Ռադարը գիտական մեթոդների և տեխնիկական միջոցների մի շարք է, որն օգտագործվում է ռադիոալիքների միջոցով օբյեկտի կոորդինատներն ու բնութագրերը որոշելու համար: Հետազոտվող օբյեկտը հաճախ կոչվում է ռադարային թիրախ (կամ պարզապես թիրախ):
Ռադարի սկզբունք
Ռադիոտեխնիկան և սարքավորումները, որոնք նախատեսված են ռադարային առաջադրանքներ կատարելու համար, կոչվում են ռադիոտեղորոշիչ համակարգեր կամ սարքեր (ռադար կամ ռադար): Ռադարի հիմունքները հիմնված են հետևյալ ֆիզիկական երևույթների և հատկությունների վրա՝
- Տարածման միջավայրում դրանց վրա ցրված են ռադիոալիքները, հանդիպելով տարբեր էլեկտրական հատկություններ ունեցող առարկաներին։ Թիրախից (կամ սեփական ճառագայթումից) արտացոլված ալիքը ռադարային համակարգերին թույլ է տալիս հայտնաբերել և նույնականացնել թիրախը:
- Մեծ հեռավորությունների վրա ռադիոալիքների տարածումը ենթադրվում է ուղղագիծ՝ հաստատուն արագությամբ հայտնի միջավայրում։ Այս ենթադրությունը հնարավորություն է տալիս չափել միջակայքը դեպի թիրախ և նրա անկյունային կոորդինատները (որոշակի սխալով):
- Հիմնվելով Դոպլերի էֆեկտի վրա՝ ստացված արտացոլված ազդանշանի հաճախականությունը հաշվարկում է ճառագայթման կետի ճառագայթային արագությունըRLU-ի վերաբերյալ։
Պատմական նախապատմություն
Ռադիոալիքների անդրադարձելու ունակությունը մատնանշել են մեծ ֆիզիկոս Գ. Հերցը և ռուս էլեկտրաինժեներ Ա. Ս. Պոպովը 19-րդ դարի վերջին։ Համաձայն 1904 թվականի արտոնագրի՝ առաջին ռադարը ստեղծել է գերմանացի ինժեներ Կ. Հուլմայերը։ Սարքը, որը նա անվանել է հեռադիտակ, օգտագործվել է Հռենոսը հերկող նավերի վրա։ Ավիացիոն տեխնոլոգիաների զարգացման հետ կապված՝ ռադարի օգտագործումը շատ խոստումնալից էր թվում՝ որպես հակաօդային պաշտպանության տարր։ Այս ոլորտում հետազոտություններն իրականացվել են աշխարհի բազմաթիվ երկրների առաջատար փորձագետների կողմից։
1932 թվականին LEFI-ի (Լենինգրադի էլեկտրաֆիզիկական ինստիտուտ) հետազոտող Պավել Կոնդրատիևիչ Օշչեպկովն իր աշխատություններում նկարագրել է ռադարի հիմնական սկզբունքը։ Նա, համագործակցելով գործընկերների հետ Բ. Կ. Շեմբելը և Վ. Վ. Ցիմբալինը 1934 թվականի ամռանը ցուցադրեց ռադիոտեղորոշիչի նախատիպը, որը հայտնաբերեց թիրախ 150 մ բարձրության վրա 600 մ հեռավորության վրա:
Ռադարի տեսակներ
Թիրախի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման բնույթը թույլ է տալիս խոսել մի քանի տեսակի ռադարների մասին.
- Պասիվ ռադարն ուսումնասիրում է իր սեփական ճառագայթումը (ջերմային, էլեկտրամագնիսական և այլն), որն առաջացնում է թիրախներ (հրթիռներ, ինքնաթիռներ, տիեզերական օբյեկտներ):
- Ակտիվ արձագանքով ակտիվ իրականացվում է, եթե օբյեկտը հագեցած է իր սեփական հաղորդիչով և նրա հետ փոխազդեցությամբտեղի է ունենում «խնդրանք-պատասխան» ալգորիթմի համաձայն։
- Ակտիվ պասիվ արձագանքով ներառում է երկրորդական (արտացոլված) ռադիոազդանշանի ուսումնասիրություն: ՌՏԿ-ն այս դեպքում բաղկացած է հաղորդիչից և ընդունիչից։
- Կիսաակտիվ ռադարը ակտիվի հատուկ դեպք է, այն դեպքում, երբ արտացոլված ճառագայթման ընդունիչը գտնվում է ռադարից դուրս (օրինակ, այն հանդիսանում է տանող հրթիռի կառուցվածքային տարր):
Յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր առավելություններն ու թերությունները:
Մեթոդներ և սարքավորումներ
