Kita dapat melihat pelbagai objek di seluruh dunia. Begitu juga, pengesanan dan jarak radio seperti radar digunakan untuk membantu juruterbang ketika terbang melalui kabus kerana juruterbang tidak dapat mengetahui di mana mereka melakukan perjalanan. Radar yang digunakan di kapal terbang mirip dengan lampu suluh yang berfungsi dengan gelombang radio sebagai ganti cahaya. Kapal terbang menghantar isyarat radar yang berkedip dan mendengar sebarang petunjuk mengenai isyarat itu dari objek berdekatan. Setelah indikasi diperhatikan, maka kapal terbang mengenal pasti sesuatu sudah hampir & ia menggunakan masa yang diperlukan untuk mendapatkan petunjuk untuk mengetahui sejauh mana jaraknya. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan mengenai Radar dan cara kerjanya.

Siapa yang Menciptakan Radar?

Sama seperti beberapa penemuan, sistem radar tidak mudah memberi penghargaan kepada seseorang individu kerana ini adalah hasil kerja awal mengenai sifat elektromagnetik sinaran untuk kebolehcapaian banyak peranti elektronik. Persoalan yang menjadi perhatian utama lebih rumit oleh penyembunyian privasi tentera di mana teknik-teknik lokasi radio diperiksa di negara-negara yang berlainan pada hari-hari awal Perang Dunia II.

Penulis ulasan ini akhirnya menyimpulkan bahawa apabila sistem radar adalah kes penciptaan langsung yang jelas, catatan Robert Watson-Watt mengenai Pengesanan & Lokasi Pesawat oleh Kaedah Radio diterbitkan segera 50 tahun yang lalu. Oleh itu, ia adalah penerbitan bersendirian yang paling penting dalam bidang ini. Pencapaian Britain dalam pertempuran Britain memperuntukkan banyak pengembangan sistem radar yang merangkumi pertumbuhan teknikal dengan kemungkinan operasi.

Apa itu Sistem Radar?

RADAR bermaksud Pengesanan Radio dan Sistem Ranging. Ini pada dasarnya adalah sistem elektromagnetik yang digunakan untuk mengesan lokasi dan jarak objek dari titik di mana RADAR diletakkan. Ia berfungsi dengan memancarkan tenaga ke angkasa dan memantau sinaran gema atau pantulan dari objek. Ia beroperasi di rangkaian UHF dan gelombang mikro.

Radar adalah sensor elektromagnetik, digunakan untuk melihat, mengesan, mencari, dan mengenal pasti objek yang berlainan pada jarak tertentu. Dengan berfungsi radar, ia menghantar tenaga elektromagnetik ke arah sasaran untuk memerhatikan gema dan pulangan daripadanya. Di sini sasarannya tidak lain hanyalah kapal, pesawat terbang, badan astronomi, kenderaan automotif, kapal angkasa, hujan, burung, serangga, dan lain-lain. Daripada melihat lokasi dan halaju sasaran, kadangkala ia juga memperoleh bentuk dan ukurannya.

Objektif utama radar dibandingkan dengan alat penginderaan inframerah dan optik adalah untuk mencari sasaran yang jauh dalam keadaan iklim yang sukar & menentukan jarak, jarak, hingga ketepatan. Radar mempunyai pemancar tersendiri yang terkenal sebagai sumber pencahayaan untuk meletakkan sasaran. Secara amnya, ia berfungsi di kawasan gelombang mikro spektrum elektromagnetik yang dikira dalam hertz apabila frekuensi meluas dari 400 MHz hingga 40 GHz. Komponen penting yang digunakan dalam radar

Radar mengalami perkembangan yang cepat selama tahun 1930-an hingga 40-an untuk memenuhi keperluan ketenteraan. Ia masih digunakan secara meluas melalui angkatan bersenjata, di mana sahaja beberapa kemajuan teknologi telah dicapai. Secara bersamaan, radar juga digunakan dalam aplikasi sipil terutama dalam mengendalikan lalu lintas udara, pengamatan cuaca, navigasi kapal, lingkungan, penginderaan dari daerah terpencil, pengamatan planet, pengukuran kecepatan dalam aplikasi industri, pengawasan ruang, penegakan hukum, dll.

