданию радара» . Всемирная служба Би-би-си . Проверено 9 октября 2017 г. Но к 1940 году именно британцы совершили впечатляющий прорыв: магнетрон с резонансным резонатором, радарный передатчик, гораздо более мощный, чем его предшественники... Магнетрон ошеломил американцев. Их исследования отставали на годы.
^ «Ночные стражи небес» . Популярная наука . Компания Бонньер. Декабрь 1941 г. с. 56.
^ Jump up to: ^а ^б «Лодки странной формы спасают британских инженеров» . Популярная механика . Журналы Херста. Сентябрь 1941 г. с. 26.
^ «Малоизвестный шотландский герой Второй мировой войны, который помог победить Люфтваффе с изобретением радара, будет увековечен в кино» . Ежедневная запись . 16 февраля 2017 г.
^ Гебель, Грег (1 января 2007 г.). «Волшебная война: Вторая мировая война и истоки радара» . Проверено 24 марта 2007 г.
^ Клайн, Аарон. «АИС против радара: варианты отслеживания судов» . portvision.com . Архивировано из оригинала 2 февраля 2019 года . Проверено 1 февраля 2019 г.
^ Куэйн, Джон (26 сентября 2019 г.). «Эти высокотехнологичные датчики могут стать ключом к беспилотным автомобилям» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 июня 2020 г.
^ " "АВАКС: глаза НАТО в небе" " (PDF) . НАТО . 2007.
^ «Терма» . 8 апреля 2019 г.
^ «Сравнение обнаружения остановленного транспортного средства (SVD) с автомобильным радаром» (PDF) . Ожье Электроникс . Архивировано (PDF) из оригинала 9 июня 2024 года.
^ «Технология S+» . Sleep.mysplus.com . Архивировано из оригинала 27 августа 2016 года . Проверено 29 октября 2017 г.
^ «Проект Соли» . Atap.google.com . Проверено 29 октября 2017 г.
^ Стимсон, Джордж (1998). Введение в бортовую радиолокацию . SciTech Publishing Inc. с. 98. ИСБН 978-1-891121-01-2 .
^ М. Кастелаз. «Исследование: эффект Доплера». Институт астрономических исследований Фасги.
^ Jump up to: ^а ^б Риддоллс, Райан Дж. (декабрь 2006 г.). Канадский взгляд на высокочастотный загоризонтный радар (PDF) (технический отчет). Оттава, Онтарио, Канада: Министерство оборонных исследований и разработок Канады . п. 38. DRDC Оттава ТМ 2006-285 . Проверено 2 декабря 2023 г.
^ Элкинс, Ти Джей (март 1980 г.). Модель высокочастотных радиолокационных авроральных помех (PDF) (Технический отчет). Технические отчеты RADC. Том. 1980. Рим, Нью-Йорк: Римский центр развития авиации . п. 9. RADC-TR-80-122 . Проверено 2 декабря 2023 г.
^ Штрассер, Нэнси К. (декабрь 1980 г.). Исследование электронного противодействия отскоку земли (PDF) (Диссертация). Авиабаза Райт-Паттерсон, Дейтон, Огайо: Технологический институт ВВС . стр. 1–104 . Проверено 2 декабря 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Радары наземного наблюдения и военная разведка» (PDF) . Сиракузская исследовательская корпорация; Массачусетский технологический институт. Архивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2010 года.
^ «РЛС наземного наблюдения АН/ППС-5» . 29 декабря 2009 г. Архивировано из оригинала 30 октября 2021 г. - на YouTube; Канал Яглавакссолдата.
^ «Основы радиолокационного слежения» . Институт прикладных технологий. Архивировано из оригинала 24 августа 2011 года.
^ «Подавление боковых лепестков» . Массачусетский технологический институт. Архивировано из оригинала 31 марта 2012 года . Проверено 11 сентября 2012 г.
^ Национальная лаборатория сильных штормов . «Проект многофункционального радара с фазированной решеткой (MPAR)» . НОАА . Проверено 8 февраля 2017 г.
^ «Радарный модулятор» . радартуториал.еу .
^ «Полностью когерентный радар» . радартуториал.еу .
^ JL из Сеговии. «Физика дегазации» (PDF) . Мадрид, Испания: Институт прикладной физики, CETEF «Л. Торрес Кеведо», CSIC . Проверено 12 августа 2012 г.
^ Стропки, Майкл А. (1992). «Полиальфаолефины: новая улучшенная экономичная охлаждающая жидкость для авиационных радаров» (PDF) . Мельбурн, Австралия: Лаборатория авиационных исследований, Организация оборонной науки и технологий, Министерство обороны. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 года . Проверено 18 марта 2010 г.
^ Регламент радиосвязи МСЭ, Раздел IV. Радиостанции и системы – статья 1.100, определение: радар/РАДАР.

