Радиолокатор

Радиолокатор, радиолокационна станция (съкратено РЛС) или радар (акроним от англ. RAdio Detection And Ranging – „радио откриване и определяне на разстояние“) е система, която използва радиовълни с цел откриване и определяне на местоположението на отдалечени обекти. Сложните радарни системи позволяват и определяне на движението, както и свойствата и характеристиките на тези обекти.

Радиолокаторите тайно са разработвани преди и по време на Втората световна война от няколко държави. Терминът „радар“ е използван от Военноморските сили на САЩ през 1940 г.

В съвремието използването на радари е много разнообразно в области като управлението на въздушното движение, радиолокационната астрономия, противовъздушната отбрана, противоракетните системи; морските радари за локализиране на земни навигационни обекти и други кораби; системи за откриване на опасно сближение във въздухоплаването, системи за наблюдение на океана, системи за наблюдение на космическото пространство и системи за сближение, метеорологичната система за наблюдение за валежи, системите за контрол на височината и полета, системите за насочване към целта при управляеми ракети, гео-радарите за геоложки наблюдения и др.

Високотехнологичните радиолокационни системи са свързани с цифровата обработка на сигналите и имат способност за извличане на полезна информация при много високи нива на шума.

Други подобни на радарните системи работят, като използват различни части на електромагнитния спектър. Един такъв пример е лидарът, който ползва по-скоро видимата светлина на лазерите, а не радиовълните.

Устройство и принцип на действие

РЛС се състои от следните системи и устройства:

Предавателно устройство. Служи за генериране на излъчваната електромагнитна енергия в пространството. Състои се от:

– Генератор на електромагнитно лъчение с мощност от десетки kW до мегавати и честота от няколко десетки MHz до гигахерци. Активният елемент може да бъде магнетрон, клистрон, фарова лампа, гън-диоди и др. Ако генерираната мощност е недостатъчна, използва се усилвател на мощност, например амплитрон.
– Модулатор – управлява работата на генератора, като определя продължителността, формата и амплитудата на генерираните трептения, например импулси. Може да е предшестван от стъпало за предварителна подготовка на модулацията, наречено подмодулатор.

Антенно-фидерно устройство. Фидерния тракт отвежда генерираното лъчение от предавателя в антената, която го излъчва в пространството, и приетия сигнал от антената в приемника. Превключва се към предавателя или приемника електронно от предаваните и приемани сигнали с антенен превключвател (комутатор). Обикновено за метрови вълни се използва симетрична двупроводна линия, за дециметрови – коаксиална, а за сантиметрови – вълноводна линия. Антената най-често е огледална или сложна директорна антена, а може да бъде и друга антенна решетка. Поради въртенето ѝ за извършване на обзор, за предаване на енергията между подвижната и неподвижна част на фидерния тракт се включва високочестотен токоснимач. В по-новите РЛС обзорът се извършва чрез електронно сканиране на диаграмата на насоченост (ДН) и антената е с честотно сканиране или фазирана антенна решетка.
Приемно устройство. Използва се суперхетеродинен радиоприемник с единично или двойно преобразуване на честотата. Състои се от входно устройство, високочестотен усилвател, преобразувател на честота (хетеродин и смесител), междинночестотен усилвател, детектор и видеоусилвател. Приемникът има висока чувствителност, за да може да усилва слаби отразени сигнали.
Индикаторно устройство. Служи за изобразяване на информацията от приетите сигнали върху екран чрез засветяване. Основен е индикаторът за кръгов обзор с въртяща се развивка като радиус на кръгов дисплей. Синхронното въртене на развивката с антената се осъществява от селсини. Спомагателен е индикаторът за разстояние във вид на контролен осцилограф. В някои РЛС има и индикатор за азимут и разстояние или индикатор за височина.
Система за опознаване. Представлява отделен радар за определяне на принадлежността на военни въздушни цели като свои или чужди. В земните РЛС се нарича наземен радиолокационен запитвач (НРЗ), а в самолетите – самолетно отговарящо устройство (СОУ). Запитването става чрез натискане на педал в НРЗ, който излъчва кодиран сигнал. Ако СОУ има същия код го разшифрова и се получава сигнал на изхода на приемника му, който автоматично включва предавателя и той генерира отговарящ сигнал, излъчен обратно. Върху индикатора на запитващата РЛС опознавателният сигнал се появява след ехо-сигнала от целта. Негов вариант е сигналът „бедствие“, който е с по-голяма продължителност и се включва от СОУ без запитване при аварийна ситуация.
Захранваща система. Състои се от самостоятелни агрегати, които генерират захранващо напрежение, най-често 230 V 50 Hz или 230 V 425 Hz. Захранват се с бензин или дизелово гориво. В подвижните РЛС във фургон, основният агрегат е на ремарке, а резервният – в отделен отсек на фургона. В неподвижните (стационарни) РЛС най-често се използва мрежово захранване.

