Vi kan observera olika objekt runt om i världen. På samma sätt används radarliknande radiodetektering och räckvidd för att hjälpa piloter när de flyger genom dimma, eftersom piloten inte kan märka det där de reser. Radaren som används i flygplanen liknar en ficklampa som arbetar med radiovågor istället för ljus. Flygplanet sänder en blinkande radarsignal och lyssnar efter indikationer på signalen från närliggande objekt. När indikationerna har märkts identifierar flygplanet att något är nära och det tar den tid det tar för indikationerna att nå för att upptäcka hur långt borta det är. Denna artikel diskuterar en översikt av Radar och dess arbete.

Vem uppfann radaren?

I likhet med flera uppfinningar är radarsystemet inte lätt att ge en individ kredit eftersom det var resultatet av tidigare arbete med egenskaperna hos elektromagnetisk strålning för tillgänglighet för många elektroniska enheter. Frågan som är mest bekymrad är mer komplicerad av den dolda militära integriteten under vilken radioplatstekniker undersöktes i olika länder under de första dagarna av andra världskriget.

Denna recensionsförfattare drog slutligen slutsatsen att när radarsystem är ett tydligt fall av direkt skapande, publicerades Robert Watson-Watts anteckning om Aircraft's Detection & Location of by Radio Methods omedelbart för 50 år sedan. Så det var den viktigaste ensamma publikationen inom detta område. Brittisk prestation i kampen mot Storbritannien avsatte mycket för utbyggnaden av ett radarsystem som inkluderade teknisk tillväxt med operativ genomförbarhet.

Vad är ett radarsystem?

RADAR står för Radioavkänning och Ranging System. Det är i grunden ett elektromagnetiskt system som används för att detektera ett objekts läge och avstånd från den punkt där RADAR placeras. Det fungerar genom att utstråla energi i rymden och övervaka ekot eller reflekterad signal från objekten. Den fungerar inom UHF och mikrovågsugn.

En radar är en elektromagnetisk sensor som används för att upptäcka, spåra, lokalisera och identifiera olika objekt som ligger på vissa avstånd. Funktionen hos radar är att den överför elektromagnetisk energi i riktning mot målen för att observera ekon och återvända från dem. Här är målen ingenting annat än fartyg, flygplan, astronomiska kroppar, fordonsfordon, rymdfarkoster, regn, fåglar, insekter osv. I stället för att lägga märke till målets läge och hastighet, uppnår det också deras form och storlek ibland.

Huvudsyftet med radar jämfört med infraröda och optiska avkänningsanordningar är att upptäcka avlägsna mål under svåra klimatförhållanden och bestämmer deras avstånd, räckvidd, genom precision. Radar har sin egen sändare som är känd som en belysningskälla för att placera mål. Generellt fungerar det i mikrovågsområdet i det elektromagnetiska spektrumet som beräknas i hertz när frekvenser sträcker sig från 400 MHz till 40 GHz. De väsentliga komponenterna som används i radaren

Radar genomgår snabb utveckling under åren 1930-40 för att nå militärens krav. Det används fortfarande i stor utsträckning genom de väpnade styrkorna, varhelst flera tekniska framsteg har skapat. Samtidigt används radar också i civila applikationer, särskilt för att kontrollera flygtrafik, observation av väder, navigering av fartyg, miljö, avkänning från avlägsna områden, observation av planetar, mätning av hastighet i industriella applikationer, rymdövervakning, brottsbekämpning, etc.

Arbetsprincip

De princip för radararbete är väldigt enkelt eftersom det överför elektromagnetisk kraft såväl som undersöker energin som returneras till målet. Om de returnerade signalerna tas emot igen vid källans position, är ett hinder i sändningsvägen. Detta är radarns arbetsprincip.

Grundläggande för Radar

RADAR-systemet består vanligtvis av en sändare som producerar en elektromagnetisk signal som strålas ut i rymden av en antenn. När den här signalen träffar ett objekt reflekteras den eller strålas ut i många riktningar. Denna reflekterade eller ekosignal tas emot av radarantennen som levererar den till mottagaren, där den bearbetas för att bestämma objektets geografiska statistik.