Prinsip Kerja

The prinsip kerja radar sangat sederhana kerana ia menghantar daya elektromagnetik serta menguji tenaga yang dikembalikan ke sasaran. Sekiranya isyarat yang dikembalikan diterima semula pada kedudukan sumbernya, maka halangan adalah dalam cara penghantaran. Ini adalah prinsip kerja radar.

Asas Radar

Sistem RADAR umumnya terdiri dari pemancar yang menghasilkan isyarat elektromagnetik yang dipancarkan ke angkasa oleh antena. Apabila isyarat ini menyerang objek, ia akan dipantulkan atau dipancarkan kembali ke banyak arah. Sinyal pantulan atau gema ini diterima oleh antena radar yang memberikannya kepada penerima, di mana ia diproses untuk menentukan statistik geografi objek.

Julat ditentukan dengan mengira masa yang diambil oleh isyarat untuk bergerak dari RADAR ke sasaran dan kembali. Lokasi sasaran diukur dalam sudut, dari arah isyarat gema amplitud maksimum, antena menunjuk ke. Untuk mengukur jarak dan lokasi objek bergerak, Doppler Effect digunakan.

Bahagian penting dalam sistem ini merangkumi yang berikut.

Pemancar: Ia boleh menjadi penguat daya seperti Klystron, Traveling Wave Tube, atau pengayun kuasa seperti Magnetron. Isyarat pertama kali dihasilkan menggunakan penjana bentuk gelombang dan kemudian diperkuat dalam penguat kuasa.
Panduan Gelombang: Pandu gelombang adalah saluran penghantaran untuk penghantaran isyarat RADAR.
Antena: Antena yang digunakan boleh berupa reflektor parabola, susunan satah, atau susunan bertahap yang dikendalikan secara elektronik.
Duplekser: Duplekser membolehkan antena digunakan sebagai pemancar atau penerima. Ini boleh menjadi alat gas yang akan menghasilkan litar pintas pada input ke penerima ketika pemancar berfungsi.
Penerima: Ia boleh menjadi penerima superheterodyne atau penerima lain yang terdiri daripada pemproses untuk memproses isyarat dan mengesannya.
Keputusan Ambang: Output penerima dibandingkan dengan ambang untuk mengesan kehadiran objek apa pun. Sekiranya output berada di bawah ambang batas, kehadiran bunyi dianggap.

Bagaimana Radar menggunakan Radio?

Setelah radar diletakkan di atas kapal atau pesawat, maka ia memerlukan sekumpulan komponen penting yang serupa untuk menghasilkan isyarat radio, menghantarnya ke angkasa dan menerimanya melalui sesuatu, dan akhirnya memaparkan maklumat untuk memahaminya. Magnetron adalah salah satu jenis peranti yang digunakan untuk menghasilkan isyarat radio yang digunakan melalui radio. Isyarat ini serupa dengan isyarat cahaya kerana bergerak pada kelajuan yang sama tetapi isyaratnya lebih panjang dengan frekuensi yang lebih sedikit.

Panjang gelombang isyarat cahaya adalah 500 nanometer, sedangkan isyarat radio yang digunakan oleh radar biasanya berkisar antara sentimeter hingga meter. Dalam spektrum elektromagnetik, kedua-dua isyarat seperti radio dan cahaya dibuat dengan reka bentuk tenaga magnet dan elektrik yang berubah-ubah di seluruh udara. Magnetron dalam radar menghasilkan gelombang mikro sama dengan ketuhar gelombang mikro. Jurang utama adalah bahawa magnetron dalam radar harus menghantar isyarat beberapa batu, bukan hanya jarak kecil, jadi lebih kuat dan jauh lebih besar.

Setiap kali isyarat radio dihantar, maka antena berfungsi sebagai pemancar untuk memancarkannya ke udara. Secara amnya, bentuk antena dibengkokkan sehingga memfokuskan isyarat menjadi isyarat tepat dan sempit namun antena radar juga berputar sehingga mereka dapat melihat tindakan di kawasan yang luas.