Сигналът от изхода на генератора се модулира импулсно и се подава към антена с подвижна ДН, откъдето се излъчва насочен лъч радиовълни. Когато радиовълните стигнат до отдалечения обект, те се отразяват от него във всички посоки, включително и обратно към РЛС. Тъй като се знае накъде е насочена антената, положението на засечения обект може да се определи, като се измери времето, за което сигналът се е върнал. Така се определя отдалечеността, а като се измери промяната в честотата на сигнала, може да се определи и скоростта на движение на обекта посредством доплеров ефект.

Съществуват и РЛС, които не използват собствен предавател. Пасивният радар обикновено не се нуждае от собствен предавател, а използва честотите от районните радиопредаватели.

Основно уравнение на радиолокацията

Диаграма, показваща разширяването на радарния лъч с разстоянието, тъй като той има ъглова форма. Дълбочината му $h$ обаче не се променя и зависи от продължителността на импулса $\tau$

Мощността на сигнала на входа на приемника P₂ се описва чрез следното уравнение:

P_{2}={{P_{1}G_{1}G_{2}{\lambda }^{2}\sigma } \over {{(4\pi )}^{3}R_{1}^{2}R_{2}^{2}}}

където

P₁ е мощността на предавателя
G₁ – коефициент на усилване на предавателната антена
G₂ – коефициент на усилване на приемната антена
σ – ефективна отразяваща повърхност или коефициент на разсейване на целта
R₁ – разстояние от предавателя до целта
R₂ – разстояние от целта до приемника.

Стойността на тази мощност отчита затихването при разпространението в средите: вътрешните загуби в предавателните и приемните пътища на РЛС, загуби при излъчването, загуби поради поглъщане на електромагнитни вълни по време на тяхното разпространение в атмосферата от радара до целта и обратно и загуби от многолъчевост и флуктуация по време на отражение от целта.

В често срещания случай, когато предавателят и приемникът са на едно и също място и използват една и съща антена: R₁ = R₂ и изразът R₁² R₂² може да се замени от R⁴, където R е разстоянието от РЛС до целта, което включва пътя на сигнала между антената и приемо-предавателя; G₁ = G₂ и G₁.G₂ = G². Тогава

P_{2}={{P_{1}G^{2}{\lambda }^{2}\sigma } \over {{(4\pi )}^{3}R^{4}}}.

Този израз показва, че мощността спада с четвъртата степен на разстоянието, което означава, че приеманата мощност от отдалечени цели е относително слаба. Минималната приемана мощност, която може да обработи приемникът, е неговата чувствителност $P_{2min}$ . Колкото тази мощност е по-малка, значи от по-далеч е приет сигналът и е по-голямо разстоянието. Затова чувствителността определя максималната далечина на действие (разстояние на откриване) на РЛС и от горното уравнение се получава основното уравнение на радиолокацията:

R_{max}={\sqrt[{4}]{{P_{1}G^{2}{\lambda }^{2}\sigma } \over {64{\pi }^{3}P_{2min}}}}.

За даден радар параметрите $P_{1},\lambda$ и $\sigma$ могат да се считат за постоянни, тъй като техните стойности варират в малки граници. Обаче ефективната отразяваща повърхност се променя доста силно. За практически цели често се приема, че $\sigma =1\ \ m^{2}$ .

