Stesen radar: sejarah dan prinsip operasi asas

Perang moden adalah pantas dan pantas. Seringkali pemenang dalam peperangan adalah yang pertama yang dapat mengesan ancaman berpotensi dan bertindak balas dengan secukupnya. Selama lebih dari tujuh puluh tahun, kaedah radar berdasarkan pelepasan gelombang radio dan pendaftaran pantulan mereka dari pelbagai objek telah digunakan untuk mencari musuh di darat, laut dan udara. Peranti yang menghantar dan menerima isyarat tersebut dipanggil stesen radar (radar) atau radar.

Istilah "radar" adalah singkatan bahasa Inggeris (pengesanan radio dan berkisar), yang dilancarkan pada tahun 1941, tetapi telah lama menjadi kata yang merdeka dan memasuki kebanyakan bahasa di dunia.

Penciptaan radar ini tentunya merupakan peristiwa penting. Dunia moden sukar dibayangkan tanpa stesen radar. Mereka digunakan dalam penerbangan, dalam pengangkutan laut, dengan bantuan cuaca radar yang diramalkan, pelanggar peraturan lalu lintas dikesan, permukaan bumi diimbas. Sistem radar (RLK) telah menemui aplikasi mereka dalam industri angkasa dan sistem navigasi.

Walau bagaimanapun, radar paling banyak digunakan dalam hal ehwal ketenteraan. Harus dikatakan bahawa teknologi ini pada asalnya diciptakan untuk keperluan ketenteraan dan mencapai tahap pelaksanaan praktikal tepat sebelum permulaan Perang Dunia Kedua. Semua negara terbesar yang terlibat dalam konflik ini secara aktif (dan tidak tanpa hasil) menggunakan radar untuk peninjauan dan pengesanan kapal dan pesawat musuh. Ia adalah selamat untuk mengatakan bahawa penggunaan radar memutuskan hasil beberapa pertempuran ikonik di Eropah dan di teater Pasifik permusuhan.

Hari ini, radar digunakan untuk menyelesaikan pelbagai tugas ketenteraan yang sangat luas, dari mengesan peluncuran peluru berpandu balistik antar benua ke peninjauan artileri. Setiap pesawat, helikopter, kapal perang mempunyai kompleks radar sendiri. Radar adalah asas sistem pertahanan udara. Kompleks radar terbaru dengan array antena yang berperingkat akan dipasang pada tangki Rusia "Armata" yang menjanjikan. Secara amnya, kepelbagaian radar moden sangat mengagumkan. Ini adalah peranti yang sama sekali berbeza, yang berbeza dengan saiz, ciri dan tujuan.

Ia adalah selamat untuk mengatakan bahawa hari ini Rusia adalah salah satu pemimpin dunia yang diiktiraf dalam pembangunan dan pengeluaran stesen radar. Walau bagaimanapun, sebelum kita bercakap tentang trend dalam pembangunan sistem radar, beberapa kata harus dikatakan mengenai prinsip-prinsip operasi radar, serta mengenai sejarah sistem radar.

Bagaimana cara kerja radar

Lokasi adalah satu kaedah (atau proses) menentukan lokasi sesuatu. Oleh itu, radiolokasi adalah satu kaedah untuk mengesan objek atau objek di ruang angkasa menggunakan gelombang radio, yang dipancarkan dan diterima oleh peranti yang dipanggil radar atau radar.

Prinsip fizikal operasi radar utama atau pasif agak mudah: ia memancarkan gelombang radio ke angkasa, yang dipantulkan dari objek sekitarnya dan kembali ke dalam bentuk isyarat yang dipantulkan. Menganalisa mereka, radar dapat mengesan objek pada titik tertentu di angkasa, dan juga untuk menunjukkan ciri-ciri utamanya: kelajuan, ketinggian, saiz. Mana-mana radar adalah peranti kejuruteraan radio kompleks yang terdiri daripada banyak komponen.

Komposisi mana-mana radar termasuk tiga elemen utama: pemancar isyarat, antena dan penerima. Semua stesen radar boleh dibahagikan kepada dua kumpulan besar:

  • dorongan;
  • tindakan berterusan.