Isyarat radio bergerak keluar dari antena dengan kelajuan 300,000 km sesaat sehingga mereka menyerang sesuatu dan sebahagiannya kembali ke antena. Dalam sistem radar, terdapat alat penting iaitu duplekser. Peranti ini digunakan untuk membuat antena berubah dari sisi ke sisi di antara pemancar & penerima.

Jenis Radar

Terdapat pelbagai jenis radar yang merangkumi yang berikut.

Radar Bistatik

Jenis sistem radar ini merangkumi pemancar Tx & penerima Rx yang dibahagikan melalui jarak yang bersamaan dengan jarak objek yang dianggarkan. Pemancar & penerima yang berada pada posisi yang serupa disebut radar monastik sedangkan permukaan jarak jauh ke udara & perkakasan ketenteraan udara ke udara menggunakan radar bistatik.

Radar Doppler

Ini adalah jenis radar khas yang menggunakan Doppler Effect untuk menghasilkan halaju data mengenai sasaran pada jarak tertentu. Ini dapat diperoleh dengan mengirimkan isyarat elektromagnetik ke arah objek sehingga dapat menganalisis bagaimana tindakan objek tersebut mempengaruhi frekuensi isyarat yang dikembalikan.

Perubahan ini akan memberikan pengukuran yang sangat tepat untuk komponen radial halaju objek dalam hubungannya dengan radar. Aplikasi radar ini melibatkan industri yang berbeza seperti meteorologi, penerbangan, penjagaan kesihatan, dll.

Radar Monopulse

Sistem radar jenis ini membandingkan isyarat yang diperoleh menggunakan denyut radar tertentu di sebelahnya dengan membezakan isyarat seperti yang diperhatikan dalam banyak arah sebaliknya polarisasi. Jenis radar monopulse yang paling kerap adalah radar pengimbasan kerucut. Radar jenis ini menilai kembali dari dua cara untuk mengukur kedudukan objek secara langsung. Perlu diketahui bahawa radar yang dikembangkan pada tahun 1960 adalah radar monopulse.

Radar Pasif

Radar jenis ini terutama dirancang untuk memperhatikan dan mengikuti sasaran melalui memproses petunjuk dari pencahayaan di sekitarnya. Sumber-sumber ini merangkumi isyarat komunikasi dan juga siaran komersial. Pengkategorian radar ini boleh dilakukan dalam kategori radar bistatik yang sama.

Radar Instrumentasi

Radar ini direka untuk menguji pesawat, peluru berpandu, roket, dan lain-lain. Mereka memberikan maklumat yang berbeza termasuk ruang, kedudukan, dan masa baik dalam analisis pasca pemprosesan & masa nyata.

Radar Cuaca

Ini digunakan untuk mengesan arah dan cuaca dengan menggunakan isyarat radio melalui polarisasi melingkar atau mendatar. Pemilihan frekuensi radar cuaca terutama bergantung pada kompromi prestasi antara pelemahan dan juga pemendakan kerpasan sebagai akibat dari wap air atmosfera. Beberapa jenis radar terutama dirancang untuk menggunakan pergeseran Doppler untuk mengira kelajuan angin dan juga dual-polarisasi untuk mengenali jenis hujan.

Pemetaan Radar

Radar ini terutama digunakan untuk memeriksa kawasan geografi yang besar untuk aplikasi penginderaan jauh & geografi. Hasil daripada radar bukaan sintetik, radar ini terhad kepada sasaran yang tidak bergerak. Terdapat beberapa sistem radar tertentu yang digunakan untuk mengesan manusia setelah tembok yang lebih berbeza dibandingkan dengan sistem yang terdapat dalam bahan binaan.

Radar Navigasi

Umumnya, ini sama dengan mencari radar tetapi, ia tersedia dengan panjang gelombang kecil yang mampu meniru dari tanah & dari batu. Ini biasanya digunakan pada kapal komersial dan juga kapal terbang jarak jauh. Terdapat radar navigasi yang berbeza seperti radar laut yang biasanya diletakkan di atas kapal untuk mengelakkan perlanggaran dan juga tujuan navigasi.