Området bestäms genom att beräkna den tid det tar av signalen att färdas från RADAR till målet och tillbaka. Målets plats mäts i vinkel, från riktningen för maximal amplitudekosignal, som antennen pekar på. För att mäta räckvidd och plats för rörliga objekt används Doppler-effekten.

De viktigaste delarna av detta system inkluderar följande.

En sändare: Det kan vara en effektförstärkare som en Klystron, Travelling Wave Tube eller en effektoscillator som en Magnetron. Signalen genereras först med användning av en vågformsgenerator och förstärks sedan i effektförstärkaren.
Vågledare: Vågledarna är överföringslinjer för överföring av RADAR-signaler.
Antenn: Antennen som används kan vara en parabolreflektor, plana matriser eller elektroniskt styrda fasade matriser.
Duplexer: En duplexer gör att antennen kan användas som sändare eller mottagare. Det kan vara en gasformig anordning som skulle ge en kortslutning vid ingången till mottagaren när sändaren arbetar.
Mottagare: Det kan vara en superheterodynmottagare eller vilken mottagare som helst som består av en processor för att bearbeta signalen och detektera den.
Tröskelbeslut: Mottagarens utsignal jämförs med en tröskel för att detektera närvaron av något objekt. Om utgången är under något tröskelvärde antas närvaron av brus.

Hur använder Radar radio?

När radarn väl har placerats på ett fartyg eller plan, kräver den en liknande viktig uppsättning komponenter för att producera radiosignaler, överföra dem till rymden och ta emot dem med något och slutligen visa informationen för att förstå den. En magnetron är en typ av anordning som används för att generera radiosignaler som används via radio. Dessa signaler liknar ljussignaler eftersom de färdas med samma hastighet men deras signaler är mycket längre med färre frekvenser.

Ljussignalernas våglängd är 500 nanometer, medan radiosignalerna som används av radar normalt sträcker sig från centimeter till meter. I ett elektromagnetiskt spektrum är både signalerna som radio och ljus gjorda med varierande design av magnetisk och elektrisk energi i hela luften. Magnetronen i radaren genererar mikrovågor på samma sätt som en mikrovågsugn. Huvudskillnaden är att magnetronen inom radaren måste sända signalerna flera mil, snarare än bara små avstånd, så den är kraftfullare och mycket större.

När radiosignalerna har sänts, fungerar en antenn som en sändare för att sända dem i luften. Generellt är antennformen böjd så att den huvudsakligen fokuserar signalerna till en exakt och smal signal men radarantenner kretsar också normalt så att de kan märka åtgärder över ett stort område.

Radiosignalerna rör sig utanför antennen med 300 000 km per sekund hastighet tills de träffar något och några av dem återvänder till antennen. I ett radarsystem finns det en viktig anordning, nämligen en duplexer. Denna enhet används för att göra antennen ändrad från sida till sida mellan en sändare och en mottagare.

Typer av radar

Det finns olika typer av radar som inkluderar följande.

Bistatic Radar

Denna typ av radarsystem inkluderar en Tx-sändare och en Rx-mottagare som är uppdelad på ett avstånd som motsvarar avståndet för det uppskattade objektet. Sändaren och mottagaren är belägna i en liknande position kallas en klosterradar medan den mycket långväga ytan till luft och luft till luft militär hårdvara använder den bistatiska radaren.

Doppler Radar

Det är en speciell radartyp som använder Doppler-effekten för att generera datahastighet angående ett mål på ett visst avstånd. Detta kan uppnås genom att sända elektromagnetiska signaler i riktning mot ett objekt så att det analyserar hur objektets verkan har påverkat den returnerade signalens frekvens.

Denna förändring kommer att ge mycket exakta mätningar för den radiella komponenten av ett objekts hastighet i förhållande till radaren. Tillämpningarna av dessa radar involverar olika branscher som meteorologi, flyg, sjukvård etc.

Monopulse Radar

Denna typ av radarsystem jämför den erhållna signalen med användning av en speciell radarpuls bredvid den genom att kontrastera signalen som observerats i flera riktningar, annars polarisationer. Den vanligaste typen av monopulsradar är den koniska avsökningsradaren. Denna typ av radar utvärderar avkastningen från två sätt för att mäta objektets position direkt. Det är viktigt att notera att radarna som utvecklades 1960 är monopulsradar.