Pemancar radar nadi memancarkan gelombang elektromagnetik untuk tempoh masa yang singkat (satu pecahan sesaat), isyarat seterusnya dihantar hanya selepas nadi pertama pulih dan memasuki penerima. Kekerapan pengulangan nadi - salah satu ciri terpenting radar. Radar frekuensi rendah menghantar beberapa ratus denyutan seminit.

Antena radar nadi berfungsi sama ada pada penerimaan, dan semasa pemindahan. Selepas isyarat dikeluarkan, pemancar dimatikan untuk sementara waktu dan penerima dihidupkan. Selepas penerimaan beliau adalah proses sebaliknya.

Radar pulsa mempunyai kedua-dua kelemahan dan kelebihannya. Mereka boleh menentukan julat beberapa sasaran sekaligus, radar seperti itu boleh dengan mudah dilakukan dengan satu antena, petunjuk peranti sedemikian adalah mudah. Walau bagaimanapun, isyarat yang dipancarkan oleh radar sedemikian hendaklah mempunyai kuasa yang agak besar. Anda juga boleh menambah bahawa semua radar pelacakan moden dilakukan oleh corak nadi.

Dalam stesen radar berdenyut, magnetrons, atau lampu gelombang perjalanan, biasanya digunakan sebagai sumber isyarat.

Antena radar memfokuskan isyarat elektromagnetik dan menghantarnya, mengambil denyutan nadi dan menghantarnya kepada penerima. Terdapat radar di mana penerimaan dan penghantaran isyarat dibuat oleh antena yang berbeza, dan mereka boleh terletak pada jarak yang jauh dari satu sama lain. Antena radar boleh memancarkan gelombang elektromagnetik dalam bulatan atau bekerja di sektor tertentu. Rasuk radar boleh berbentuk spiral atau kon. Jika perlu, radar boleh memantau sasaran yang bergerak, sentiasa menunjuknya dengan bantuan sistem khas.

Fungsi penerima adalah untuk memproses maklumat yang diterima dan memindahkannya ke skrin yang mana ia dibaca oleh operator.

Selain radar berdenyut, terdapat radar berterusan yang sentiasa memancarkan gelombang elektromagnetik. Stesen radar sedemikian dalam kerja mereka menggunakan kesan Doppler. Ia terletak pada hakikat bahawa kekerapan gelombang elektromagnetik dicerminkan dari objek yang mendekati sumber isyarat akan lebih tinggi daripada objek yang bergerak. Kekerapan nadi yang dipancarkan masih tidak berubah. Radar jenis ini tidak membetulkan objek tetap, penerima mereka hanya mengambil gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi atau lebih rendah daripada yang dipancarkan.

Radar Doppler biasa adalah radar, yang digunakan oleh polis trafik untuk menentukan kelajuan kenderaan.

Masalah utama radar tindakan berterusan adalah tidak mustahil menggunakannya untuk menentukan jarak ke objek, tetapi semasa operasi mereka tidak ada gangguan dari objek tetap di antara radar dan sasaran atau di belakangnya. Di samping itu, radar Doppler adalah peranti yang agak mudah, yang cukup untuk mengendalikan isyarat kuasa rendah. Perlu juga diperhatikan bahawa stesen radar moden dengan radiasi berterusan mempunyai keupayaan untuk menentukan jarak ke objek. Ini dilakukan dengan menukar kekerapan radar semasa operasi.

Salah satu masalah utama dalam operasi radar berdenyut adalah gangguan yang datang dari objek tetap - sebagai peraturan, ini adalah permukaan bumi, gunung, bukit. Apabila radar nadi udara pesawat beroperasi, semua objek di bawah adalah "dikaburkan" oleh isyarat yang dicerminkan dari permukaan bumi. Jika kita bercakap mengenai kompleks radar tanah atau kapal, maka bagi mereka masalah ini ditunjukkan dalam pengesanan sasaran terbang di ketinggian rendah. Untuk menghapuskan gangguan tersebut, kesan Doppler yang sama digunakan.