Ռադարների բոլոր միջոցները, ըստ օգտագործվող մեթոդի, բաժանվում են շարունակական և իմպուլսային ճառագայթման ռադարների:
Առաջինը պարունակում է ճառագայթման հաղորդիչ և ընդունիչ, որոնք գործում են միաժամանակ և անընդհատ: Այս սկզբունքով ստեղծվեցին առաջին ռադիոտեղորոշիչ սարքերը։ Նման համակարգի օրինակ է ռադիո բարձրաչափը (ինքնաթիռի սարք, որը որոշում է օդանավի հեռավորությունը երկրի մակերևույթից) կամ ռադարը, որը հայտնի է բոլոր վարորդներին՝ մեքենայի արագությունը որոշելու համար:
:
Իպուլսային մեթոդում էլեկտրամագնիսական էներգիան արտանետվում է կարճ իմպուլսներով մի քանի միկրովայրկյանների ընթացքում: Ազդանշան ստեղծելուց հետո կայանը աշխատում է միայն ընդունման համար։ Անդրադարձ ռադիոալիքները որսալուց և գրանցելուց հետո ռադարը հաղորդում է նոր իմպուլս և ցիկլերը կրկնվում են։
Ռադարի գործառնական ռեժիմներ
Գոյություն ունեն ռադիոլոկացիոն կայանների և սարքերի աշխատանքի երկու հիմնական եղանակ. Առաջինը տիեզերական սկանավորումն է: Այն իրականացվում է ըստ խիստհամակարգ. Հերթական վերանայմամբ ռադիոլոկացիոն ճառագայթի շարժումը կարող է լինել շրջանաձև, պարուրաձև, կոնաձև, հատվածային: Օրինակ, ալեհավաքի զանգվածը կարող է դանդաղ պտտվել շրջանագծի մեջ (ազիմուտով)՝ միաժամանակ սկանավորելով բարձրության վրա (թեքվելով վեր ու վար): Զուգահեռ սկանավորմամբ վերանայումն իրականացվում է ռադարային ճառագայթների ճառագայթով: Յուրաքանչյուրն ունի իր սեփական ընդունիչը, մի քանի տեղեկատվական հոսքեր մշակվում են միանգամից։
Հետևման ռեժիմը ենթադրում է ալեհավաքի մշտական ուղղորդում դեպի ընտրված օբյեկտ: Այն շրջելու համար, ըստ շարժվող թիրախի հետագծի, օգտագործվում են հատուկ ավտոմատ հետևող համակարգեր։
Ալգորիթմ միջակայքը և ուղղությունը որոշելու համար
Մթնոլորտում էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման արագությունը 300 հազար կմ/վ է։ Հետևաբար, իմանալով հեռարձակման ազդանշանի ծախսած ժամանակը կայանից մինչև թիրախ և ետ հեռավորությունը ծածկելու համար, հեշտ է հաշվարկել օբյեկտի հեռավորությունը: Դրա համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ արձանագրել իմպուլսի ուղարկման ժամանակը և արտացոլված ազդանշանի ստացման պահը։
Թիրախի գտնվելու վայրի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար օգտագործվում է բարձր ուղղորդված ռադար: Օբյեկտի ազիմուտի և բարձրության (բարձրության կամ բարձրության) որոշումը կատարվում է նեղ ճառագայթով ալեհավաքով։ Ժամանակակից ռադարները դրա համար օգտագործում են փուլային ալեհավաքների զանգվածներ (PAR), որոնք կարող են ավելի նեղ ճառագայթ սահմանել և բնութագրվում են ռոտացիայի բարձր արագությամբ: Որպես կանոն, տարածության սկանավորման գործընթացը կատարվում է առնվազն երկու ճառագայթով։
Համակարգի հիմնական պարամետրեր
-իցՍարքավորումների մարտավարական և տեխնիկական բնութագրերը մեծապես կախված են առաջադրանքների արդյունավետությունից և որակից:
Ռադարի մարտավարական ցուցիչները ներառում են՝
- Դիտեք տարածքը սահմանափակված թիրախի հայտնաբերման նվազագույն և առավելագույն միջակայքով, թույլատրելի ազիմուտով և բարձրության անկյուններով:
- Լայնությունը միջակայքում, ազիմուտում, բարձրության և արագության մեջ (մոտակա թիրախների պարամետրերը որոշելու ունակություն):
- Չափման ճշգրտությունը, որը չափվում է կոպիտ, համակարգված կամ պատահական սխալների առկայությամբ:
- Աղմուկի իմունիտետ և հուսալիություն.
