Principiile Radiolocaţiei

Radare 2D sau 3D

Radar 2D

Un radar de recunoaștere aeropurtată trebuie să scaneze un spațiu de o anumită dimensiune în jurul radarului pentru a căuta semnale de ecou de la aeronave. Schema antenei sale este adaptată la sarcina de îndeplinit. Cel mai adesea, se utilizează un diagrama în evantai rotativ sau un diagramă cosecantă pătrată. Această formă de scanare spațială se numește atunci radar 2D. Cu un astfel de radar, pot fi măsurate doar două coordonate pentru a determina poziția. Două aeronave care zboară una peste alta pot fi detectate doar ca o singură țintă (dar atunci mai mare) cu acest radar.

Pentru cea de-a treia coordonată, informația privind altitudinea (fie ca unghi de elevație, fie ca altitudine calculată), două radare trebuiau să lucreze împreună la începutul tehnologiei radar (în jurul celui de-al Doilea Război Mondial și chiar și în perioada postbelică). Un radar funcționa ca radar omnidirecțional, iar cel de-al doilea radar era specializat atunci ca așa-numitul radioaltimetru. Ambele tipuri de radare, atât radarul de căutare circulară, cât și radarul de detectare a înălțimii, puteau măsura doar două coordonate fiecare, deci în ambele cazuri era vorba de un radar 2D.

În cazul echipamentelor radar utilizate de armată, factorul cost joacă un rol mai degrabă secundar. În schimb, pentru radarele de control al traficului aerian, radarul nu trebuie să fie prea scump. Din acest motiv, pentru recunoașterea spațiului aerian se folosesc de obicei numai radare 2D. Altitudinea de zbor este apoi furnizată de radarul secundar.

Ilustrație 2: Diagrama unei unități radar 3D tipice, o combinație de rotire electronică rapidă a unui fascicul de creion și de rotație mecanică.

Ilustrație 2: Diagrama unei unități radar 3D tipice, o combinație de rotire electronică rapidă a unui fascicul de creion și de rotație mecanică.

Radar 3D

Atunci când măsurătorile tuturor celor trei coordonate spațiale sunt efectuate în cadrul unei unități radar, aceasta se numește radar 3D.

O formă specială de radar 3D este radarul meteorologic. Acesta scanează spațiul într-un diagrama în spirală cu un diagrama de antenă foarte îngust pe verticală și orizontală. Cu toate acestea, este nevoie de până la 15 minute pentru o trecere completă, cu rotirea și rotirea antenei în toate direcțiile. Această abordare în timp nu este posibilă pentru un radar de recunoaștere aeropurtat, deoarece aeronavele foarte rapide pot acoperi o distanță uriașă în aceste 15 minute. Un avion care se deplasează cu viteza sunetului parcurge aproape 300 km în 15 minute!

Radarul 3D pentru recunoaștere aeropurtată a necesitat inițial un efort tehnic foarte mare. Trebuia să existe mai multe canale de recepție în paralel, iar antena trebuia să asigure mai multe diagrame de recepție. Un astfel de radar a fost, de exemplu, Medium Power Radar  (MPR), care nu mai este în serviciu astăzi. Imensa sa antenă parabolică avea 36 de radiatoare cu coarne și forma în total modele de recepție înguste diferite, care erau aliniate una peste alta la diferite unghiuri de elevație. Din informația în care dintre cele canale de recepție a fost procesat semnalul de ecou și în ce direcție arătau diagramele lor, se putea interpola un unghi de elevație exact și se putea calcula altitudinea țintei folosind distanța măsurată. În cazul transmiterii, trebuia trimisă o putere de transmisie extrem de mare în toate cele direcții simultan. Prin urmare, ambele etaje de ieșire ale transmițătorului erau formate din klystrone cu impulsuri de mare putere care asigurau o putere de impulsuri de până la 20 de megawați.

Radarele 3D mai vechi, cu o antenă plană sau doar liniară de tip phased array, nu transmit în toate direcțiile pentru a fi observate simultan. Aceste antene pot scana doar spațiile dintr-un sector limitat. Există două posibilități în acest caz: fie antena se rotește la un unghi lateral și scanează electronic doar unghiul de elevație, fie patru antene sunt distribuite static în jurul unui purtător, fiecare acoperind doar 90°, dar permițând în total o recunoaștere de 360°. În acest caz, chiar și atunci când transmite, antena transmite doar într-o anumită direcție și apoi așteaptă semnalul de ecou din această direcție.

Antena rotativă are un dezavantaj decisiv. Deoarece unghiurile de elevație individuale sunt scanate în timp unul după altul, aceasta nu trebuie să se rotească prea repede, astfel încât bugetul de timp limitat să nu provoace goluri în recunoaștere. Versiunea cu antene statice, pe de altă parte, are avantajul temporal că practic patru radare scanează spațiul simultan și sunt supuse unei singure prelucrări comune a datelor radar. În acest caz, sistemul radar poate fi utilizat mult mai flexibil și poate prelua mai multe sarcini ca un radar multifuncțional. Prin urmare, radarele moderne sunt întotdeauna radare multifuncționale.

Numai cu posibilitatea formării digitale a fasciculului și cu procesarea paralelă rezultată a tuturor canalelor de recepție va fi depășită complet această problemă temporală. Cu toate acestea, ca și în cazul MPR , întreaga zonă care urmează să fie scanată trebuie apoi să fie iluminată cu energia transmisă în momentul transmiterii. Cu ajutorul unei singure antene cuib de cioară foarte speciale, un brevet al Institutului Fraunhofer pentru Fizica Frecvențelor Înalte și Tehnologie Radar (FHR), întreaga emisferă din jurul amplasamentului radarului a putut fi monitorizată simultan.