radar
 
Encyklopedia
radar
[ang. Radio Detecting and Ranging],
radiolokator, stacja radiolokacyjna,
urządzenie radioelektroniczne lub system złożony ze współpracujących ze sobą urządzeń radioelektronicznych;
jest przeznaczony do realizacji zadań radiolokacji, tj. do wykrywania w przestrzeni, za pomocą fal radiowych, obiektów i zjawisk fizycznych (np. statków powietrznych i kosmicznych, obiektów pływających, pojazdów, rakiet balistycznych, pocisków rakietowych i artyleryjskich, ludzi, obiektów i zjawisk meteorologicznych), ich identyfikacji oraz wyznaczania ich położenia i parametrów ruchu (śledzenie); w działaniu radaru wykorzystuje się właściwości fal radiowych, głównie odbijanie i rozpraszanie ich przez obiekty, a także możliwość ich kierunkowego wysyłania i odbioru.
Rozróżnia się metody radiolokacji aktywnej (powszechnie stosowane) i radiolokacji pasywnej. Metody radiolokacji aktywnej polegają na wysyłaniu przez radar (zwany radarem aktywnym) fal radiowych w przestrzeń obserwowaną, a następnie odbieraniu przez radar sygnałów echa, czyli fal odbitych lub rozproszonych przez znajdujące się w tej przestrzeni obiekty (system radiolokacji pierwotnej), albo — jeśli obiekty są wyposażone w specjalne urządzenia odzewowe (np. transpondery) — odbieranie sygnałów odpowiedzi (system radiolokacji wtórnej). Metody radiolokacji pasywnej polegają na odbiorze przez radar (zwany radarem pasywnym) fal radiowych, emitowanych przez nadajniki i in. źródła emisji fal elektromagnetycznych, znajdujące się na obiektach, lub fal odbitych i rozproszonych przez te obiekty, ale pochodzących z innych źródeł (np. wypromieniowanych przez inne radary lub nadajniki radiowe czy telewizyjne).
Typowy radar aktywny zawiera nadajnik sygnałów radiowych, antenę (promieniującą i odbierającą fale radiowe), przełącznik antenowy lub diplekser (służący do rozdzielania sygnałów nadawanych i odbieranych), odbiornik sygnałów, układ sterowania anteną (obracający ją elektromechanicznie lub sterujący elektronicznie jej charakterystyką i realizujący w ten sposób przeszukiwanie obserwowanej przestrzeni lub śledzenie obiektu), układy przetwarzania sygnałów, wskaźnik radiolokacyjny (służący do obrazowania informacji o obiektach w przestrzeni obserwacji), układy sterowania i kontroli, układy lub urządzenia zasilania. Odbiornik współpracuje z układem przetwarzania sygnałów, którego głównym zadaniem jest wyodrębnienie właściwego sygnału (pochodzącego od obserwowanego obiektu) spośród sygnałów stanowiących zakłócenia (tzw. tło zakłóceń) i wypracowanie informacji o obiekcie, głównie dotyczących jego współrzędnych kątowych (azymutu i elewacji) oraz odległości obiektu od radaru. Wskaźnikiem radiolokacyjnym może być lampa obrazowa (np. monochromatyczna lampa oscyloskopowa, zwana w tym przypadku lampą radaroskopową), kolorowy monitor lampowy CRT lub ciekłokrystaliczny; na monitorze mogą być wyświetlane dodatkowe informacje w postaci znaków graficznych (np. wektory prędkości) lub alfanumerycznych (np. numer obiektu, numer lotu, wysokość). Układ sterowania i kontroli służy do zapewnienia najbardziej efektywnego wykorzystania możliwości technicznych radaru w zmieniających się warunkach eksploatacji, szczególnie w przypadku radarów wielofunkcyjnych (np. wojskowych radarów pokładowych). Ważnymi parametrami radaru są: częstotliwość robocza (pasmo częstotliwości), zasięg (zależny od rodzaju wykrywanych obiektów), moc nadajnika, czas trwania impulsu sondującego i częstotliwość powtarzania się impulsów (w radarach impulsowych), rozróżnialność kątowa i odległościowa (zdolność rozróżniania współrzędnych kątowych i odległości znajdujących się blisko siebie obiektów, istotna głównie w zastosowaniach wojskowych).