Sebagai tambahan kepada radar utama, terdapat juga radar menengah yang digunakan untuk pesawat udara untuk mengenal pasti pesawat. Komposisi sistem radar itu, sebagai tambahan kepada pemancar, antena dan peranti penerima, juga termasuk transponder pesawat. Apabila disinari dengan isyarat elektromagnet, responden mengeluarkan maklumat tambahan mengenai ketinggian, laluan, nombor papan, dan kewarganegaraannya.

Juga, stesen radar boleh dibahagikan dengan panjang dan kekerapan gelombang di mana mereka beroperasi. Sebagai contoh, untuk mengkaji permukaan Bumi, serta bekerja pada jarak yang jauh, gelombang 0.9-6 m (frekuensi 50-330 MHz) dan 0.3-1 m (kekerapan 300-1000 MHz) digunakan. Radar dengan panjang gelombang 7.5-15 cm digunakan untuk kawalan lalu lintas udara, dan radar over-the-horizon pengesanan pelancaran peluru berpandu beroperasi pada gelombang dengan panjang 10 hingga 100 meter.

Sejarah radar

Idea radar muncul sejurus selepas penemuan gelombang radio. Pada tahun 1905, Christian Hülsmeier dari Siemens, sebuah syarikat Jerman, mencipta peranti yang dapat mengesan objek logam besar menggunakan gelombang radio. Pencipta mencadangkan untuk memasangnya pada kapal supaya mereka dapat mengelakkan pertembungan dalam keadaan penglihatan yang kurang baik. Walau bagaimanapun, syarikat perkapalan tidak berminat dengan peranti baru ini.

Eksperimen dilakukan dengan radar di Rusia. Pada akhir abad ke-19, ahli sains Rusia, Popov mendapati objek logam menghalang penyebaran gelombang radio.

Pada awal 20-an, jurutera Amerika Albert Taylor dan Leo Yang berjaya mengesan sebuah kapal lulus menggunakan gelombang radio. Walau bagaimanapun, keadaan industri radio ketika itu sedemikian rupa sehingga sukar untuk mencipta reka bentuk perindustrian stesen radar.

Stesen radar pertama yang boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah praktikal muncul di England sekitar pertengahan tiga puluhan. Peranti ini sangat besar, mereka hanya boleh dipasang di darat atau di atas dek kapal-kapal besar. Hanya pada tahun 1937, satu prototaip radar mini dibuat, yang boleh dipasang pada pesawat. Menjelang awal Perang Dunia II, British mempunyai rantaian radar maju yang dikenali sebagai Chain Home.

Terlibat dalam arah baru yang menjanjikan di Jerman. Selain itu, ia mesti dikatakan, tidak berjaya. Seawal tahun 1935, Panglima Angkatan Bersenjata Jerman, Reder, telah menunjukkan radar berfungsi dengan paparan elektron-balok. Kemudian, berdasarkannya telah dibuat sampel bersiri radar: Seetakt untuk tentera laut dan Freya untuk pertahanan udara. Pada tahun 1940, sistem kawalan kebakaran radar Würzburg mula mengalir ke dalam tentera Jerman.

Walau bagaimanapun, walaupun pencapaian saintis dan jurutera Jerman yang jelas dalam bidang radiolokasi, tentera Jerman mula menggunakan radar di kemudian hari British. Hitler dan bahagian atas Reich menganggap radar sebagai senjata pertahanan eksklusif, yang tentara Jerman yang menang tidak benar-benar memerlukan. Sebab itulah sebabnya Jerman hanya mempunyai lapan radar Freya yang dikerahkan oleh permulaan pertempuran untuk Britain, walaupun dari segi ciri-ciri mereka sekurang-kurangnya sebanding dengan rakan-rakan British mereka. Secara umum, kita boleh mengatakan bahawa ia adalah tepat penggunaan radar yang berjaya menentukan keputusan pertempuran untuk Britain dan konfrontasi berikutnya antara Luftwaffe dan Tentera Udara Bersekutu di langit Eropah.

Kemudian, Jerman berdasarkan sistem Würzburg mencipta garis pertahanan udara, yang dipanggil "garis Kammuber". Menggunakan pasukan khas, pihak Sekutu dapat menguraikan rahasia kerja radar Jerman, yang membolehkan mereka menjejaskan mereka dengan berkesan.

