RADAR-ul

RADAR – RAdio Detection And Ranging

RADAR-ul

Clasificare:• După amplasare:

-fixe;

-mobile;• După principiul constructiv:

-cu radiaţie continuă;

-cu impuls;• După modul de realizare a detecţiei:

-radare primare:

* telemetre;

* altimetre;

-radare secundare:

* de răspuns activ;

* de recunoaştere;

RADAR-ulDatele privind poziţia în spaţiu a obiectelor pe care le descoperă

radarele sunt relative la poziţia acestora. Aceste date sunt:

-azimutul: unghiul format între nordul geografic şi direcţia pe care se află obiectul respectiv;

-distanţa pană la obiect (distanţa inclinată);

Poziţia ţintei A faţă de radar:-azimut: 25°;-distanţă: 35km.

Poziţia ţintei B faţă de radar:azimut: 160°;-distanţă: 28km.

EXEMPLE:

RADAR-ul

Radarele fixe: sunt amplasate pe sol, intr-o poziţie cu coordonate geografice strict determinate. Faţă de aceste coordonate, radarul va stabili poziţia obiectelor din raza sa de acţiune.

Radare fixe - radare mobile

RADAR-ul

Radare fixe - radare mobile

Radarele mobile sunt montate pe nave maritime, aeronave etc. şi pot determina poziţia obiectelor în coordonate absolute (faţă de obiectele fixe din teren) dacă în ecuaţia de determinare se introduc şi funcţiile ce definesc deplasarea în spaţiu a vehiculului purtător al radarului.

RADAR-ulCe este efectul Doppler ?

Exemplu: un vehicul trece pe lîngă noi cu sirena pornită. În timp ce se apropie, percepem sunetul ca fiind din ce în ce mai ascuţit (Observatorul 1). În timp ce se îndepărtează (Observatorul 2), tonalitatea scade.

Ce se întîmplă ? Sunetul reprezintă o vibraţie, o oscilaţie generată de sirenă. În timpul

cât o oscilaţie parcurge spaţiul, vehiculul se apropie astfel încât următoarea oscilaţie va sosi mai repede cu un timp dat de viteza de deplasare a trenului. Efectul sesizat este modificarea tonalităţii. În termeni fizici se vorbeşte de modificare de fază.

RADAR-ul

student DRAGU DANIEL, A.I.A. An IV

Emisie continuă – emisie în impuls

ATUNCI…Radare cu emisie continuă: prezentau o aparatură de emisie care funcţiona continuu,

radiind în spaţiu pe o antenă şi cu o altă antenă recepţionau permanent ecourile sosite. Radarul primar cu emisie continuă compara semnalele recepţionate din două ture de antenă consecutive.

Principiul electronic poartă denumirea de efect Doppler şi reprezintă în fapt o decalare în fază a semnalului la întîlnirea unui obstacol. Decalarea aceasta în fază se traduce printr-o distorsionare a semnalului. Nu se putea determina distanţa pentru că un avion mare dispus la o distanţă mare poate produce acelaşi defazaj ca şi un avion mic aflat în apropiere. Stabilirea poziţiei: Semnalele provenite de la obiecte fixe din teren vor veni cu

aceeaşi fază, iar pentru obiecte mobile faza va diferi. Se extrag şi se afişează numai aceste semnale.

RADAR-ul

ACUM…

2.Radare cu emisie în impuls: emisia funcţionează pentru un timp foarte scurt, generându-se aşa-zisul impuls de sondaj sau de interogare. Astfel se pot realiza puteri de emisie mult mai mari, ceea ce duce implicit la creşterea razei de acţiune. Perioada de timp dintre două impulsuri de emisie este folosită pentru recepţia semnalelor sosite ca răspuns de la ţinte.

Emisie continuă – emisie în impuls

Stabilirea poziţiei obiectelor se face masurând azimutul antenei şi distanţele dintre impulsul de emisie şi replicile primite.

RADAR-ulRadar primar - radar secundar

1 - Radare primare - construite pe principiul radiolocaţiei pasive:

Se compun dintr-un emiţător şi un receptor pe aceeaşi frecvenţă. Semnalul emis este reflectat de obiectele pe care le întîlneşte, iar semnalul ecou este receptat şi afişat pe un indicator.