Допълнителната филтрация и интегрирането на импулса леко модифицират уравнението за максималното разстояние на откриване при импулсните доплерови РЛС, и този метод се прилага, за да се увеличи това максимално разстояние и за да се намали необходимата мощност на предавателя.^[1]

Процеси и явления

Отражение

Ако електромагнитните вълни, преминавайки през една среда, срещнат друга, която притежава различни параметри (диелектрична проницаемост, магнитна проницаемост или специфична проводимост), то в общия случай вълните частично ще се отразят и частично ще се пречупят от границата между средите. Това означава, че един твърд предмет във въздуха или във вакуум, или една съществена промяна между обекта и средата, като правило ще разсее радиолокационните вълни от неговата повърхност. Това е вярно в частност за електропроводими материали като метал и въглеродни влакна, което прави радара много подходящ за откриване на самолети и кораби. С цел намаляване на радиолокационното отражение при военните превозни средства се ползват абсорбиращи радиовълните материали, които съдържат резистивни, а понякога и магнитни вещества и керамики. Ефектът е еквивалентен на обект в тъмен цвят, така че да не може да се види от окото през нощта.

Вълните на радара се разсейват по различни начини в зависимост от размера (дължина на вълната) на радиовълните и от формата на целта. Ако дължината на вълната е много по-къса от размера на целта, то вълната ще се отрази от нея по начин, подобен на начина, по който светлината се отразява от огледало. Ако дължината на вълната е по-дълга от размера на целта, то целта може и да не се вижда поради лошото отражение. При нискочестотните радиолокатори технологията е зависима от резонансите при откриване, но не и при идентифициране на целите. Това се описва от Релеевото разсейване, ефектът, поради който небето на Земята е синьо и червено при залезите. Когато дължините на двата мащаба са съизмерими, може да има резонанси. Първите РЛС са ползвали много дълги вълни, които са били по-големи от размерите на целите, и по тази причина се получавал неясен сигнал, докато при някои от съвременните системи се ползват по-къси дължини на вълните (няколко сантиметра или по-малко), при което могат да се изобразят обекти с размерите на хляб например.

Късите радиовълни се отразяват от криви и от ъгли по начин, сходен с блясък от заоблено парче стъкло. При къси дължини на вълните най-силно отразяват тези обекти, които имат ъгли 90° между отразяващите повърхности. Един ъглов отражател се състои от три плоски повърхности, които са разположени като при вътрешния ъгъл на кутия. Тази конструкция ще отразява вълните, влизащи в нея, директно обратно към източника. Обикновено те се използват като радиолокационни отражатели, които да направят по-лесни за откриване обекти, които иначе са трудно видими от радар.

Ефект на Доплер

Основна статия: Ефект на Доплер

При движение на целта се наблюдава отместване на честотата поради изменение на броя дължини на вълните между нея и радиолокатора. Това може да влоши или да подобри ефективността на работата на радиолокатора, в зависимост от това как ще повлияе на процеса на откриване. Например РЛС със система за следене на движещи се цели може да отчете ефекта на Доплер чрез сигнал за компенсиране (отхвърляне) на определени радиални скорости, което намалява ефективността. Радиолокационните системи с морско базиране, полуактивните системи за насочване, метеорологичният радар, военните въздухоплавателни средства и радарната астрономия разчитат на Доплеровия ефект за повишаване на ефективността. Той дава информация за скоростта на целта по време на процеса на откриване. Също така позволява да бъдат откривани малки обекти в среда, съдържаща близко разположени много по-големи и бавно движещи се обекти.

Доплеровото честотно отместване се нарича още Доплерова честота и зависи от това дали конфигурацията на РЛС е активна или пасивна. Активният радиолокатор предава сигнал, който се отразява обратно към приемника. Пасивният радиолокатор зависи от изпращания от целта сигнал към приемника и се прилага в електронната война и радиоастрономията.

Доплеровата честота за активния радиолокатор е

F_{D}=2f\cdot {\frac {v_{r}}{c}}

,

където $f$ е честотата на предаване, $v_{r}$ е радиалната скорост, и $c$ е скоростта на светлината.^[2]

При пасивния радиолокатор Доплеровата честота е два пъти по-малка:

F_{D}=f\cdot {\frac {v_{r}}{c}}

Оценява се само радиалната компонента на скоростта. Ако целта (отражателят) се движи под прав ъгъл (по нормалата) спрямо лъча на радара, то няма относителна скорост. Транспортните средства и метеообектите, движещи се успоредно на лъча на радара, ще създават максимално доплерово отместване.

Когато излъчваното колебание с честота $f$ е импулсно с честота на повторение на импулсите $F_{n}$ , резултантният честотен спектър ще съдържа хармонични честотни компоненти с отстояние $F_{n}$ над и под работната честота $f$ . Тогава доплеровото измерване ще бъде еднозначно, единствено ако доплеровото честотно отместване е по-малко от половината на честотата $F_{n}$ , наричана честота на Найкуист (или честота на Котелников):

|F_{D}|<{\frac {F_{n}}{2}}=f_{N}.

Като се замести изразът за $F_{D}$ , за необходимата радиална скорост се получава:

|v_{r}|<{\frac {c\cdot F_{n}}{4f}}.

Ако не са спазени тези неравенства, честотното отместване нагоре или надолу за хармоничната честота няма да може да се различи от честотата на приеманото колебание. Например метеорологична Доплерова РЛС с честота на повторение на импулсите 2 kHz и с честота на предаване 1 GHz може надеждно да измерва метеообекти максимално до 150 m/s (540 km/h), но няма да може надеждно да определя радиалната скорост на самолет, движещ се с 1000 m/s (3600 km/h).

Поляризация

При всяко електромагнитно излъчване електричната и магнитна компоненти на полето $E$ и $H$ са перпендикулярни взаимно и на направлението на разпространението. Линията, която описва векторът на напрегнатостта на електричното поле $E$ при изменение на големината и посоката си за един период на вълната определя вида поляризацията на вълната. В сондиращия сигнал на радара поляризацията може да бъде управлявана при различни ефекти. Радарите ползват хоризонтална, вертикална, линейна и кръгова поляризация, за да откриват различни типове отражения. Например, кръговата поляризация се ползва, за да се минимизират смущенията, предизвикани от дъжда. Пристигналите сигнали с линейна поляризация обикновено индицират метални повърхности. Сигналите със случайна поляризация често показват фрактални повърхности, такива като камъни или почва, и се използват от радионавигационните станции.

Ограничаващи фактори

Път на лъча и обхват по разстояние

Лъчът на РЛС е линеен във вакуум, но в атмосферата реално той следва леко извит път към Земята. Това се дължи на рефракцията вследствие намаляването на коефициента на пречупване на въздуха поради намаляване на плътността му с нарастване на височината. Така максималната далечина на разпространение на лъча в произволни посоки е различна от разстоянието до хоризонта и определя друг обхват по разстояние, който се нарича далечина на действие или радиолокационен хоризонт.

При нормална тропосфера в някои постановки се приема, че криволинейното разпространение на лъча над Земята със среден радиус $r=6371\ \ km$ е еквивалентно на праволинейно разпространение над земна повърхност с приблизителен радиус $\ \ r_{e}={\frac {4}{3}}\cdot r=8493\ \ km$ . Според други изследвания, при нормална атмосферна рефракция радиовълните се разпространяват по криволинейни траектории с радиус 25000 km. Това е еквивалентно на праволинейно разпространение над земна повърхност с радиус $r_{e}=8544\ \ km$ при действителен радиус $r=6367\ \ km$ за средна географска ширина 43°.

Височини на ехо-сигналите над земята
$H=\left({\sqrt {R^{2}+2Rr_{e}\sin(\theta _{e})+(r_{e})^{2}}}\right)-r_{e}+h_{a}$
където : $R$ – разстояние радар-цел;
$r_{e}=8544\ \ km$ – еквивалентен радиус на Земята;
$\theta _{e}$ – ъгъл на издигане над радарния хоризонт
$h_{a}$ – височина на антената (равенство над земята)

Дори ако лъчът се излъчва успоредно на равна и гладка земната повърхност, при критична и по-слаба рефракция на хоризонта той ще бъде на по-голяма височина поради кривината на земята. Освен това сигналът затихва при преминаването през средата и лъчът се разпръсква.

Максималният обхват на традиционен радиолокатор може да бъде ограничен от редица фактори:

Линията на пряка видимост, която зависи от височината над земната повърхност. Това означава, че извън пряката видимост лъчът не се разпространява (при УКВ).
Максималният еднозначен (определен) обхват, който се определя от честотата на повторение на импулсите. Максималният еднозначен обхват е разстоянието, което импулсът може да измине за отиване и връщане, преди да бъде излъчен следващият импулс.
Чувствителността на радиолокационния приемник и мощността на приетия отразен сигнал, които се смятат в уравнението на радиолокатора. Те включват фактори като условията за разпространение в средата и размера (или ефективната отразяваща повърхност) на обекта.

Шум

Основни статии: Шум (електроника) и Радиошум

Шумът на сигнала е вътрешен източник на случайните изменения на сигнала, които се генерират от всички електронни компоненти.

Мощността на отразените сигнали рязко намалява с увеличаване на разстоянието и тогава шумът води до ограничение на обхвата на радара. Прагът на шума, определен от чувствителността на приемника и отношението сигнал/шум са две различни измерими характеристики, които влияят на производителността (к.п.д.).

Отразяващите обекти, които са твърде далеч, пораждат твърде слаб сигнал, който не превишава нивото на шума и те не могат да бъдат открити. Откриването (детектирането) изисква сигнал, който да надвишава прага на шума поне толкова пъти, колкото е отношението сигнал/шум.

Случайни колебания на напрежението в розов шум

Шумът обикновено се появява като случайни изменения, насложени върху полезния ехо-сигнал, получен в приемника на радара. Колкото по-ниска е енергията на полезния сигнал, толкова е по-трудно той да бъде различен от шума. Нивото на шума в децибели е мярка за шума, генериран в приемника в сравнение с този в идеален приемник, и то трябва да бъде сведено до минимум.

Статичният шум възниква в резултат на транзитното преминаване на електрони през прекъсване, което се случва при всички датчици. Статичният шум е доминиращия източник на шум за повечето приемници. Налице е също и розов шум, породен от електроните, които преминават транзитно през усилвателните устройства, който се намалява, когато се ползва хетеродинно усилване. Друга причина за обработка чрез хетеродин е, че за фиксирана относителна честотна лента, моментната честотна лента се увеличава линейно с нарастването на честотата. Това позволява да се подобри разделителната способност по разстояние. Едно сериозно изключение от РЛС с хетеродин (преобразуване с понижаване на честотата) са свръхшироколентовите (UWB) радари. Това е един период, или една преходна вълна, който се използва подобно на свръхшироколентовата комуникация.

Също така шум се генерира от външни източници, като най-значителен е този от естественото топлинно излъчване на околния фон за обекта (целта). В съвременните РЛС вътрешният шум обикновено е приблизително равен или е по-нисък от външния шум. Изключение прави случаят, когато радарът е насочен нагоре към „ясно“ небе, когато фонът е толкова „студен“, че генерира много малко топлинен шум. Топлинният шум се представя като k_B T B, където T е температурата, B е честотната лента (след съгласуван филтър) и k_B е константата на Болцман. Налице е една интуитивно привлекателна интерпретация на тази връзка в РЛС. Съгласуваната филтрация позволява цялата енергия, получена от целта да се компресира (свие) в един дискретен елемент (бил той по разстояние, по азимут, по елевация или по Доплерова честота). Погледнато повърхностно, изглежда че в рамките на определен интервал от време после може да се получи идеално откриване (без грешки). За да се направи това, просто се компресира цялата енергия в един инфинитензимален (безкрайно малък) отрязък (отсечка) по време. Това, което ограничава такъв подход в реалния свят е, че докато времето може да се дели произволно, токът не може. Квантът на електрическа енергия е един електрон, и затова най-доброто, което може да се направи, е съгласуван филтър за цялата енергия в един отделен електрон. Тъй като електронът се движи при определена температура (спектър на Планк), този източник на шум няма как да бъде намален. Така става ясно, че радарът, както и всички макромащабни реални неща, е дълбоко повлиян от квантовата теория.

Шумът е случаен за разлика от сигналите от целта. Обработката на сигнала може да се възползва от това явление, като използва две стратегии за намаляване на нивото на шума. Видът на интегриране на сигнала, ползван със селекцията на движещи се цели може да подобри шума до ${\sqrt {2}}$ пъти на всеки етап. Сигналът може да бъде разделен между множество филтри за импулсно-доплерова обработка на сигнала, което намалява прага на шума с броя на филтрите. Тези подобрения зависят от кохерентността.