Rodzaje radarów. Wśród radarów aktywnych rozróżnia się: radary impulsowe (najliczniejsze), radar o fali ciągłej i impulsowo-dopplerowskie. Nadajnik radaru impulsowego emituje fale radiowe w postaci krótkich impulsów, o czasie trwania rzędu 1 µs, rzadziej (w radarach o dużej rozróżnialności odległościowej) rzędu kilkudziesięciu lub kilkuset ns, z częstotliwością powtarzania rzędu kHz. Impulsy o mocy szczytowej od kilkudziesięciu kW do kilku MW są generowane głównie przez magnetrony i amplitrony (lampa mikrofalowa) i kierowane przez przełącznik antenowy liniami przesyłowymi do anteny nadawczo-odbiorczej. Po wyemitowaniu każdego impulsu przełącznik przełącza antenę na wejście odbiornika superheterodynowego, który odbiera sygnały odbite i rozproszone przez obiekt. W radarach o fali ciągłej (CW, ang. Continuous Wave), zwanych też radarami dopplerowskimi (działanie oparte na zjawisku Dopplera), antena emituje i odbiera w sposób ciągły fale modulowane lub niemodulowane. Do nich zaliczają się radary FM-CW (ang. Frequency Modulation-Continuous Wave). Radary impulsowo-dopplerowskie emitują impulsy z modulacją FM, co umożliwia: uzyskanie dużej dokładności i rozróżnialności w pomiarach odległości, jednoczesną obserwację dużej liczby obiektów oraz większą, w porównaniu z radarami CW, skuteczność wykrywania obiektów na tle ech stałych.
Stosuje się radary (systemy) monostatyczne, bistatyczne i multistatyczne. Najczęściej są używane, zwłaszcza w radiokomunikacji cywilnej, radary (systemy) monostatyczne, w których nadajniki i odbiorniki wraz z anteną stanowią wspólny zespół konstrukcyjny lub znajdują się bardzo blisko siebie i mogą działać w pełni autonomicznie. W radarze (systemie) bistatycznym nadajnik i odbiornik znajdują się od siebie w dużej odległości, porównywalnej nawet z odległością do wykrywanego obiektu. Radar (system) multistatyczny jest zbiorem rozproszonych radarów bistatycznych synchronicznie ze sobą współpracujących. Jednoczesna obserwacja tych samych obiektów pod różnymi kątami poprawia ich wykrywalność i śledzenie. W zastosowaniach wojskowych konieczność wykrywania małych celów lub celów o zmniejszonej wykrywalności (tzw. niewidzialnych, ang. stealth), stymuluje rozwój radarów bistatycznych i multistatycznych.
Wyznaczanie położenia obiektu. Określenie położenia obiektu polega na wyznaczeniu jego współrzędnych: odległości obiektu od radaru, jego azymutu oraz kąta elewacji lub wysokości nad powierzchnią Ziemi. Odległość określa się: metodą impulsową (najczęściej) — na podstawie pomiaru czasu, jaki upłynął między wysłaniem impulsu radarowego w kierunku obiektu a odebraniem od niego sygnału echa (przeprowadzana przy użyciu radarów impulsowych), metodą fazową — na podstawie pomiaru przesunięcia fazowego fali niemodulowanej pochodzącej od obiektu (przy użyciu radarów CW), a także na podstawie różnicy częstotliwości sygnału pochodzącego od obiektu i częstotliwości emitowanego przez nadajnik sygnału modulowanego częstotliwościowo (przy użyciu radarów FM-CW).
Współrzędne kątowe obiektów (azymut i kąt elewacji) określa się za pomocą anteny kierunkowej radaru przez pomiar kierunku, z którego przychodzą sygnały odbite lub promieniowane przez obiekt. Wysokość obiektu względem powierzchni Ziemi określa się na podstawie odległości do obiektu oraz kąta elewacji.
Zastosowania. Ze względu na zastosowanie radarów dzieli się je na cywilne i wojskowe. W przypadku radarów wojskowych obserwowane obiekty fizyczne są zazwyczaj nazywane celami radiolokacyjnymi.
Radary cywilne znajdują zastosowanie głównie w kontroli ruchu lotniczego i nawodnego (w żegludze), także w badaniach meteorologicznych, geofizycznych i badaniach ciał niebieskich; są też używane radarowe mierniki prędkości, samochodowe radary antykolizyjne i detektory ruchu (stosowane w ochronie granic i stref zabronionych).
Główne zastosowania radarów wojskowych to: obserwacja przestrzeni powietrznej, przestrzeni kosmicznej i powierzchni Ziemi, zabezpieczanie lądowania statków powietrznych. Radary te służą m.in. do wykrywania i śledzenia celów (np. rakiet balistycznych), do obserwacji pola walki, kierowania ogniem artylerii i naprowadzania rakiet (radary lądowe i morskie, lotnicze radary pokładowe).
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia