Radar é um conjunto de métodos científicos e meios técnicos utilizados para determinar as coordenadas e características de um objeto por meio de ondas de rádio. O objeto sob investigação é muitas vezes referido como um alvo de radar (ou simplesmente um alvo).
Princípio do radar
Equipamentos e instalações de rádio projetados para executar tarefas de radar são chamados de sistemas ou dispositivos de radar (radar ou radar). Os fundamentos do radar são baseados nos seguintes fenômenos físicos e propriedades:
- No meio de propagação, ondas de rádio, encontrando objetos com diferentes propriedades elétricas, são espalhadas sobre eles. A onda refletida do alvo (ou sua própria radiação) permite que os sistemas de radar detectem e identifiquem o alvo.
- Em longas distâncias, a propagação das ondas de rádio é considerada retilínea, com velocidade constante em um meio conhecido. Esta suposição torna possível medir o alcance do alvo e suas coordenadas angulares (com um certo erro).
- Com base no efeito Doppler, a frequência do sinal refletido recebido calcula a velocidade radial do ponto de radiaçãoem relação ao RLU.
Histórico
A capacidade de reflexão das ondas de rádio foi apontada pelo grande físico G. Hertz e pelo engenheiro elétrico russo A. S. Popov no final do século XIX. De acordo com uma patente datada de 1904, o primeiro radar foi criado pelo engenheiro alemão K. Hulmeier. O dispositivo, que ele chamou de telemobiloscópio, foi usado em navios que sulcavam o Reno. Em conexão com o desenvolvimento da tecnologia da aviação, o uso do radar parecia muito promissor como elemento de defesa aérea. A pesquisa nesta área foi conduzida por especialistas de vários países do mundo.
Em 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, pesquisador do LEFI (Instituto Eletrofísico de Leningrado), descreveu o princípio básico do radar em seus trabalhos. Ele, em colaboração com os colegas B. K. Shembel e V. V. Tsimbalin no verão de 1934 demonstrou um protótipo de instalação de radar que detectou um alvo a uma altitude de 150 m a uma distância de 600 m.
Tipos de radar
A natureza da radiação eletromagnética do alvo nos permite falar de vários tipos de radar:
- O radar passivo explora sua própria radiação (térmica, eletromagnética, etc.) que gera alvos (foguetes, aeronaves, objetos espaciais).
- Ativo com uma resposta ativa é realizado se o objeto estiver equipado com seu próprio transmissor e interação com eleocorre de acordo com o algoritmo "solicitação - resposta".
- Ativo com resposta passiva envolve o estudo do sinal de rádio secundário (refletido). A estação de radar neste caso consiste em um transmissor e um receptor.
- Radar semi-ativo é um caso especial de ativo, no caso em que o receptor da radiação refletida está localizado fora do radar (por exemplo, é um elemento estrutural de um míssil teleguiado).
Cada espécie tem suas próprias vantagens e desvantagens.
Métodos e equipamentos
Todos os meios de radar de acordo com o método utilizado são divididos em radares de radiação contínua e pulsada.
Os primeiros contêm um transmissor e um receptor de radiação, atuando simultaneamente e continuamente. De acordo com este princípio, foram criados os primeiros dispositivos de radar. Um exemplo de tal sistema é um rádio altímetro (um dispositivo de aeronave que determina a distância de uma aeronave da superfície da Terra) ou um radar conhecido por todos os motoristas para determinar a velocidade de um veículo.
No método pulsado, a energia eletromagnética é emitida em pulsos curtos dentro de alguns microssegundos. Após gerar um sinal, a estação funciona apenas para recepção. Após capturar e registrar as ondas de rádio refletidas, o radar transmite um novo pulso e os ciclos se repetem.
Modos de operação do radar
Existem dois modos principais de operação de estações e dispositivos de radar. A primeira é a digitalização do espaço. É realizado de acordo com um rigorososistema. Com uma revisão sequencial, o movimento do feixe do radar pode ser de natureza circular, espiral, cônica, setorial. Por exemplo, um conjunto de antenas pode girar lentamente em um círculo (em azimute) enquanto varre simultaneamente em elevação (inclinando para cima e para baixo). Com varredura paralela, a revisão é realizada por um feixe de feixes de radar. Cada um tem seu próprio receptor, vários fluxos de informação estão sendo processados ao mesmo tempo.
Modo de rastreamento implica uma diretividade constante da antena para o objeto selecionado. Para girá-lo, de acordo com a trajetória de um alvo em movimento, são usados sistemas especiais de rastreamento automatizado.
Algoritmo para determinar o alcance e a direção
A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas na atmosfera é de 300 mil km/s. Portanto, conhecendo o tempo gasto pelo sinal de transmissão para percorrer a distância da estação até o alvo e vice-versa, fica fácil calcular a distância do objeto. Para isso, é necessário registrar com precisão o tempo de envio do pulso e o momento de recebimento do sinal refletido.
Para obter informações sobre a localização do alvo, é utilizado um radar altamente direcional. A determinação do azimute e elevação (elevação ou elevação) de um objeto é feita por uma antena de feixe estreito. Os radares modernos utilizam arranjos de antenas em fases (PAR) para isso, capazes de definir um feixe mais estreito e caracterizados por uma alta velocidade de rotação. Como regra, o processo de varredura do espaço é realizado por pelo menos dois feixes.
Parâmetros principais do sistema
Deas características táticas e técnicas dos equipamentos dependem em grande parte da eficiência e qualidade das tarefas.
Os indicadores táticos do radar incluem:
- Visualize a área limitada pelo alcance mínimo e máximo de detecção do alvo, azimute permitido e ângulos de elevação.
- Resolução em alcance, azimute, elevação e velocidade (a capacidade de determinar os parâmetros de alvos próximos).
- Precisão da medição, que é medida pela presença de erros grosseiros, sistemáticos ou aleatórios.
- Imunidade de ruído e confiabilidade.
- O grau de automação para extrair e processar o fluxo de dados de entrada.
Características táticas específicas são estabelecidas ao projetar dispositivos através de certos parâmetros técnicos, incluindo:
- frequência da portadora e modulação das oscilações geradas;
- padrões de antena;
- poder dos dispositivos de transmissão e recepção;
- Dimensões gerais e peso do sistema.
Em serviço
Radar é uma ferramenta universal amplamente utilizada nas forças armadas, na ciência e na economia nacional. As áreas de uso estão em constante expansão devido ao desenvolvimento e aprimoramento de meios técnicos e tecnologias de medição.
O uso de radar na indústria militar nos permite resolver as importantes tarefas de revisão e controle do espaço, detectando alvos móveis aéreos, terrestres e aquáticos. Semradares, é impossível imaginar equipamentos servindo para suporte de informações de sistemas de navegação e sistemas de controle de tiros.
Radar militar é o componente central do sistema de alerta de mísseis estratégicos e defesa antimísseis integrada.
Radioastronomia
Enviadas da superfície da Terra, as ondas de rádio também são refletidas de objetos no espaço próximo e distante, bem como de alvos próximos à Terra. Muitos objetos espaciais não puderam ser totalmente investigados apenas com o uso de instrumentos ópticos, e apenas o uso de métodos de radar em astronomia possibilitou obter informações ricas sobre sua natureza e estrutura. O radar passivo para exploração lunar foi usado pela primeira vez por astrônomos americanos e húngaros em 1946. Na mesma época, sinais de rádio do espaço também foram recebidos acidentalmente.
Nos radiotelescópios modernos, a antena receptora tem a forma de uma grande tigela esférica côncava (como o espelho de um refletor óptico). Quanto maior o seu diâmetro, mais fraco será o sinal que a antena poderá receber. Muitas vezes, os radiotelescópios funcionam de maneira complexa, combinando não apenas dispositivos localizados próximos uns dos outros, mas também localizados em diferentes continentes. Entre as tarefas mais importantes da radioastronomia moderna está o estudo de pulsares e galáxias com núcleos ativos, o estudo do meio interestelar.
Uso Civil
Na agricultura e silvicultura, radardispositivos são indispensáveis para obter informações sobre a distribuição e densidade das massas vegetais, estudar a estrutura, parâmetros e tipos de solos e detecção oportuna de incêndios. Em geografia e geologia, o radar é usado para realizar trabalhos topográficos e geomorfológicos, determinar a estrutura e composição de rochas e procurar depósitos minerais. Em hidrologia e oceanografia, métodos de radar são usados para monitorar o estado das principais hidrovias do país, neve e cobertura de gelo e mapear o litoral.
Radar é um assistente indispensável para meteorologistas. O radar pode descobrir facilmente o estado da atmosfera a uma distância de dezenas de quilômetros e, analisando os dados obtidos, é feita uma previsão das mudanças nas condições climáticas em uma determinada área.
Perspectivas de desenvolvimento
Para uma estação de radar moderna, o principal critério de avaliação é a relação entre eficiência e qualidade. Eficiência refere-se às características generalizadas de desempenho do equipamento. Criar um radar perfeito é uma tarefa complexa de engenharia e científica e técnica, cuja implementação só é possível com o uso das mais recentes conquistas em eletromecânica e eletrônica, informática e tecnologia de computadores, energia.
De acordo com as previsões de especialistas, em um futuro próximo, as principais unidades funcionais de estações de vários níveis de complexidade e finalidade serão phased arrays ativos de estado sólido (phased antena arrays), que convertem sinais analógicos em digitais. DesenvolvimentoO complexo de computadores automatizará totalmente o controle e as funções básicas do radar, proporcionando ao usuário final uma análise abrangente das informações recebidas.