Интерференция

Основна статия: Интерференция (физика)

Радиотехническите системи трябва да преодоляват нежелателните сигнали, за да се фокусират само върху действителните цели. Такива нежелателни сигнали могат да произхождат от вътрешни и външни източници, всеки от които може да бъде пасивен или активен. Възможно е наслагване и сумиране на сигнали в РЛС, наречено интерференция. В зависимост от фазовата разлика между приеманите сигнали, сумарният сигнал може да стане по-силен или по-слаб от взаимодействащите. Явлението може да бъде както полезно, така и вредно в зависимост от това дали се приемат полезни или смущаващи сигнали. Способността на радиолокационната система да преодолява нежеланите сигнали определя нейното отношение сигнал/шум (ОСШ). То се определя като отношението на мощността на сигнала към мощността на шума, действащ в рамките на желания сигнал и сравнява нивото на желания сигнал от целта с нивото на фоновия шум (атмосферния шум и шума, генериран вътре в приемника). Колкото по-високо е ОСШ на системата, толкова по-добре тя отделя действителните цели от околния шум.

Радиолокационни смущения

Пасивни смущения

Пасивните смущения на РЛС са свързани с радиочестотното ехо, връщано от целите, които не са интересни за операторите на радарите. Тези цели включват природни обекти като земя, море, хидрометеори (като дъжд, сняг или градушка), пясъчни бури, животни (в частност птици), атмосферна турбулентност, и други атмосферни ефекти като йоносферни отражения, метеоритни пътеки и силни градушки.

Смущенията на радара могат да бъдат също отражения от изкуствени обекти, като например сгради, както и преднамерени пасивни смущения като диполните отражатели.

Някои пасивни смущения може да бъдат причинени от дълъг вълновод в РЛС между предавателя и антената. В традиционния радар с въртяща се антена с индикатор за кръгов обзор (ИКО) това обикновено изглежда като „слънце“ или „отблясък“ в центъра на дисплея, тъй като приемникът реагира на ехото от частиците прах и отразените (неизлъчените) радиовълни във вълновода.

Регулирането на времето между момента на изпращане на импулс от предавателя до включване (отваряне) на приемника, като цяло ще намали отблясъка, без това да повлияе на точността на разстоянието, тъй като повечето отблясъци са предизвикани от разсеян излъчван импулс, отразен преди да напусне антената.

Пасивните смущения, т.е. такива от пасивен източник на смущения, се появяват само в резултат на отклик получен от сондиращи сигнали, излъчени от радиолокатора.

Пасивните смущения се откриват и се неутрализират по няколко начина. При всеки оборот от въртенето на антената при сканиране ехо-сигналите от желаните движещи се цели се появяват на различни места върху индикатора като подвижни отметки. Сигналите от пасивни смущения се появяват на едни и същи места и могат да бъдат компенсирани. Пасивните смущения от морската повърхност могат да бъдат намалени чрез използване на хоризонтална поляризация, докато тези от дъжда се намаляват с кръгова поляризация, (обаче при метеорологичните радари желан е обратният ефект, и затова се използва линейна поляризация за откриване на валежите). Други методи се опитват да увеличат отношението на сигнала към пасивното смущение.

Пасивното смущение се движи с вятъра или е стационарно. Има две общи стратегии за подобряване на производителността (ефекта) при среда с пасивни смущения:

* Селекция на движещи се цели (СДЦ), при която се интегрират последователните импулси и

* Доплерова обработка, която използва филтри, за да раздели пасивните смущения от желаните сигнали.

Най-ефективната техника за намаляване на пасивните смущения е импулсно-доплеровия радар. Доплеровата обработка, като използва разликите в скоростта, отделя тези смущения от целите, напр. самолети и космически кораби чрез използването на честотния спектър, така че техните сигнали могат да бъдат разделени от множество отражатели (рефлектори), разположени в същия обем. Това изисква кохерентен предавател. Друга техника е използването на селекция на движещи се цели, при която се изваждат приетите сигнали от два последователни импулса, като чрез фазовите разлики се намаляват сигналите на бавно движещите се цели. Това може да бъде адаптирано за системи, които нямат кохерентен предавател, такива като амплитудно импулсен радар във времевата област.