RADAR berdenyut

RADAR berdenyut menghantar denyutan daya tinggi dan frekuensi tinggi ke arah objek sasaran. Ia kemudian menunggu isyarat gema dari objek sebelum denyutan lain dihantar. Julat dan resolusi RADAR bergantung pada frekuensi pengulangan nadi. Ia menggunakan kaedah shift Doppler.

Prinsip RADAR mengesan objek bergerak menggunakan pergeseran Doppler berfungsi pada kenyataan bahawa isyarat gema dari objek pegun berada dalam fasa yang sama dan oleh itu dibatalkan sementara isyarat gema dari objek bergerak akan mengalami beberapa perubahan fasa. Radar ini dikelaskan kepada dua jenis.

Pulse-Doppler

Ia menghantar frekuensi pengulangan nadi yang tinggi untuk mengelakkan kesamaran Doppler. Sinyal yang dihantar dan isyarat echo yang diterima dicampurkan dalam alat pengesan untuk mendapatkan pergeseran Doppler dan isyarat perbezaan disaring menggunakan penapis Doppler di mana isyarat bunyi yang tidak diingini ditolak.

Gambarajah Blok Pulsed Doppler RADAR

Petunjuk Sasaran Bergerak

Ia menghantar frekuensi pengulangan nadi rendah untuk mengelakkan kesamaran jarak jauh. Dalam sistem MTI RADAR, isyarat gema yang diterima dari objek diarahkan ke arah pengadun, di mana ia dicampur dengan isyarat dari pengayun tempatan yang stabil (STALO) untuk menghasilkan isyarat IF.

Isyarat IF ini diperkuat dan kemudian diberikan kepada pengesan fasa di mana fasa dibandingkan dengan fasa isyarat dari Coherent Oscillator (COHO) dan isyarat perbezaan dihasilkan. Isyarat koheren mempunyai fasa yang sama dengan isyarat pemancar. Isyarat koheren dan isyarat STALO dicampurkan dan diberikan kepada penguat kuasa yang dihidupkan dan dimatikan menggunakan modulator nadi.

Radar MTI

Gelombang Berterusan

Gelombang berterusan RADAR tidak mengukur jarak sasaran tetapi kadar perubahan julat dengan mengukur pergeseran Doppler dari isyarat kembali. Dalam sinaran elektromagnetik CW RADAR dipancarkan dan bukannya denyutan. Ia pada dasarnya digunakan untuk pengukuran kelajuan .

Isyarat RF dan isyarat IF dicampurkan dalam tahap pengadun untuk menghasilkan frekuensi pengayun tempatan. Sinyal RF kemudian dihantar isyarat dan isyarat yang diterima oleh antena RADAR terdiri daripada frekuensi RF ditambah dengan frekuensi pergeseran Doppler. Isyarat yang diterima dicampurkan dengan frekuensi pengayun tempatan pada peringkat campuran kedua untuk menghasilkan isyarat frekuensi IF.

Isyarat ini dikuatkan dan diberikan ke tahap campuran ketiga di mana ia dicampurkan dengan isyarat IF untuk mendapatkan isyarat dengan frekuensi Doppler. Frekuensi Doppler atau pergeseran Doppler ini memberikan kadar perubahan julat sasaran dan dengan itu halaju sasaran diukur.

Rajah Blok yang Menunjukkan CW RADAR

Persamaan Julat Radar

Terdapat pelbagai jenis versi yang tersedia untuk persamaan jarak radar. Di sini, persamaan berikut adalah salah satu jenis asas untuk satu-satunya sistem antena. Apabila objek dianggap berada di tengah-tengah isyarat antena, maka jarak pengesanan radar tertinggi dapat ditulis sebagai

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

‘Pt’ = Menghantar kuasa

‘Pmin’ = Isyarat minimum yang dapat dikesan

‘Λ’ = Menghantar panjang gelombang

“kaedah penukaran heksadesimal hingga binari ”

‘Σ’ = Keratan rentas radar sasaran

‘Fo’ = Kekerapan dalam Hz

‘G’ = Keuntungan antena

‘C’ = Kelajuan cahaya

Dalam persamaan di atas, pemboleh ubahnya stabil serta bergantung pada radar selain daripada sasaran seperti RCS. Urutan daya penghantaran adalah 1 mW (0 dBm) & keuntungan antena kira-kira 100 (20 dB) untuk ERP (kuasa terpancar yang cekap) 20 dBm (100 mW). Urutan isyarat yang paling tidak ketara adalah picowatt dan RCS untuk kenderaan mungkin 100 meter persegi.