Библиография

Ссылки

Барретт, Дик, « Все, что вы когда-либо хотели знать о британском радаре ПВО ». Страницы радара. (История и подробности различных британских радиолокационных систем)
Будери, « История телефона: история радаров ». Privateline.com. (Неофициальный рассказ о перевозке первого в мире магнетрона с резонатором большой мощности из Великобритании в США во время Второй мировой войны.)
Ekco Radar WW2 Shadow Factory. Архивировано 12 декабря 2005 г. в Wayback Machine. Секретная разработка британского радара.
ES310 « Введение в военно-морскую технику ». (раздел «Основы радара»)
Холлманн, Мартин, « Генеалогическое древо радаров ». Радарный мир .
Пенли, Билл и Джонатан Пенли, « Ранняя история радиолокации — введение ». 2002.
Pub 1310 Руководство по радиолокационной навигации и маневрированию , Национальное агентство изображений и картографирования, Бетесда, Мэриленд, 2001 г. (публикация правительства США «...предназначена для использования в первую очередь в качестве руководства по обучению в навигационных школах, а также персоналом военно-морского и торгового флота»).
Уэсли Стаут, 1946 г. « Радар – великий детектив ». Архивировано 28 июля 2020 г. в Wayback Machine. Ранняя разработка и производство Chrysler Corp. во время Второй мировой войны.
Сордс, Шон С., «Техническая история возникновения радаров», IEE серия History of Technology , Vol. 6, Лондон: Питер Перегринус, 1986 г.

Общий

Рег Батт (1991). Радарная армия: победа в войне радиоволн . Р. Хейл. ISBN 978-0-7090-4508-3 .
Э. Г. Боуэн (1 января 1998 г.). Дни радаров . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-7503-0586-0 .
Майкл Брэгг (1 мая 2002 г.). RDF1: Местоположение самолетов радиометодами, 1935–1945 гг . Издательство Туэйн. ISBN 978-0-9531544-0-1 .
Луи Браун (1999). Радиолокационная история Второй мировой войны: технические и военные императивы . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-7503-0659-1 .
Роберт Будери (1996). Изобретение, изменившее мир: как небольшая группа пионеров радаров выиграла Вторую мировую войну и начала технологическую революцию . Саймон и Шустер. ISBN 978-0-684-81021-8 .
Берч, Дэвид Ф., Радар для моряков , Макгроу Хилл, 2005 г., ISBN 978-0-07-139867-1 .
Ян Гулт (2011). Секретное место: свидетель рождения радара и его послевоенного влияния . История Пресс. ISBN 978-0-7524-5776-5 .
Питер С. Холл (март 1991 г.). Радар . Потомак Books Inc. ISBN 978-0-08-037711-7 .
Дерек Хауз; Трест военно-морских радаров (февраль 1993 г.). Радар на море: Королевский флот во Второй мировой войне . Издательство Военно-морского института. ISBN 978-1-55750-704-4 .
Р. В. Джонс (август 1998 г.). Самая секретная война . Wordsworth Editions Ltd. ISBN 978-1-85326-699-7 .
Кайзер, Джеральд, глава 10 в «Дружественном руководстве по вейвлетам», Биркхаузер, Бостон, 1994.
Колин Лэтэм; Энн Стоббс (январь 1997 г.). Радар: чудо военного времени . Sutton Pub Ltd. ISBN 978-0-7509-1643-1 .
Франсуа Ле Шевалье (2002). Принципы обработки радиолокационных и гидроакустических сигналов . Издательство «Артех Хаус». ISBN 978-1-58053-338-6 .
Дэвид Притчард (август 1989 г.). Радиолокационная война: новаторское достижение Германии 1904-45 гг . Харперколлины. ISBN 978-1-85260-246-8 .
Меррилл Иван Скольник (1 декабря 1980 г.). Введение в радиолокационные системы . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-066572-9 .
Меррилл Иван Скольник (1990). Справочник по радарам . МакГроу-Хилл Профессионал. ISBN 978-0-07-057913-2 .
Джордж В. Стимсон (1998). Введение в бортовую радиолокацию . Научно-техническое издательство. ISBN 978-1-891121-01-2 .
Янгхасбенд, Эйлин, Необычная жизнь. Как меняющиеся времена принесли исторические события в мою жизнь , Кардиффский центр непрерывного обучения, Кардифф, 2009 г., ISBN 978-0-9561156-9-0 (страницы 36–67 содержат опыт использования радиолокационного плоттера WAAF во время Второй мировой войны.)
Янгхасбенд, Эйлин. Война одной женщины . Кардифф. Книги о банках конфет. 2011. ISBN 978-0-9566826-2-8
Дэвид Циммерман (февраль 2001 г.). Британский щит: радар и разгром Люфтваффе . Sutton Pub Ltd. ISBN 978-0-7509-1799-5 .