Методът на автоматично регулиране на усилването (АРУ) е вариант с постоянно ниво на фалшива тревога и се основава на това, че отраженията от пасивните смущения значително превишават по брой отраженията от целите. Коефициентът на усилване на приемника се настройва автоматично да се поддържа постоянно общо ниво на видимост на пасивните смущения. В случаите, когато това не помага да се открият замаскираните в силни пасивни смущения цели, това ще помогне да се отделят силните сигнали от цели. В миналото, АРУ в РЛС се е управлявало електронно и е влияело на усилването на целия радиолокационен приемник. С развитието на радиолокацията, АРУ се управлява от компютърен софтуер и влияе на усилването с по-голяма степен, и по-детайлно в отделните клетки за откриване.

Пасивните смущения може също така да са породени от многократни отражения на реални цели, причинени както от едно отражение от земната повърхност, така и от атмосферни вълноводи (породени от подходящ вертикален коефициент на рефракция) или йоносферно отражение / пречупване (например, аномално разпространение). Този тип пасивни смущения е особено неприятен, тъй като тяхната поява предизвиква ефект на движение и на поведение, такова като на другите нормални цели (точкови обекти).

В една типична ситуация, ехото от самолета отразено от земната повърхност отдолу, се появява в приемника в качеството на идентична цел намираща се под истинската (правилната). Радиолокаторът може да се опита да обедини целите, да отчете неправилна височина на целта или да я елиминира на базата на джитера^[3] или физическа нереалност. Техниката за защита от пасивни смущения отстранява влиянието на такива отразени сигнали от местни предмети на терена, като ги елиминира чрез взаимната им компенсация. Тези проблеми могат да бъдат преодолени чрез включването на карта на земята в околността на РЛС и премахването на всички отразени сигнали от неподвижни обекти до определена височина. Моноимпулсната радиолокация може да бъде подобрена за сметка на промяна на алгоритъма за височина (елевация), който се ползва при ниска височина. В по-новите радиолокационни оборудвания на организациите за управление на въздушното движение, се ползват алгоритми за идентификация на фалшиви (лъжливи) цели чрез сравняване на отклиците на текущите импулси с техните съседни, а също така и чрез пресмятане на вероятността за невръщане (пропадане).

Активни смущения

Активните радиолокационни смущения на радар (на английски: radar jamming) са вид радиочестотни сигнали, излъчвани от източници извън пределите на РЛС, предавани на нейните честоти и по този начин маскиращи целта, която представлява интерес. Активните смущения могат да бъдат преднамерени, като се следва тактика на електронната война (радиоелектронна борба) или непреднамерени, когато съюзнически сили използват оборудване, което излъчва в същата честотна лента. Активните смущения се разглеждат като активни източници на смущения, тъй като възникват от източници извън радара и най-общо не са свързани с неговите сигнали.

Приложения

РЛС намират приложение за военни и граждански цели. Информацията от радиолокатора включва отклонението по ъгъл и разстоянието до целта и така се определя местоположението на обекта. Двукоординатните радари определят наклонено (директно) разстояние до целта и азимут – радиолокационни далекомери, или наклонено разстояние и ъгъл на място (елевация) – радиолокационни висотомери. Трикоординатните радари определят и трите координати. РЛС носят денонощно бойно дежурство в системата за ПВО. Някои радиолокатори се използват, за да заглушат сигналите към целта или с цел да я деактивират. РЛС намират приложение и в охранителни системи за открити площи, например за борба с градушките.

Вижте също

Общомедия

Общомедия разполага с мултимедийно

съдържание за: Радиолокатор

Източници

↑ Извеждане на радарното уравнение
↑ M. Castelaz, „Exploration: The Doppler Effect“, Pisgah Astronomical Research Institute
↑ Нежелателни фазови или честотни отклонения на предавания сигнал и на времето, за което пакети от данни достигат до своята дестинация.

Външни препратки

Основи на радиолокацията (Повечето от тази интернет презентация е на немски и на английски език, но някои от страниците са и на български)

[1] Извеждане на радарното уравнение

[2] M. Castelaz, „Exploration: The Doppler Effect“, Pisgah Astronomical Research Institute

[3] Нежелателни фазови или честотни отклонения на предавания сигнал и на времето, за което пакети от данни достигат до своята дестинация.

[1]

[2]

[3]