Radar adalah seperangkat metode ilmiah dan sarana teknis yang digunakan untuk menentukan koordinat dan karakteristik suatu objek melalui gelombang radio. Objek yang diselidiki sering disebut sebagai target radar (atau hanya target).
Prinsip radar
Peralatan dan fasilitas radio yang dirancang untuk melakukan tugas radar disebut sistem atau perangkat radar (radar atau radar). Dasar-dasar radar didasarkan pada fenomena dan sifat fisik berikut:
- Dalam medium propagasi, gelombang radio, benda pertemuan dengan sifat listrik yang berbeda, tersebar di atasnya. Gelombang yang dipantulkan dari target (atau radiasinya sendiri) memungkinkan sistem radar mendeteksi dan mengidentifikasi target.
- Pada jarak jauh, perambatan gelombang radio diasumsikan bujursangkar, dengan kecepatan konstan dalam medium yang diketahui. Asumsi ini memungkinkan untuk mengukur jarak ke target dan koordinat sudutnya (dengan kesalahan tertentu).
- Berdasarkan efek Doppler, frekuensi sinyal pantul yang diterima menghitung kecepatan radial titik radiasitentang RLU.
Latar belakang sejarah
Kemampuan gelombang radio untuk memantulkan ditunjukkan oleh fisikawan hebat G. Hertz dan insinyur listrik Rusia A. S. Popov pada akhir abad ke-19. Menurut paten tertanggal 1904, radar pertama diciptakan oleh insinyur Jerman K. Hulmeier. Perangkat, yang disebutnya telemobiloscope, digunakan pada kapal-kapal yang membajak sungai Rhine. Berkaitan dengan perkembangan teknologi penerbangan, penggunaan radar terlihat sangat menjanjikan sebagai elemen pertahanan udara. Penelitian di bidang ini dilakukan oleh para ahli terkemuka dari banyak negara di dunia.
Pada tahun 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, seorang peneliti di LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), menjelaskan prinsip dasar radar dalam karyanya. Ia, bekerjasama dengan rekan-rekan B. K. Shembel dan V. V. Tsimbalin pada musim panas 1934 mendemonstrasikan instalasi radar prototipe yang mendeteksi target pada ketinggian 150 m pada jarak 600 m.
Jenis radar
Sifat radiasi elektromagnetik dari target memungkinkan kita untuk berbicara tentang beberapa jenis radar:
- Radar pasif mengeksplorasi radiasinya sendiri (termal, elektromagnetik, dll.) yang menghasilkan target (roket, pesawat, benda luar angkasa).
- Aktif dengan respons aktif dilakukan jika objek dilengkapi dengan pemancarnya sendiri dan berinteraksi dengannyaterjadi sesuai dengan algoritma "permintaan - tanggapan".
- Aktif dengan respons pasif melibatkan studi sinyal radio sekunder (terpantul). Stasiun radar dalam hal ini terdiri dari pemancar dan penerima.
- Radar semi-aktif adalah kasus khusus aktif, dalam kasus ketika penerima radiasi yang dipantulkan terletak di luar radar (misalnya, itu adalah elemen struktural dari rudal pelacak).
Setiap spesies memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
Metode dan peralatan
Semua sarana radar menurut metode yang digunakan dibagi menjadi radar radiasi kontinu dan radiasi berdenyut.
Yang pertama berisi pemancar dan penerima radiasi, bertindak secara bersamaan dan terus menerus. Menurut prinsip ini, perangkat radar pertama dibuat. Contoh sistem tersebut adalah radio altimeter (perangkat pesawat yang menentukan jarak pesawat dari permukaan bumi) atau radar yang diketahui semua pengendara untuk menentukan kecepatan kendaraan.
Dalam metode berdenyut, energi elektromagnetik dipancarkan dalam pulsa pendek dalam beberapa mikrodetik. Setelah menghasilkan sinyal, stasiun hanya berfungsi untuk penerimaan. Setelah menangkap dan mendaftarkan gelombang radio yang dipantulkan, radar mengirimkan pulsa baru dan siklus berulang.
Mode operasi radar
Ada dua mode utama pengoperasian stasiun dan perangkat radar. Yang pertama adalah pemindaian ruang. Hal ini dilakukan sesuai dengan ketatsistem. Dengan tinjauan sekuensial, pergerakan pancaran radar dapat bersifat melingkar, spiral, kerucut, sektoral. Misalnya, susunan antena dapat berputar perlahan dalam lingkaran (dalam azimuth) sekaligus memindai secara bersamaan dalam ketinggian (miring ke atas dan ke bawah). Dengan pemindaian paralel, peninjauan dilakukan oleh seberkas sinar radar. Masing-masing memiliki penerimanya sendiri, beberapa arus informasi sedang diproses sekaligus.
Mode pelacakan menyiratkan directivity konstan antena ke objek yang dipilih. Untuk memutarnya, sesuai dengan lintasan target yang bergerak, digunakan sistem pelacakan otomatis khusus.
Algoritma untuk menentukan jangkauan dan arah
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik di atmosfer adalah 300 ribu km/s. Oleh karena itu, mengetahui waktu yang dihabiskan oleh sinyal siaran untuk menempuh jarak dari stasiun ke target dan kembali, mudah untuk menghitung jarak objek. Untuk melakukan ini, perlu untuk mencatat secara akurat waktu pengiriman pulsa dan saat menerima sinyal yang dipantulkan.