Техническое чтение

М. И. Скольник, изд. (1970). Справочник по радару (PDF) . МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-057913-Х .
Надав Леванон; Эли Мозесон (2004). Сигналы радара . Джон Уайли и сыновья, Inc. ISBN 9780471473787 .
Хао Хэ; Цзянь Ли ; Петре Стойка (2012). Проектирование сигналов для активных сенсорных систем: вычислительный подход . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-01969-0 .
Соломон В. Голомб; Гуан Гун (2005). Проектирование сигналов для хорошей корреляции: для беспроводной связи, криптографии и радаров . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521821049 .
М. Солтаналян (2014). Проектирование сигналов для активного зондирования и связи . Эландерс Свериге AB. ISBN 978-91-554-9017-1 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
Фульвио Джини; Антонио Де Майо; Ли Паттон, ред. (2012). Проектирование и разнообразие форм сигналов для современных радиолокационных систем . Лондон: Институт инженерии и технологий. ISBN 978-1849192651 .
Э. Фишлер; А. Хаймович; Р. Блюм; Д. Чижик; Л. Чимини; Р. Валенсуэла (2004). MIMO-радар: идея, время которой пришло . Конференция IEEE по радиолокации.
Марк Р. Белл (1993). «Теория информации и проектирование радиолокационных сигналов». Транзакции IEEE по теории информации . 39 (5): 1578–1597. дои : 10.1109/18.259642 .
Роберт Колдербанк; С. Ховард; Билл Моран (2009). «Разнообразие форм сигналов при обработке радиолокационных сигналов». Журнал обработки сигналов IEEE . 26 (1): 32–41. Бибкод : 2009ISPM...26...32C . дои : 10.1109/MSP.2008.930414 . S2CID 16437755 .
Марк А. Ричардс; Джеймс А. Шир; Уильям А. Холм (2010). Принципы современной радиолокации: основные принципы . Научно-техническое издательство. ISBN 978-1891121-52-4 .

Внешние ссылки

Видеокурс Массачусетского технологического института: Введение в радиолокационные системы Набор из 10 видеолекций, разработанных в Лаборатории Линкольна для развития понимания радиолокационных систем и технологий.
Комплект обучающих видеороликов, созданных для сотрудников диспетчерской службы воздушного движения (УВД).
Глоссарий радиолокационной терминологии

[ITU-RR-C1-1] МСЭ (2020). «Глава I – Терминология и технические характеристики» (PDF) . Регламент радиосвязи . Международный союз электросвязи (МСЭ) . Проверено 24 марта 2024 г.

[2] Бюро переводов (2013). «Определение радара» . Общественные работы и государственные услуги Канады. Архивировано из оригинала 4 января 2014 года . Проверено 8 ноября 2013 г.

[3] Словарь научных и технических терминов МакГроу-Хилла / Дэниел Н. Лапедес, главный редактор. Лапедес, Дэниел Н. Нью-Йорк; Монреаль: McGraw-Hill, 1976. [xv], 1634, A26, стр.

[4] «Радиообнаружение и определение дальности» . Природа . 152 (3857): 391–392. 2 октября 1943 г. Бибкод : 1943Natur.152..391. . дои : 10.1038/152391b0 .

[5] «Основная учебная программа по дистанционному зондированию: радиообнаружение и определение дальности (РАДАР)» . Университет Миннесоты . Архивировано из оригинала 2 июня 2021 года . Проверено 31 мая 2021 г.

[6] Дуда, Джеффри Д. «История радиолокационной метеорологии» (PDF) . Архивировано из оригинала 2 марта 2023 года . Проверено 2 марта 2023 г. Примечание: слово «радар» на самом деле является аббревиатурой, обозначающей радиообнаружение и определение дальности. Официально он был придуман командующими-лейтенантами ВМС США Сэмюэлем М. Такером и Ф. Р. Фюртом в ноябре 1940 года. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )

[7] Фахрул Рази Ахмад, Закуан; и др. (2018). «Оценка производительности интегрированной радиолокационной архитектуры для обнаружения фронтальных объектов нескольких типов для автономных транспортных средств» . Международная конференция IEEE по автоматическому управлению и интеллектуальным системам (I2CACIS) 2018 . Проверено 9 января 2019 г.