-pentru aparatura radar un kilometru reprezintă de fapt o întîrziere a semnalului cu 6.6 microsecunde! (1 ms = 0,000001 sec)

• R este distanţa dintre staţia radar şi aeronavă (obiect);• c este viteza de propagare a undelor electromagnetice;

RADAR-ul

Imagine generată de un radar primar

Radar primar - radar secundar

O schemă bloc foarte simplificată a unui radar primar este următoarea :

RADAR-ulRadar primar - radar secundar

2 - Radare secundare - construite pe principiul radiolocaţiei active

In funcţie de tipul semnalului emis de aparatura de pe avion se disting:

-aparatură “de răspuns activ” (dacă semnalul emis de avion este identic cu cel emis de la sol) şi este destinată măririi distanţei de descoperire a aparaturii radar. - aparatură “de recunoaştere” (dacă semnalul emis de avion prezintă alte caracteristici decât cel emis de la sol şi care, pentru a putea fi afişat necesită o decodificare.

Semnalul emis de la sol (semnal de interogare codificat după o anume regulă ) este recepţionat de o aparatură de la bordul avionului (transponderul), care la rândul ei va emite un alt semnal codificat (de răspuns), furnizând o serie de informaţii necesare procesului de dirijare.

Alte destinaţii ale radarelor:

Radare de cercetare globalăPot fi dispuse în spaţiu, la bordul unor sateliţi geostaţionari sau la sol. Sunt radare destinate pentru a oferi informaţii sistemelor de apărare strategică. Raza pe care o acoperă este de ordinul miilor de kilometri. Specificul radarelor de cercetare globală dispuse la sol este acela că pentru a mări raza de acţiune folosesc principiul reflexie troposferice a undelor electromagnetice emise.

Radarele de cercetare îndepărtată Au aceleaşi destinaţii ca şi radarele de cercetare globală, dar raza lor de acţiune este de ordinul sutelor de kilometri până la mii de kilometri.Radarele de cercetare şi dirijare Sunt destinate pentru supravegherea spaţiului aerian şi a respectării regimului de zbor stabilit (în cadrul sistemului naţional de apărare) sau pentru controlul şi dirijarea traficului aerian ( în cadrul sistemului nostru). Raza de acţiune este de ordinul sutelor de kilometri (de regulă 200-400 km).

RADAR-ul

Radarele de precizie: Au raza de acţiune de până la 100 km, dar au precizii deosebite (mergînd până la ±5m). Sunt destinate pentru aducerea la aterizare a avioanelor (sau ca o aplicaţie militară - pentru autodirijarea rachetelor cu încărcături explozive).

RADAR-ulAlte destinaţii ale radarelor:

Radarele meteorologice: Au raza de acţiune aproximativ egală cu a radarelor de cercetare şi dirijare şi sunt destinate pentru observarea evoluţiei formaţiunilor noroase. Sunt radare primare de mică precizie.

RADAR-ulPrincipalii parametri ai radarului

Principalii parametri ai unui radar şi care interesează din punctul de vedere al controlului de trafic aerian sunt următorii :

•viteza de rotire a antenei.

•frecvenţa purtătoare a impulsurilor de sondaj (Fp) ;

•frecvenţa de repetiţie a impulsurilor de sondaj (Tr) ;

•puterea în impuls (Pi), respectiv puterea medie a emisiei;

•forma şi parametrii caracteristicii de directivitate a antenei ;

•capacitatea de separare ;

RADAR-ulPrincipalii parametri ai radarului

Lipsa reflexiei: (lipsa unei unde reflectate care să poată fi captată de către radar): este un fenomen caracteristic corpurilor fără porţiuni rotunjite.

strat absorbant de microundearhitectură numai cu unghiuri şi suprafeţe plane +__________________________________________

Explicaţie: …posibilitatea ca o undă reflectată de către suprafeţele plane ale avionului să ajungă înapoi la radar este foarte mică.

Lockheed F-117A

tehnologie stealth

RADAR-ulPrincipalii parametri ai radarului

-tehnologia stealth este “invizibilă” pentru radar...

Frecvenţa purtătoare a impulsului de sondaj. Benzi de frecvenţă. Pentru ca impulsurile de sondaj să se transmită prin spaţiu, păstrându-se o formă foarte bine definită a acestora, este necesar ca acestea să fie modulate cu o altă frecvenţă, cu mult mai mare, care este frecvenţa putătoare. Această frecvenţă este dată de un oscilator din compunerea radarului.

