Opis radara - osnove

Radio valovi se koriste za detekciju mete te određivanje njene udaljenosti.

Najjednostavnije rečeno , radio emiter odašilje elektromagnetsko zračenje.

Kada taj predajni val biva prekinut od strane nekog objekta poput zrakopova , broda , vremenskih anomalija , planina ili neke druge kopnene mase , dio odašiljane energije vraća se nazad u radio prijemnik koji se nalazi kraj predajnika.

Taj odziv zove se eho a objekt od kojeg se udbio taj val zove se meta. Drugim riječima , prisutnost eha indicira prisutnost mete.

Radio valovi putuju brzinom svjetla.Na taj način izračunava se udaljenost mete s obzirom na to koliko vremena treba signalu da putuje do mete i nazad.

A > 300 milijuna metara / sekundi

B > 300 metara / mikrosekundi

C > Oko 12,4 mikro sekundi / radarskoj milji

Najčešća praksa je da puls modulira predajnik.To znači da se energija radio frekvencije RF odašilje u kratkim obično vrlo snažnim impulsima.

S obzirom da radar ne predaje i prima u isto vrijeme , jedan antenski sustav se može koristiti za oboje. Antena je spojena na predajnik tokom kratkog predajnog vremena , te se prebacuje na pijemnik tokom prijamnog vremena.

Te se tada ponovo prebacuje natrag na predajnik na vrijeme rezervirano za slijedeći predajni impuls.

Opis osnovnih radarskih komponenti

SINHRONIZATOR – Regulira i vremenski sinhronizira rad svih sastavnih dijelova radarskog uređaja tj.upravlja radom cijelog sustava.Može biti izveden kao zasebna cijelina ili raspoređen po ostalim dijelovima radarskog uređaja.

PREDAJNIK – Stvara VF impulse velike energije i u određenim razmacima ih šalje (preko antensko valovodnog sustava) u prostor.

ANTENSKO VALOVODNI SUSTAV – Služi za prijenos energije predajnika do antene koja zrači VF energiju u prostor u obliku EM valova u vrlo uskom snopu i ujedno određuje niihov pravac rasprostiranja.Također prima odbijene signale od cilja i provodi ih u prijemnik.

DRIVER - (upravljač) - Ova komponenta osigurava upravljački signal malog nivoa snage za daljnje moduliranje.Ovaj signal također se zove EXCITER SIGNAL (pobuđivački signal) zato jer pobuđuje odnosno aktivira ostatak odašiljačkih odnosno predajnih krugova , a aktivira se signalom RADARSKOG TRIGERA (okidača).

MODULATOR - Ova komponenta prima upravljački ili pobuđivački signal , tada svaki od njih šalje veliki impuls energije prema oscilatoru ili ga mješa sa posebnim frekvencijskim uzorkom. Taj proces zove se modulacija.

OSCILATOR - Ova komponenta uzima modulirani signal te ga pojačava do ekstremno velikog nivoa (kilovati ili megavati). Također osigurava da frekvencija odašiljanog signala bude točna.

KONTROLNI KRUGOVI - usklađuju vrijeme upravljača i indikatora koji su sinkronizirani sa vremenom predaje. Taj signal je obično u formi radarskog triggera (okidača)

SWITCH - (sklopka) - Komponenta koja prebacuje na predaju tokom predajnog vremena te na prijam tokom prijamnog vremena.To prebacivanje kontrolira se pomoću kontrolnih krugova ili unutarnijm krugovima koji prepoznaju signal velike snage koji dolazi iz oscilatora.Također osigurava da ni jedan RF signal velike snage odašiljanja ne bude poslan direktno u prijamnik , s obzirom da je prijamnik građen da prima male signale mjerene mikrovoltima.

ANTENA - Ova komponenta je uređaj koji zrači energiju u zračni prostor te sakuplja RF energiju tokom prijemnog vremena.

Glavna funkcija antene je da oblikuje odašiljani snop , tako da se zračena energija koncentrira u željeni smjer zračnog prostora.

RECEIVER - (prijemnik) - Ova komponenta spaja se na sklopku.Tokom prijemnog vremena, ako se koji eho vratio, isti će biti pojačan , konvertiran sa visoke frekvencije u IF frekvenciju, te tada dalje reduciran na video signal koji će se prikazati na pokazivaču.

Prijemnik je obično vrlo osjetljiv na primanje i pojačati će signale koji su u razmjerima mikrovolta, a u isto vrijeme pokušavati će reducirati neželjene smetnje ili signale šuma. To se zove odnos signal – šum.

INDICATOR – (radarski pokazivač)-koji se također zove PPI.

Ova komponenta prima video signale iz prijemnika i smješta ih na pokazivač na mjesta koja odgovaraju stvarnoj poziciji mete po dometu i azimutu. Sinkronizira se radarskim triggerom (okidačem), a podešava se na pokazivač u odnosu na sjever odnosno relativni sjever. Također ima kontrole za SWEEP i osjetljivost mete.

NAPAJANJE - Ova komponenta opskrbljuje svim naponima (AC-DC) te strujama koje trebaju radarskom sustavu.Za normalan rad radar je prikopčan na AC izvor unutar radarske postaje ili vanjski izvor (agregat).

FREKVENCIJA

Kada biste mogli zamrznuti radio val i vidjeti njegova polja , otkrili biste naponska polja (E) i magnetska polja (H).

Ova polja pozicionirana su pod pravim kutevima jedan od drugog.Kako njhova polja padaju prema nuli , nihovo se polje polarizacije preokreće.

Kako RF val prolazi kraj objekta , njegov intenzitet se povećava i smanjuje u ciklusu kako val prolazi poput plutače u moru koje se diže i spušta.

VALNA DULJINA

Danjašnji radari rade na ekstremno visokim frekvencijama od nekoliko megaherca pa do 300 000 000 megaherca.

Kada govorimo o radarskim radnim frekvencijama , često koristimo izraz valna duljina >>brzina svjetlosti pomnožena sa frekvencijom.

Simbol za valnu duljinu je grčko slovo lambda.Većina radara rade na frekvencijama između nekoliko stotina MHz pa do 100 000 MHz.Postoje neki specijalni radari koji koriste ekstremno niske frekvencije , tako da se njihovi RF signali mogu odbiti od gornjeg djela atmosfere , te na taj način otkrivati ciljeve tisućama kilometara daleko.Što je veća frekvencija to je manja mogućnost odbijanja od atmosfere.

Kod satelitskih komunikacija , signal sa zemlje je visoko fokusiran , te usmjeruje svoj snop na točnu poziciju u svemiru gdje je lociran satelit.

NOSEĆA FREKVENCIJA

Izbor određene predajne frekvencije određuje se mnogim faktrorima :

1 > tip oscilatora

2 > tražena snaga

3 > traženi domet

4 > željeni smjer

Što je veća frekvencija kraća je valna duljina.

Sa fiksnom veličinom antene , efektivni prikaz je veći pri većim frekvencijama nago manjim.

Primjer :

Ako antena ima 300 cm duljinu , i prijemna frekvencija je 3 GHz , tada 30 tada će 30 valnih duljina presjecati antenu i inducirati određen nivo napona.

Ako je prijemna frekvencija 10 GHz , tada će 100 valnih duljina presjecati antenu i inducirati veći napon, sa povečanjem od 3,3 : 1.

Pri proizvodnji radara treba paziti na niz potrebnih faktora poput :

1—TIP ANTENE

2—OBLIK ANTENE

3—VELIČINA ANTENE

4—BROJ OKRETAJA ANTENE

5—IMPULSNA VRŠNA SNAGA

6—ŠIRINA IMPULSA

7—OMJER PONAVLJANJA

8—MAKSIMALNI DOMET

9—RAZLUČIVOST PO DALJINI

10—RAZLUČIVOST PO AZIMUTU

11—OSJETLJIVOST PRIJEMNIKA

13—FREKVENCIJA

14--ZAHTIJEVI PO NAPAJANJU

15—OKOLINA

16—MOGUĆNOST ANTENSKOG POJAČANJA

RAZLUČIVANJE ILI REZOLUCIJA

Razlučivost je mogućnost razdvajanja dviju meta koje koje na očigled zauzimaju isti zračni prostor.

Ako su dvije mete u istom azimutu ali različitim udaljenostima, biti će primljena dva različita odraza.Ta dva odraza doći će u različitim vremenima , a svaki dolaz biti će određen specifičnim dometom te mete.

Da bi se razdvojila dva odraza , potrebno je da drugi odraz dođe poslije prvog.

Široki predajni impuls proizvešće široki prijemni impuls.

Što je uži predajni impuls , dvije bliske mete će ipak biti detektirane individualno.

Najmanja udaljenost na kojoj se može detektirati meta, zove se rezolucija odnosno razlučivost po daljini ili dometu radarskog sustava.

Meta koja je bliža od rezolucije dometa, pojaviti će se kao jedna meta.

Rezolucija azimuta ovisna je od veličine snopa gledano horizontalno i vrlo je poželjno imati horizontalno mali snop.

Visinska rezolucija ili razlučivost također je ovisna o veličini snopa gledano uspravno , a također je poželjno imati visinski mali snop.

SNAGA

Snaga koja se odašilje tokom impulsa zove se vršna snaga.

Kada bi predajnik radio stalno, tražio bi puno manju predaju za istu količinu RF energije.

To se zove prosječna snaga.

MAKSIMALNI DOMET

Mete koje se nalaze na većem dometu ne mogu se vidjeti.Također u većini slučajeva postoji i visinsko ograničenje od otprilike 20 km.

VRIJEME PONAVLJANJA IMPULSA

Pulse repetition time PRT je vrijeme intervala impulsa koje je recipročno prema PRF a mjeri se u hercima.

ŠIRINA IMPULSA

Širina impulsa emitiranog snopa određuje maksimalni domet na kojem se mogu primiti odrazi mete.

To je zbog toga što ne možemo primiti signal za vrijeme emitiranja impulsa (u to vrijeme prijemnik je zatvoren ).

FREKVENCIJA PONAVLJANJA IMPULSA

Elektromagnetska energija odaslana iz impulsnog radara odašilje u formi kratih izbačaja energije koja se zove impulsi.

Pulse repetition frequency PRF je broj odašiljanih impulsa u sekundi.Potrebno je dobiti odraz prije slijedećeg odašiljanog impulsa da bi dobili što točniju radarsku sliku.