- Մուտքային տվյալների հոսքի արդյունահանման և մշակման ավտոմատացման աստիճանը:
|
- կրիչի հաճախականությունը և առաջացած տատանումների մոդուլյացիան;
- ալեհավաքի նախշեր;
- հաղորդող և ընդունող սարքերի հզորություն;
- Համակարգի ընդհանուր չափերը և քաշը:
Հերթապահ
Ռադարը ունիվերսալ գործիք է, որը լայնորեն օգտագործվում է ռազմական, գիտության և ազգային տնտեսության մեջ: Տեխնիկական միջոցների և չափման տեխնոլոգիաների մշակման և կատարելագործման շնորհիվ կիրառման ոլորտները անշեղորեն ընդլայնվում են։
Ռադարների օգտագործումը ռազմական արդյունաբերության մեջ մեզ թույլ է տալիս լուծել տիեզերքի վերանայման և վերահսկման, օդային, ցամաքային և ջրային շարժական թիրախների հայտնաբերման կարևոր խնդիրները։ ԱռանցՌադարներ, անհնար է պատկերացնել սարքավորում, որը ծառայում է նավիգացիոն համակարգերի և հրազենային կառավարման համակարգերի տեղեկատվական աջակցության համար:
Ռազմական ռադարը ռազմավարական հրթիռների նախազգուշացման համակարգի և ինտեգրված հակահրթիռային պաշտպանության հիմնական բաղադրիչն է:
Ռադիոաստղագիտություն
Ուղարկված երկրի մակերևույթից՝ ռադիոալիքներն արտացոլվում են նաև մոտ և հեռավոր տարածության օբյեկտներից, ինչպես նաև մերձերկրային թիրախներից։ Տիեզերական շատ օբյեկտներ հնարավոր չէին ամբողջությամբ հետազոտել միայն օպտիկական գործիքների միջոցով, և աստղագիտության մեջ միայն ռադարային մեթոդների կիրառումը հնարավորություն տվեց հարուստ տեղեկություններ ստանալ դրանց բնույթի և կառուցվածքի մասին: Լուսնի հետախուզման համար պասիվ ռադարն առաջին անգամ օգտագործվել է ամերիկացի և հունգարացի աստղագետների կողմից 1946 թվականին։ Մոտավորապես միևնույն ժամանակ պատահաբար ստացվեցին ռադիոազդանշաններ արտաքին տարածությունից։
Ժամանակակից ռադիոաստղադիտակներում ընդունող ալեհավաքն ունի մեծ գոգավոր գնդաձև ամանի ձև (ինչպես օպտիկական ռեֆլեկտորի հայելին): Որքան մեծ է դրա տրամագիծը, այնքան թույլ ազդանշանը կարող է ստանալ ալեհավաքը: Հաճախ ռադիոաստղադիտակներն աշխատում են բարդ ձևով՝ միավորելով ոչ միայն միմյանց մոտ գտնվող սարքերը, այլև տեղակայված տարբեր մայրցամաքներում։ Ժամանակակից ռադիոաստղագիտության կարևորագույն խնդիրներից է ակտիվ միջուկներով պուլսարների և գալակտիկաների ուսումնասիրությունը, միջաստեղային միջավայրի ուսումնասիրությունը։
Քաղաքացիական օգտագործում
Գյուղատնտեսության և անտառային տնտեսության, ռադարներիսարքերն անփոխարինելի են բույսերի զանգվածների բաշխման և խտության մասին տեղեկատվություն ստանալու, հողի կառուցվածքը, պարամետրերն ու տեսակները ուսումնասիրելու և հրդեհների ժամանակին հայտնաբերման համար: Աշխարհագրության և երկրաբանության մեջ ռադարն օգտագործվում է տեղագրական և գեոմորֆոլոգիական աշխատանքներ կատարելու, ապարների կառուցվածքն ու բաղադրությունը որոշելու և օգտակար հանածոների հանքավայրերի որոնման համար։ Ջրաբանության և օվկիանոսագիտության մեջ ռադիոտեղորոշիչ մեթոդներն օգտագործվում են երկրի գլխավոր ջրային ուղիների, ձյան և սառցե ծածկույթի վիճակի մոնիտորինգի և ափամերձ գիծը քարտեզագրելու համար:
Ռադարը օդերեւութաբանների համար անփոխարինելի օգնական է։ Ռադարը կարող է հեշտությամբ պարզել մթնոլորտի վիճակը տասնյակ կիլոմետր հեռավորության վրա, իսկ ստացված տվյալները վերլուծելով՝ կանխատեսվում է որոշակի տարածքում եղանակային պայմանների փոփոխությունները։
Զարգացման հեռանկարներ
Ժամանակակից ՌՏԿ-ի համար գնահատման հիմնական չափանիշը արդյունավետության և որակի հարաբերակցությունն է: Արդյունավետությունը վերաբերում է սարքավորումների ընդհանուր կատարողական բնութագրերին: Կատարյալ ռադարի ստեղծումը բարդ ինժեներական և գիտատեխնիկական խնդիր է, որի իրականացումը հնարավոր է միայն էլեկտրամեխանիկայի և էլեկտրոնիկայի, ինֆորմատիկայի և համակարգչային տեխնիկայի, էներգետիկայի վերջին նվաճումների օգտագործմամբ։
Փորձագետների կանխատեսումների համաձայն՝ մոտ ապագայում տարբեր աստիճանի բարդության և նշանակության կայանների հիմնական ֆունկցիոնալ միավորները կլինեն պինդ վիճակի ակտիվ փուլային զանգվածները (փուլային ալեհավաքների զանգվածներ), որոնք անալոգային ազդանշանները վերածում են թվայինի։. ԶարգացումՀամակարգչային համալիրը լիովին կավտոմատացնի ռադարի կառավարումն ու հիմնական գործառույթները՝ վերջնական օգտագործողին տրամադրելով ստացված տեղեկատվության համապարփակ վերլուծություն։