DENUMIREA

ORDINUL DE MĂRIME

BANDA SPECIFICĂ PENTRU RADAR

HF 3-30 MHz

VHF 30-300 MHz 138-144 MHz

UHF 300-1000 MHz 420-450 Mhz

890-942 MHz

L 1000-2000 Mhz 1.215-1.400 MHz

S 2000-4000 MHz 2.300-2.500 Mhz

2.700-3.700 MHz

C 4000-8000 MHz 5.250-5.925 MHz

X 8000-12000 MHz

8.500-10.680 MHz

Ku 12.0-18 GHz 13.4-14.0 Ghz

15.7-17.7 GHz

K 18-27 GHz 24.05-24.25 GHz

Ka 27-40 GHz 33.4-36 GHz

mm 40-300 GHz

RADAR-ul

RADAR-ulRADAR-ulUtilizări ale benzilor de frecvenţe de către diferitele tipuri de radar

BANDA HF Observare globală sau cercetare îndepărtată. Practic nu există o reglementare internaţională a utilizării acestor frecvenţe. Singura cerinţă impusă este ca frecvenţa să fie în afara benzii de medie frecvenţă a radiodifuziunii (520-1.600 Khz).

BENZILE VHF şi UHF cercetare îndepărtată. În documentele internaţionale de alocare a frecvenţelor banda UHF se întinde până la 3000 Mhz. Pentru radar limita care se consideră este frecvenţa de 1.000 Mhz. Practic benzile L şi S se consideră ca făcând parte din zona superioară a benzii UHF.BANDA L cercetare îndepărtată. Prezintă ca un major dezavantaj faptul că este puternică influenţa condiţiilor meteo (nori, ploaie, ninsoare).

BANDA S supraveghere în zona apropiată sau dirijare pe rută de medie precizie. Influenţa de condiţiile meteo se simte într-o măsură mai mică.

BENZILE C şi X supraveghere în zona apropiată sau dirijare pe rută de mare precizie.

BENZILE Ku şi Ka dirijare de precizie în zona apropiată. Utilizată mai ales în aplicaţiile unde este impusă o dimensiune minimă a antenei sau pentru radilocatoare de bord.

BANDA mm radiolocatoare de bord. Este banda de frecvenţe care doar în ultimii ani a început să fie experimentată, dar până în prezent nu există aplicaţii practice

Banda special alocată pentru radionavigaţia aeriană este cuprinsă între960-1.215 Mhz şi mai este uneori intitulată banda Lx.

RADAR-ulForma şi parametrii caracteristicii de directivitate

Antenele sunt destinate pentru dirijarea în spaţiu a semnalului emis şi recepţia selectivă a semnalelor- ecou.

Forma globală a zonei din spaţiu în care emite şi din care poate recepţiona o antenă, poartă denumirea de caracteristică de directivitate

În cazul unui singur element, denumit dipol, caracteristica de directivitate este simetrică în plan orizontal şi vertical, având forma unei picături de a pă, iar în secţiune cea din figura 1. Principalul dezavantaj este bidirecţionalitatea . Fig.1

Dacă montăm un element reflector ca în figura 2. rezultă antena cu doi elemenţi, cu o directivitate mai bună, dar care va prezenta mai mulţi lobi secundari în zona apropiată. Dar această antenă este directivă, prezintă o “faţă”, respectiv o direcţie principală a caracteristicii de directivitate. Totodată caracteristica de directivitate se lăţeşte în plan vertical, astfel încât nu mai este indiferentă poziţionarea orizontală sau verticală.

Fig.2

Dacă se pliază spre înainte cele două elemente, ca în figura 3, se obţine o îngustare mai accentuată a caracteristicii. Scopul final este obţinerea unei caracteristici cât mai înguste în plan orizontal (pentru a se putea determina cu cât mai mare precizie azimutul) şi cât mai late în plan vertical (pentru a se acoperi o zonă cât mai mare în înălţime). Fig.3

RADAR-ulCapacitatea de separare

Capacitatea de separare reprezintă capabilitatea pe care o are aparatura de a afişa separat două avioane care sunt foarte apropiate.

2sinR2D

1. Capacitatea de separare în azimut:

unde este lăţimea caracteristicii la nivel 0,707 ;D este distanţa relativă între cele două avioane ;R este distanţa de la radar până la cele două avioane.

2. Capacitatea de separare în distanţă:

2

tc P

unde c este viteza de propagare a undelor electromagnetice (respectiv viteza

luminii) ;tp este durata unui impuls de sondaj.

a

D =d

Sunetul. Viteza sunetului.

1 Mach = 1 x viteza sunetului = 340 m/s = 1224 Km/h(în condiţii de atmosferă standard: p=1013mb, t=15°C)

Ce este numărul MACH?