Passiv radar

Denna typ av radar är huvudsakligen utformad för att märka och följa målen genom bearbetningsindikationer från belysning i omgivningen. Dessa källor omfattar kommunikationssignaler såväl som kommersiella sändningar. Kategoriseringen av denna radar kan göras i samma kategori bistatisk radar.

Instrumentationsradar

Dessa radar är utformade för att testa flygplan, missiler, raketer etc. De ger olika information inklusive utrymme, position och tid både i analysen av efterbehandling och realtid.

Väderradar

Dessa används för att detektera riktning och väder genom att använda radiosignaler genom cirkulär eller horisontell polarisering. Frekvensvalet på väderradar beror huvudsakligen på en kompromiss mellan prestanda bland dämpning och nederbördsreflektion som ett resultat av atmosfärisk vattenånga. Vissa typer av radar är huvudsakligen utformade för att använda dopplerskift för att beräkna vindhastigheten samt dubbelpolarisering för att känna igen typerna av nederbörd.

Mappningsradar

Dessa radarer används främst för att undersöka ett stort geografiskt område för tillämpningar av fjärranalys och geografi. Som ett resultat av syntetisk bländaradar är dessa begränsade till ganska stationära mål. Det finns några speciella radarsystem som används för att upptäcka människor efter väggar som är mer olika än de som finns i byggmaterial.

Navigationsradar

I allmänhet är dessa desamma för att söka radarer, men de finns med små våglängder som kan replikeras från marken och från stenar. Dessa används ofta på kommersiella fartyg såväl som långdistansflygplan. Det finns olika navigeringsradar som marina radarer som ofta placeras på fartyg för att undvika en kollision såväl som navigationsändamål.

Pulsad RADAR

Pulsad RADAR skickar högeffekts- och högfrekventa pulser mot målobjektet. Den väntar sedan på ekosignalen från objektet innan en annan puls sänds. RADAR: s räckvidd och upplösning beror på pulsupprepningsfrekvensen. Den använder Doppler shift-metoden.

Principen att RADAR detekterar rörliga objekt med hjälp av Doppler-förskjutningen fungerar på det faktum att ekosignaler från stationära objekt är i samma fas och därmed avbryts medan ekosignaler från rörliga objekt kommer att ha vissa förändringar i fas. Dessa radarer klassificeras i två typer.

Pulse-Doppler

Den överför hög pulsupprepningsfrekvens för att undvika dopplers tvetydigheter. Den sända signalen och den mottagna ekosignalen blandas i en detektor för att få dopplerförskjutningen och skillnadssignalen filtreras med ett dopplerfilter där de oönskade brussignalerna avvisas.

Blockdiagram över Pulsed Doppler RADAR

Rörlig målindikator

Den överför låg pulsupprepningsfrekvens för att undvika oklarheter i intervallet. I ett MTI RADAR-system riktas de mottagna ekosignalerna från objektet mot mixern, där de blandas med signalen från en stabil lokaloscillator (STALO) för att producera IF-signalen.

Denna IF-signal förstärks och ges sedan till fasdetektorn där dess fas jämförs med fasen för signalen från Coherent Oscillator (COHO) och skillnadssignalen produceras. Den sammanhängande signalen har samma fas som sändarsignalen. Den sammanhängande signalen och STALO-signalen blandas och ges till effektförstärkaren som slås på och av med pulsmodulatorn.

MTI Radar

Kontinuerlig våg

Den kontinuerliga vågen RADAR mäter inte målområdet, utan snarare ändringshastigheten för räckvidden genom att mäta retursignalens dopplerförskjutning. I en CW RADAR avges elektromagnetisk strålning istället för pulser. Det används i princip för hastighetsmätning .

RF-signalen och IF-signalen blandas i mixersteget för att generera den lokala oscillatorfrekvensen. RF-signalen sänds sedan signal och den mottagna signalen från RADAR-antennen består av RF-frekvensen plus Doppler-skiftfrekvensen. Den mottagna signalen blandas med den lokala oscillatorfrekvensen i det andra blandningssteget för att generera IF-frekvenssignalen.

Denna signal förstärks och ges till det tredje blandningssteget där den blandas med IF-signalen för att få signalen med dopplerfrekvens. Denna dopplerfrekvens eller dopplerförskjutning ger ändringshastigheten för målområdet och därmed mäts hastigheten för målet.