Jadi, ketepatan persamaan jarak radar akan menjadi data input. Pmin (isyarat minimum yang ketara) bergantung terutamanya pada lebar jalur penerima (B), F (angka kebisingan), T (suhu) & nisbah S / N yang diperlukan (nisbah isyarat-ke-bunyi).

Penerima dengan lebar jalur yang sempit akan lebih responsif berbanding dengan penerima BW yang luas. Angka kebisingan dapat didefinisikan kerana ini adalah perhitungan berapa banyak suara yang dapat disumbangkan oleh penerima terhadap suatu isyarat. Apabila angka kebisingan lebih rendah maka kebisingan akan semakin kurang yang disumbangkan oleh peranti. Apabila suhu meningkat, ia akan mempengaruhi kepekaan penerima melalui kebisingan input yang meningkat.

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

Dari persamaan di atas,

‘Pmin’ adalah isyarat yang paling tidak dapat dikesan

‘K’ adalah pemalar Boltzmann seperti 1,38 x 10-23 (Watt * saat / ° Kelvin)

‘T’ adalah suhu (° Kelvin)

‘B’ adalah lebar jalur penerima (Hz)

‘F’ adalah Rajah Kebisingan (dB), Faktor Kebisingan (nisbah)

(S / N) min = Nisbah S / N Kurang

Kuasa bunyi termal i / p yang tersedia boleh berkadar dengan kTB di mana 'k' adalah pemalar Boltzmann, 'T' adalah suhu dan 'B' adalah lebar jalur bunyi penerima dalam hertz.

T = 62.33 ° F atau 290 ° K

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Persamaan julat radar di atas dapat ditulis untuk daya yang diterima seperti rangkaian fungsi untuk daya transmisi yang disediakan, penambahan antena, RCS & panjang gelombang.

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

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Dari persamaan di atas,

‘Prec’ adalah kekuatan yang diterima

‘Pt’ adalah daya penghantaran

‘Fo’ adalah frekuensi penghantaran

'Λ' adalah panjang gelombang penghantaran

‘G’ adalah penambahan antena

‘Σ’ adalah keratan rentas radar

‘R’ adalah julat

‘C’ adalah kelajuan cahaya

Permohonan

The aplikasi radar sertakan perkara berikut.

Aplikasi Ketenteraan

Ia mempunyai 3 aplikasi utama dalam Tentera:

Dalam pertahanan udara, digunakan untuk pengesanan sasaran, pengenalan sasaran, dan kontrol senjata (mengarahkan senjata ke sasaran yang dilacak).
Dalam sistem peluru berpandu untuk memandu senjata.
Mengenal pasti lokasi musuh di peta.

Kawalan trafik udara

Ia mempunyai 3 aplikasi utama dalam kawalan Lalu Lintas Udara:

Untuk mengawal lalu lintas udara berhampiran lapangan terbang. Air Surveillance RADAR digunakan untuk mengesan dan menampilkan kedudukan pesawat di terminal lapangan terbang.
Untuk memandu pesawat mendarat dalam cuaca buruk menggunakan Precision Approach RADAR.
Untuk mengimbas permukaan lapangan terbang untuk kedudukan pesawat dan kenderaan darat

Pemantauan Jauh

Ini dapat digunakan untuk mengamati apakah atau mengamati posisi planet dan memantau es laut untuk memastikan jalan yang lancar untuk kapal.

“gambarajah litar cahaya Krismas yang diketuai ”

Kawalan Lalu Lintas Darat

Ia juga dapat digunakan oleh polis trafik untuk menentukan kelajuan kenderaan, mengawal pergerakan kenderaan dengan memberikan peringatan tentang kehadiran kenderaan lain atau halangan lain di belakangnya.

Ruang

Ia mempunyai 3 aplikasi utama