Untuk mendapatkan informasi tentang lokasi target, radar yang sangat terarah digunakan. Penentuan azimuth dan elevasi (elevasi atau elevasi) suatu objek dilakukan dengan antena dengan beam yang sempit. Radar modern menggunakan array antena bertahap (PAR) untuk ini, yang mampu mengatur pancaran yang lebih sempit dan ditandai dengan kecepatan rotasi yang tinggi. Sebagai aturan, proses pemindaian ruang dilakukan oleh setidaknya dua balok.
Parameter sistem utama
Darikarakteristik taktis dan teknis peralatan sangat bergantung pada efisiensi dan kualitas tugas.
Indikator taktis radar meliputi:
- Area tampilan dibatasi oleh jangkauan deteksi target minimum dan maksimum, sudut azimuth dan elevasi yang diizinkan.
- Resolusi dalam jangkauan, azimuth, elevasi dan kecepatan (kemampuan untuk menentukan parameter target terdekat).
- Akurasi pengukuran, yang diukur dengan adanya kesalahan kotor, sistematis, atau acak.
- Kekebalan dan keandalan kebisingan.
- Tingkat otomatisasi untuk mengekstrak dan memproses aliran data yang masuk.
Karakteristik taktis yang ditentukan ditetapkan saat merancang perangkat melalui parameter teknis tertentu, termasuk:
- frekuensi pembawa dan modulasi osilasi yang dihasilkan;
- pola antena;
- daya perangkat pengirim dan penerima;
- Keseluruhan dimensi dan berat sistem.
Bertugas
Radar adalah alat universal yang banyak digunakan dalam militer, sains, dan ekonomi nasional. Area penggunaan terus berkembang karena pengembangan dan peningkatan sarana teknis dan teknologi pengukuran.
Penggunaan radar dalam industri militer memungkinkan kita untuk menyelesaikan tugas-tugas penting meninjau dan mengendalikan ruang, mendeteksi target bergerak udara, darat dan air. Tanparadar, tidak mungkin membayangkan peralatan yang berfungsi untuk mendukung informasi sistem navigasi dan sistem kontrol tembakan.
Radar militer adalah komponen inti dari sistem peringatan rudal strategis dan pertahanan rudal terintegrasi.
Astronomi radio
Dikirim dari permukaan bumi, gelombang radio juga dipantulkan dari objek di ruang dekat dan jauh, serta dari target dekat Bumi. Banyak objek luar angkasa yang tidak dapat diselidiki sepenuhnya hanya dengan menggunakan instrumen optik, dan hanya penggunaan metode radar dalam astronomi yang memungkinkan untuk memperoleh informasi yang kaya tentang sifat dan strukturnya. Radar pasif untuk eksplorasi bulan pertama kali digunakan oleh astronom Amerika dan Hongaria pada tahun 1946. Sekitar waktu yang sama, sinyal radio dari luar angkasa juga tidak sengaja diterima.
Dalam teleskop radio modern, antena penerima berbentuk mangkuk bulat cekung besar (seperti cermin reflektor optik). Semakin besar diameternya, semakin lemah sinyal yang dapat diterima antena. Seringkali, teleskop radio bekerja secara kompleks, menggabungkan tidak hanya perangkat yang terletak berdekatan satu sama lain, tetapi juga terletak di benua yang berbeda. Di antara tugas terpenting astronomi radio modern adalah studi tentang pulsar dan galaksi dengan inti aktif, studi tentang medium antarbintang.
Penggunaan sipil
Dalam pertanian dan kehutanan, radarperangkat sangat diperlukan untuk memperoleh informasi tentang distribusi dan kepadatan massa tanaman, mempelajari struktur, parameter dan jenis tanah, dan deteksi kebakaran yang tepat waktu. Dalam geografi dan geologi, radar digunakan untuk melakukan pekerjaan topografi dan geomorfologi, menentukan struktur dan komposisi batuan, dan mencari deposit mineral. Dalam hidrologi dan oseanografi, metode radar digunakan untuk memantau keadaan saluran air utama negara, lapisan salju dan es, dan memetakan garis pantai.
Radar adalah asisten yang sangat diperlukan untuk ahli meteorologi. Radar dapat dengan mudah mengetahui keadaan atmosfer pada jarak puluhan kilometer, dan dengan menganalisis data yang diperoleh, dibuat prakiraan perubahan kondisi cuaca di suatu wilayah tertentu.
Prospek pengembangan
Untuk stasiun radar modern, kriteria evaluasi utama adalah rasio efisiensi dan kualitas. Efisiensi mengacu pada karakteristik kinerja peralatan secara umum. Membuat radar yang sempurna adalah tugas rekayasa dan ilmiah dan teknis yang kompleks, yang implementasinya hanya dimungkinkan dengan penggunaan pencapaian terbaru dalam elektromekanika dan elektronik, teknologi informatika dan komputer, energi.
Menurut perkiraan para ahli, dalam waktu dekat, unit fungsional utama stasiun dari berbagai tingkat kompleksitas dan tujuan akan menjadi array fase aktif solid-state (array antena bertahap), yang mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. PerkembanganKompleks komputer akan sepenuhnya mengotomatisasi kontrol dan fungsi dasar radar, menyediakan pengguna akhir dengan analisis yang komprehensif dari informasi yang diterima.