[8] Костенко А.А., Носич А.И., Тищенко И.А. Предыстория радиолокации, советская сторона. // Учеб. Международного симпозиума IEEE APS 2001 г., том. 4. с. 44, 2003 г.

[RadarWorld-9] «Кристиан Хюлсмейер, изобретатель» . www.radarworld.org .

[10] Патент DE165546; Метод сообщения наблюдателю о металлических объектах с помощью электрических волн.

[11] Способ определения удаления металлических предметов (кораблей и т.п.), наличие которых определяется методом по Патенту 16556.

[12] GB 13170 Телемобильоскоп ^{[ мертвая ссылка ]}

[13] "gdr_zeichnungpatent.jpg" . Архивировано из оригинала 24 февраля 2015 года . Проверено 24 февраля 2015 г.

[14] «Вызывает волну: Роберт Уотсон-Ватт, пионер радара» . Би-би-си. 16 февраля 2017 г.

[15] «Роберт Уотсон-Ватт» . Программа Лемельсона-MIT . Проверено 1 декабря 2023 г.

[16] Хайленд, Лос-Анджелес, А. Х. Тейлор и Л. К. Янг; «Система обнаружения объектов по радио», патент США № 1981884, выдан 27 ноября 1934 г.

[17] Хауэт, Линвуд С. (1963). «Гл. XXXVIII Радар» . История электроники связи в ВМС США . Вашингтон.

[18] Коулз, Дж. Ф. (1995). Истоки и развитие радаров в Королевском флоте, 1935–1945 годы, с особым упором на дециметровое артиллерийское оборудование . Спрингер. стр. 5–66. ISBN 978-1-349-13457-1 .

[19] Бутемент, WAS и PE Поллард; «Аппарат береговой обороны», Книга изобретений Королевского инженерного совета , январь 1931 г.

[20] Мечи, СС; тех. История возникновения радаров , Peter Peregrinus, Ltd, 1986, стр. 71–74.

[21] «Радиоволны предупреждают лайнер о препятствиях на пути» . Популярная механика . Журналы Херста. Декабрь 1935 г. с. 844.

[22] Фредерик Зейтц, Норман Г. Айнспрух, Электронный джин: запутанная история кремния - 1998 - стр. 104

[23] Джон Эриксон. Радиолокация и проблема противовоздушной обороны: проектирование и развитие советской радиолокационной станции. Научные исследования , том. 2, нет. 3 (июль 1972 г.), стр. 241–263.

[24] «История радиолокации: от авиационных радиодетекторов до бортовых радиолокаторов» . kret.com . 17 февраля 2015 года. Архивировано из оригинала 20 июня 2015 года . Проверено 28 апреля 2015 г.

[25] Пейдж, Роберт Моррис, Происхождение радара , Doubleday Anchor, Нью-Йорк, 1962, стр. 66

[26] «Таинственный луч обнаруживает врага » . Популярная наука . Компания Бонньер. Октябрь 1935 г. с. 29.

[dora-27] Алан Дауэр Блюмлейн (2002). «История развития RADAR» . Архивировано из оригинала 10 июля 2011 года . Проверено 6 мая 2011 г.

[radar_net-28] « Новая система обнаружения препятствий и ее приложения». BREVET D'INVENTION (на французском языке). 20 июля 1934 года. Архивировано из оригинала 16 января 2009 года – через радар-франс.фр.

[29] «Британец первым запатентовал радар» . Медиа-центр (Пресс-релиз). Патентное ведомство. 10 сентября 2001 г. Архивировано из оригинала 19 июля 2006 г.

[30] GB 593017 Улучшения в беспроводных системах или связанные с ними

[Hind-31] Анджела Хинд (5 февраля 2007 г.). «Портфель, который изменил мир » . Новости Би-би-си . Проверено 16 августа 2007 г. Он не только изменил ход войны, позволив нам разработать бортовые радиолокационные системы, но и остается ключевой технологией, которая сегодня лежит в основе вашей микроволновой печи. Изобретение резонаторного магнетрона изменило мир.

[32] Харфорд, Тим (9 октября 2017 г.). «Как поиски «луча смерти» привели к созданию радара» . Всемирная служба Би-би-си . Проверено 9 октября 2017 г. Но к 1940 году именно британцы совершили впечатляющий прорыв: магнетрон с резонансным резонатором, радарный передатчик, гораздо более мощный, чем его предшественники... Магнетрон ошеломил американцев. Их исследования отставали на годы.

[33] «Ночные стражи небес» . Популярная наука . Компания Бонньер. Декабрь 1941 г. с. 56.