Blockdiagram som visar CW RADAR

Radar Range Equation

Det finns olika typer av versioner tillgängliga för radarintervallets ekvationer. Här är följande ekvation en av de grundläggande typerna för ett enda antennsystem. När objektet antas vara i mitten av antennsignalen kan det högsta radardetekteringsområdet skrivas som

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = Sändeffekt

'Pmin' = Minsta detekterbara signal

‘Λ’ = Sänd våglängd

“hur görs integrerade kretsar ”

‘Σ’ = Tvärsnitt av målradaren

‘Fo’ = Frekvens i Hz

‘G’ = Förstärkning av en antenn

‘C’ = Ljushastighet

I ovanstående ekvation är variablerna stabila och förlitar sig på radar bortsett från målet som RCS. Sändningseffektens ordning är 1 mW (0 dBm) och antennens förstärkning cirka 100 (20 dB) för en ERP (effektiv utstrålad effekt) på 20 dBm (100 mW). Ordningen på de minst märkbara signalerna är picowatt och RCS för ett fordon kan vara 100 kvadratmeter.

Radarintervallens exakthet är alltså ingångsdata. Pmin (minsta märkbara signal) beror främst på mottagarens bandbredd (B), F (brusfigur), T (temperatur) och nödvändigt S / N-förhållande (signal-brus-förhållande).

En mottagare med smal bandbredd är mer lyhörd jämfört med en bred BW-mottagare. Buller kan definieras eftersom det är en beräkning av hur mycket brus mottagaren kan bidra till en signal. När bullersiffran är lägre blir bullret mindre som enheten donerar. När temperaturen ökar kommer det att påverka mottagarens känslighet genom stigande ingångsbrus.

Pmin = k T B F (S / N) min

Från ovanstående ekvation,

'Pmin' är den minst detekterbara signalen

'K' är Boltzmanns konstant som 1,38 x 10-23 (Watt * sek / ° Kelvin)

'T' är en temperatur (° Kelvin)

'B' är en mottagares bandbredd (Hz)

'F' är bullerfiguren (dB), bullerfaktorn (förhållandet)

(S / N) min = Minsta S / N-förhållande

Den tillgängliga i / p termiska bruseffekten kan vara proportionell mot kTB varhelst 'k' är Boltzmanns konstant, 'T' är temperatur och 'B' är bandbredden för mottagarbruset i hertz.

T = 290 ° K eller 62,33 ° F

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Ovanstående radarintervallekvation kan skrivas för mottagen effekt som ett funktionsområde för en given sändningseffekt, antennförstärkning, RCS och våglängd.

Prec = Pt λ2G2σ / (4π) 3R4max = Pt C2G2σ / (4π) 3R4fo2

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Från ovanstående ekvation,

'Prec' är den mottagna kraften

'Pt' är sändningseffekten

”Fo” är sändningsfrekvensen

'Λ' är sändningsvåglängden

'G' är förstärkningen av en antenn

'Σ' är tvärsnittet av radar

'R' är intervallet

'C' är ljusets hastighet

Applikationer

De tillämpningar av radar inkluderar följande.

Militära applikationer

Den har tre huvudapplikationer inom militären:

I luftförsvar används den för detektering av mål, måligenkänning och vapenkontroll (dirigera vapnet till de spårade målen).
I ett missilsystem för att styra vapnet.
Identifiera fiendens platser på kartan.

Flygledning

Den har tre huvudapplikationer inom flygkontroll:

För att kontrollera flygtrafiken nära flygplatser. Air Surveillance RADAR används för att upptäcka och visa flygplanets position i flygplatsterminalerna.
För att styra flygplanet att landa i dåligt väder med Precision Approach RADAR.
För att skanna flygplatsytan efter positioner för flygplan och markfordon

Fjärranalys

Den kan användas för att observera huruvida eller observera planetpositioner och övervaka havsis för att säkerställa en smidig rutt för fartyg.

“hur man kopplar en potentiometer för att styra motorvarvtalet ”

Marktrafikstyrning

Det kan också användas av trafikpolisen för att bestämma fordonets hastighet, kontrollera fordonets rörelse genom att varna för närvaron av andra fordon eller andra hinder bakom dem.

Plats

Den har tre stora applikationer