Quasi-optyczna linia widzenia
Ryzunek 1: Połączenie na linii wzroku między anteną radaru a celem powietrznym w przypadku zakrzywienia terenu.
Quasi-optyczna linia widzenia
Fale elektromagnetyczne zachowują się prawie jak promienie świetlne i dlatego można je obliczać zgodnie z prawami optyki. Nie jest to zaskakujące, ponieważ światło jest również uważane za falę elektromagnetyczną. Jedyną różnicą jest częstotliwość, która jest znacznie wyższa dla światła niż dla fal elektromagnetycznych w zakresie radarowym.
Obraz quasi-optyczny jest nieco szerszy niż optyczny ze względu na wyraźniejszą dyfrakcję przy niższych częstotliwościach. Horyzont radaru jest zatem niższy niż horyzont optyczny. Przeszkody na drodze do celu również mają różny wpływ. Kilka drzew ma fatalny wpływ na widoczność optyczną, natomiast fale elektromagnetyczne mogą przeniknąć przez tę przeszkodę.
Podwyższone położenie obserwatora jest tak samo skuteczne w optyce, jak podwyższone ustawienie anteny dla fal elektromagnetycznych, ponieważ krzywizna powierzchni Ziemi powoduje, że płaskie obiekty bardzo szybko znikają za horyzontem.
Na Rysunku 1 przedstawiono widoczność nisko lecących samolotów, która jest ograniczona krzywizną Ziemi.
Obliczanie zasięgu w zależności od wysokości anteny i wysokości celu odbywa się zgodnie z prostymi zasadami trygonometrycznymi, które pokazano na rysunku 2. Maksymalny zasięg wynika z części R1 i R2, które są obliczane zgodnie z prawem Pitagorasa:
(1)
Kwadrat wysokości anteny w tym wyrażeniu jest bardzo mały w porównaniu z pozostałymi członami i można go po prostu pominąć, otrzymując przybliżenie).
(2)
Wynikający z tego błąd jest zwykle mniejszy niż 1%. Tę samą procedurę można wykonać w drugim trójkącie dla odległości R2 i wysokości celu:
(3)
Na podstawie obu odległości cząstkowych można określić maksymalny zasięg, biorąc pod uwagę horyzont radaru.
(4)
Równoważny promień Ziemi req uwzględnia refrakcję standardową i jest równy 4/3 rzeczywistego średniego promienia Ziemi, wynoszącego 6 371 km. To wyrażenie pierwotne przed nawiasem można zsumować ze stałym współczynnikiem, uwzględniając także różne jednostki miary (Rmax w kilometrach, wysokości i req w metrach).
(5)
Widoczność quasi-optyczna ma szczególne znaczenie w przypadku radarów morskich, ponieważ wysokość ich montażu jest znacznie ograniczona przez maszt. Dotyczy to zwłaszcza mniejszych jachtów, na których obowiązkowy radar nawigacyjny powinien być zamontowany jak najwyżej.
Przyjmij, że radar nawigacyjny na okręcie wojennym znajduje się na wysokości 20 m nad poziomem morza. Mała łódź rybacka osiąga swoją nadbudówką wysokość 5 m. W jakiej odległości łódź rybacka będzie widoczna na radarze?
(6)
Teraz oblicz ponownie, używając pełnego równania (bez tego przybliżenia polegającego na pominięciu jednego z członów):
(7)
W porównaniu z powyższym wynikiem różnica wynosi tylko 50 m, co można zignorować, ponieważ oba wyniki zależą od załamania prądu, które przyjęto jako wielkość standardową.