[Hearst_Magazines_26-34] Jump up to: ^а ^б «Лодки странной формы спасают британских инженеров» . Популярная механика . Журналы Херста. Сентябрь 1941 г. с. 26.

[35] «Малоизвестный шотландский герой Второй мировой войны, который помог победить Люфтваффе с изобретением радара, будет увековечен в кино» . Ежедневная запись . 16 февраля 2017 г.

[36] Гебель, Грег (1 января 2007 г.). «Волшебная война: Вторая мировая война и истоки радара» . Проверено 24 марта 2007 г.

[37] Клайн, Аарон. «АИС против радара: варианты отслеживания судов» . portvision.com . Архивировано из оригинала 2 февраля 2019 года . Проверено 1 февраля 2019 г.

[38] Куэйн, Джон (26 сентября 2019 г.). «Эти высокотехнологичные датчики могут стать ключом к беспилотным автомобилям» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 июня 2020 г.

[39] " "АВАКС: глаза НАТО в небе" " (PDF) . НАТО . 2007.

[40] «Терма» . 8 апреля 2019 г.

[41] «Сравнение обнаружения остановленного транспортного средства (SVD) с автомобильным радаром» (PDF) . Ожье Электроникс . Архивировано (PDF) из оригинала 9 июня 2024 года.

[42] «Технология S+» . Sleep.mysplus.com . Архивировано из оригинала 27 августа 2016 года . Проверено 29 октября 2017 г.

[43] «Проект Соли» . Atap.google.com . Проверено 29 октября 2017 г.

[44] Стимсон, Джордж (1998). Введение в бортовую радиолокацию . SciTech Publishing Inc. с. 98. ИСБН 978-1-891121-01-2 .

[45] М. Кастелаз. «Исследование: эффект Доплера». Институт астрономических исследований Фасги.

[Riddolls2006-46] Jump up to: ^а ^б Риддоллс, Райан Дж. (декабрь 2006 г.). Канадский взгляд на высокочастотный загоризонтный радар (PDF) (технический отчет). Оттава, Онтарио, Канада: Министерство оборонных исследований и разработок Канады . п. 38. DRDC Оттава ТМ 2006-285 . Проверено 2 декабря 2023 г.

[Elkins1980-47] Элкинс, Ти Джей (март 1980 г.). Модель высокочастотных радиолокационных авроральных помех (PDF) (Технический отчет). Технические отчеты RADC. Том. 1980. Рим, Нью-Йорк: Римский центр развития авиации . п. 9. RADC-TR-80-122 . Проверено 2 декабря 2023 г.

[48] Штрассер, Нэнси К. (декабрь 1980 г.). Исследование электронного противодействия отскоку земли (PDF) (Диссертация). Авиабаза Райт-Паттерсон, Дейтон, Огайо: Технологический институт ВВС . стр. 1–104 . Проверено 2 декабря 2023 г.

[mit1-49] Jump up to: ^а ^б «Радары наземного наблюдения и военная разведка» (PDF) . Сиракузская исследовательская корпорация; Массачусетский технологический институт. Архивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2010 года.

[50] «РЛС наземного наблюдения АН/ППС-5» . 29 декабря 2009 г. Архивировано из оригинала 30 октября 2021 г. - на YouTube; Канал Яглавакссолдата.

[51] «Основы радиолокационного слежения» . Институт прикладных технологий. Архивировано из оригинала 24 августа 2011 года.

[52] «Подавление боковых лепестков» . Массачусетский технологический институт. Архивировано из оригинала 31 марта 2012 года . Проверено 11 сентября 2012 г.

[53] Национальная лаборатория сильных штормов . «Проект многофункционального радара с фазированной решеткой (MPAR)» . НОАА . Проверено 8 февраля 2017 г.

[54] «Радарный модулятор» . радартуториал.еу .

[55] «Полностью когерентный радар» . радартуториал.еу .

[56] JL из Сеговии. «Физика дегазации» (PDF) . Мадрид, Испания: Институт прикладной физики, CETEF «Л. Торрес Кеведо», CSIC . Проверено 12 августа 2012 г.

[57] Стропки, Майкл А. (1992). «Полиальфаолефины: новая улучшенная экономичная охлаждающая жидкость для авиационных радаров» (PDF) . Мельбурн, Австралия: Лаборатория авиационных исследований, Организация оборонной науки и технологий, Министерство обороны. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 года . Проверено 18 марта 2010 г.

[58] Регламент радиосвязи МСЭ, Раздел IV. Радиостанции и системы – статья 1.100, определение: радар/РАДАР.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]