Walaupun British memasuki perlumbaan "radar" kemudiannya oleh orang Amerika dan Jerman, mereka dapat mengatasi mereka di garisan penamat dan mendekati permulaan Perang Dunia II dengan sistem pengesanan radar pesawat paling maju.

Pada September 1935, British mula membina rangkaian stesen radar, yang termasuk dua puluh radar sebelum perang. Ia menyekat pendekatan Kepulauan British dari pantai Eropah. Pada musim panas 1940, magnetron resonan dihasilkan oleh jurutera British, yang kemudian menjadi asas kepada stesen radar udara dipasang pada pesawat Amerika dan British.

Bekerja dalam bidang radar tentera telah dijalankan di Kesatuan Soviet. Eksperimen pertama berjaya mengesan pesawat menggunakan radar di USSR telah dijalankan pada pertengahan 30-an. Pada tahun 1939, radar pertama RUS-1 telah diterima pakai oleh Tentera Merah, dan pada tahun 1940 - RUS-2. Kedua-dua stesen ini dimasukkan ke dalam pengeluaran besar-besaran.

Perang Dunia Kedua jelas menunjukkan kecekapan tinggi penggunaan stesen radar. Oleh itu, selepas selesai, pembangunan radar baru telah menjadi salah satu keutamaan bagi pembangunan peralatan ketenteraan. Dalam masa yang sama, radar udara diterima tanpa pengecualian semua pesawat dan kapal tentera, dan radar menjadi asas untuk sistem pertahanan udara.

Semasa Perang Dingin, Amerika Syarikat dan USSR mempunyai senjata pemusnah baru - peluru berpandu balistik antara benua. Mengesan pelancaran roket ini telah menjadi masalah kehidupan dan kematian. Saintis Soviet Nikolai Kabanov mencadangkan idea menggunakan gelombang radio pendek untuk mengesan pesawat musuh pada jarak jauh (sehingga 3 ribu km). Ia agak mudah: Kabanov mendapati bahawa gelombang radio dengan panjang 10-100 meter mampu melantun ionosfera, dan menyinari sasaran di permukaan bumi, kembali dengan cara yang sama dengan radar.

Kemudian, atas dasar idea ini, pengesanan radar over-the-horizon pelancaran peluru berpandu balistik telah dibangunkan. Satu contoh radar seperti itu boleh berfungsi sebagai "Daryal" - sebuah stesen radar yang selama beberapa dekad menjadi asas sistem peringatan pelancaran peluru berpandu Soviet.

Pada masa ini, salah satu bidang yang paling menjanjikan untuk pembangunan teknologi radar ialah penciptaan radar bertingkat (PAR). Radar sedemikian tidak mempunyai satu, tetapi beratus-ratus pemancar gelombang radio, yang dikendalikan oleh komputer yang berkuasa. Gelombang radio yang dipancarkan oleh sumber yang berbeza dalam HEADLIGHTS dapat menguatkan satu sama lain jika mereka bertepatan dalam fasa, atau sebaliknya, melemahkan.

Isyarat radar berperingkat-phased boleh diberikan apa-apa bentuk yang diingini, ia boleh dialihkan di angkasa tanpa mengubah kedudukan antena itu sendiri, bekerja dengan frekuensi radiasi yang berbeza. Radar berangka berperingkat lebih dipercayai dan sensitif daripada radar dengan antena konvensional. Walau bagaimanapun, radar ini mempunyai kelemahan: masalah besar ialah penyejukan radar dengan HEADLIGHT, di samping itu, mereka sukar untuk mengeluarkan dan mahal.

Stesen radar baharu dengan pelbagai berperingkat dipasang pada jet pejuang kelima. Teknologi ini digunakan dalam sistem peringatan awal peluru berpandu Amerika. Kompleks radar dengan tatasusunan berperingkat akan dipasang pada tangki Rusia terbaru "Armata". Harus diingat bahawa Rusia adalah salah satu pemimpin dunia dalam pembangunan radar dengan PAR.

Tonton video itu: Calling All Cars: Disappearing Scar Cinder Dick The Man Who Lost His Face (September 2019).