www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи радіолокації

Принцип роботи радіолокатора

Як працює Радіолокатор?

Рисунок 1. Принцип роботи радіолокатора

Принцип роботи радіолокатора

Рисунок 1. Принцип роботи радіолокатора

Принцип роботи радіолокатора

Принцип роботи радіолокатора подібний до принципу відбиття звукових хвиль. Якщо крикнути у напрямку об’єкту, здатного відбивати звук (наприклад, каньйон або печера), ви почуєте відлуння. Якщо вам відома швидкість розповсюдження звуку у повітряному просторі, ви зможете визначити напрямок на об’єкт і дальність до нього. Час, що проходить від моменту крику до того, як ви почули відлуння, можна перерахувати у відстань.

У якості зондувальних сигналів в радіолокаторі використовуються імпульси електромагнітної енергії, як показано на Рисунку 1. Електромагнітна енергія розповсюджується від випромінювача до відбиваючого об’єкта. Невелика частина відбитої енергії повертається до точки, де знаходиться випромінювач. Цю частину енергії називають сигналом відлуння (а ще ЕХО- або ЛУНА-сигналом), так само, як і у випадку зі звуковою хвилею. В радіолокаторах сигнали відлуння використовуються для визначення напрямку на відбиваючий об’єкт та дальності до нього.

В літературі поряд із терміном РАДІОЛОКАТОР використовується і термін РАДАР, утворений поєднанням частин кількох слів англійською мовою, а саме:

RAdio (Aim)° (Aim) Detecting And Ranging

Виявлення та вимірювання дальності до цілі за допомогою радіохвиль.

Термін «Радар» був офіційно вперше використаний Самюелем Такером і Ф.Р Фюртом з ВМС США в листопаді 1940 року. Цей акронім було прийнято до використання Союзними Силами у Другій світовій війні і, таким чином, він отримав міжнародне визнання.[1]

Цей термін відноситься до електронного обладнання, що використовується для визначення місцеположення об’єктів із використанням явища відбиття електромагнітної енергії. За певних умов, радіолокатори можуть вимірювати напрямок, висоту, курс, швидкість та дальність до цих об’єктів. Для електромагнітних хвиль діапазону частот, що використовується в радіолокації, не мають значення наявність світла та атмосферні умови. Це дає змогу радіолокаційним системам визначати місцеположення літаків, кораблів та перешкод, які невидимі неозброєним оком через велику дальність до них, темряву або несприятливі погодні умови.

Сучасні радіолокатори можуть добувати набагато більше інформації з ехо-сигналу, ніж лише дальність до цілі. Проте вимірювання дальності шляхом вимірювання часу затримки сигналу відлуння залишається однією з важливіших функцій радіолокаційних систем та пристроїв.

Основи побудови радіолокатора

На Рисунку 2 зображена спрощена структурна схема первинного радіолокатора. Антена радіолокатора опромінює ціль надвисокочастотними сигналами. Відбиті сигнали (сигнали відлуння), приймаються приймальною антеною. Зондувальний сигнал генерується передатчиком високої потужності, а для обробки відбитого сигналу застосовується надчутливий приймач.

Рисунок 2. Структурна схема первинного радіолокатора

Рисунок 2. Структурна схема первинного радіолокатора

The Primary Radar Basic Principle
(click on the components to get a describing of the block and for skipping the basics)

Рисунок 2. Структурна схема первинного радіолокатора (інтерактивний рисунок)

У разі падіння електромагнітної енергії на ціль відбувається т.зв. дифузне відбиття (відбита потужність розповсюджується одночасно у багатьох напрямках). Відбитий сигнал також називають розсіяним. Зворотним розсіянням називають відбиття, яке розповсюджується у напрямку, протилежному напрямку розповсюдження зондувального сигналу.

Радіолокаційні сигнали можуть бути відображені у вигляді відміток на індикаторі кругового огляду (ІКО) або на інших, більш сучасний системах відображення. На ІКО відображається лінія, що обертається синхронно із обертанням антени радіолокатора. Ця лінія має назву «розгортка». Початок розгортки відповідає точці знаходження радіолокатора, а напрямок співпадає із поточним кутовим положенням антени і, таким чином, за умови наявності сигналу відлуння — із напрямком на ціль.

  • Передавач
    Передавач радіолокатора генерує короткі радіоімпульси високої потужності, які випромінюються антеною у простір.
  • Антенний перемикач (Дуплексер)
    Підключає поперемінно до антени передавач або приймач, тобто тільки один з цих пристроїв може використовуватися у конкретний момент часу. Перемикання важливе, оскільки потрапляння високої потужності передавача на вхід приймача є недопустимим.
  • Приймач
    Приймає радіочастотні сигнали та виконує їх демодуляцію. У класичному варіанті виходу приймача знімаються відеоімпульси.
  • Антена
    Випромінює енергію, генеровану передавачем, у простір із заданою ефективністю та просторовим розподілом. Аналогічно приймає відбиті сигнали.
  • Індикатор
    Індикатор надає операторe зручне для спостереження безперервне графічне відображення цілей. На екрані індикатора радіолокатора (в даному випадку, на ІКО) відображаються відмітки в місці, яке відповідає положенню цілі у просторі. Чим більше часу пройшло між моментами випромінювання та приймання сигналу, тим далі від центру екрану буде знаходитися відмітка. Напрямок розгортки на екрані в точності співпадає з поточним положенням антени радіолокатора.

)* Слово «Aim» (Ціль) було додано приблизно за часів Другої світової війни.
Пізніше воно було вилучено, оскільки RADAR не стосується лише цілей.