Radar es un conjunto de métodos científicos y medios técnicos utilizados para determinar las coordenadas y características de un objeto por medio de ondas de radio. El objeto bajo investigación a menudo se denomina objetivo de radar (o simplemente un objetivo).
Principio del radar
Los equipos e instalaciones de radio diseñados para realizar tareas de radar se denominan sistemas o dispositivos de radar (radar o radar). Los fundamentos del radar se basan en los siguientes fenómenos físicos y propiedades:
- En el medio de propagación, las ondas de radio, al encontrarse con objetos con diferentes propiedades eléctricas, se dispersan sobre ellas. La onda reflejada por el objetivo (o su propia radiación) permite que los sistemas de radar detecten e identifiquen el objetivo.
- A largas distancias, se supone que la propagación de las ondas de radio es rectilínea, con una velocidad constante en un medio conocido. Esta suposición hace posible medir la distancia al objetivo y sus coordenadas angulares (con cierto error).
- Basado en el efecto Doppler, la frecuencia de la señal reflejada recibida calcula la velocidad radial del punto de radiacióncon respecto a RLU.
Antecedentes históricos
La capacidad de reflexión de las ondas de radio fue señalada por el gran físico G. Hertz y el ingeniero eléctrico ruso A. S. Popov a finales del siglo XIX. Según una patente de 1904, el primer radar fue creado por el ingeniero alemán K. Hulmeier. El dispositivo, al que llamó telemobiloscopio, se usó en barcos que surcaban el Rin. En relación con el desarrollo de la tecnología de la aviación, el uso del radar parecía muy prometedor como elemento de defensa aérea. La investigación en esta área fue realizada por destacados expertos de muchos países del mundo.
En 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, investigador del LEFI (Instituto Electrofísico de Leningrado), describió en sus obras el principio básico del radar. Él, en colaboración con sus colegas B. K. Shembel y V. V. Tsimbalin en el verano de 1934 demostró una instalación de radar prototipo que detectó un objetivo a una altitud de 150 m a una distancia de 600 m.
Tipos de radar
La naturaleza de la radiación electromagnética del objetivo nos permite hablar de varios tipos de radar:
- El radar pasivo explora su propia radiación (térmica, electromagnética, etc.) que genera objetivos (cohetes, aeronaves, objetos espaciales).
- Activo con una respuesta activa se lleva a cabo si el objeto está equipado con su propio transmisor e interactúa con élocurre de acuerdo con el algoritmo de "solicitud - respuesta".
- Activa con una respuesta pasiva implica el estudio de la señal de radio secundaria (reflejada). La estación de radar en este caso consta de un transmisor y un receptor.
- El radar semiactivo es un caso especial de activo, cuando el receptor de la radiación reflejada se encuentra fuera del radar (por ejemplo, es un elemento estructural de un misil autoguiado).
Cada especie tiene sus propias ventajas y desventajas.
Métodos y equipos
Todos los medios de radar según el método utilizado se dividen en radares de radiación continua y pulsada.
Los primeros contienen un emisor y un receptor de radiación, actuando simultáneamente y de forma continua. De acuerdo con este principio, se crearon los primeros dispositivos de radar. Un ejemplo de un sistema de este tipo es un radio altímetro (un dispositivo de aeronave que determina la distancia de una aeronave desde la superficie terrestre) o un radar conocido por todos los automovilistas para determinar la velocidad de un vehículo.
En el método pulsado, la energía electromagnética se emite en pulsos cortos en unos pocos microsegundos. Después de generar una señal, la estación funciona solo para la recepción. Después de capturar y registrar las ondas de radio reflejadas, el radar transmite un nuevo pulso y los ciclos se repiten.
Modos de funcionamiento del radar
Hay dos modos principales de funcionamiento de las estaciones y dispositivos de radar. El primero es el escaneo espacial. Se lleva a cabo de acuerdo con un estrictosistema. Con una revisión secuencial, el movimiento del haz del radar puede ser de naturaleza circular, espiral, cónica, sectorial. Por ejemplo, un conjunto de antenas puede girar lentamente en un círculo (en azimut) mientras escanea simultáneamente en elevación (inclinándose hacia arriba y hacia abajo). Con el escaneo paralelo, la revisión se realiza mediante un haz de haces de radar. Cada uno tiene su propio receptor, se procesan varios flujos de información a la vez.
El modo de seguimiento implica una directividad constante de la antena al objeto seleccionado. Para girarlo, de acuerdo con la trayectoria de un objetivo en movimiento, se utilizan sistemas de seguimiento automatizados especiales.
Algoritmo para determinar el alcance y la dirección
La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en la atmósfera es de 300 mil km/s. Por lo tanto, conociendo el tiempo empleado por la señal de transmisión para cubrir la distancia desde la estación hasta el objetivo y viceversa, es fácil calcular la distancia del objeto. Para hacer esto, es necesario registrar con precisión el momento de envío del pulso y el momento de recepción de la señal reflejada.
Para obtener información sobre la ubicación del objetivo, se utiliza un radar altamente direccional. La determinación del acimut y la elevación (cota o elevación) de un objeto se realiza mediante una antena de haz estrecho. Los radares modernos utilizan conjuntos de antenas en fase (PAR) para esto, capaces de establecer un haz más estrecho y caracterizados por una alta velocidad de rotación. Como regla general, el proceso de exploración espacial se realiza mediante al menos dos haces.
Parámetros principales del sistema
DesdeLas características tácticas y técnicas del equipo dependen en gran medida de la eficiencia y la calidad de las tareas.
Los indicadores tácticos del radar incluyen:
- Área de visualización limitada por el rango mínimo y máximo de detección de objetivos, el acimut permitido y los ángulos de elevación.
- Resolución en rango, acimut, elevación y velocidad (la capacidad de determinar los parámetros de objetivos cercanos).
- Exactitud de la medición, que se mide por la presencia de errores graves, sistemáticos o aleatorios.
- Inmunidad al ruido y fiabilidad.
- El grado de automatización para extraer y procesar el flujo de datos entrante.
Las características tácticas específicas se establecen al diseñar dispositivos a través de ciertos parámetros técnicos, que incluyen:
- frecuencia portadora y modulación de las oscilaciones generadas;
- patrones de antena;
- potencia de los dispositivos de transmisión y recepción;
- Dimensiones generales y peso del sistema.
En servicio
El radar es una herramienta universal ampliamente utilizada en el ejército, la ciencia y la economía nacional. Las áreas de uso están en constante expansión debido al desarrollo y la mejora de los medios técnicos y las tecnologías de medición.
El uso del radar en la industria militar nos permite resolver las importantes tareas de revisión y control espacial, detección de objetivos móviles aéreos, terrestres y acuáticos. Sinradares, es imposible imaginar equipos que sirvan para el soporte de información de los sistemas de navegación y los sistemas de control de disparos.
El radar militar es el componente central del sistema de alerta de misiles estratégicos y la defensa antimisiles integrada.
Radioastronomía
Enviadas desde la superficie de la tierra, las ondas de radio también se reflejan desde objetos en el espacio cercano y lejano, así como desde objetivos cercanos a la Tierra. Muchos objetos espaciales no podían investigarse completamente solo con el uso de instrumentos ópticos, y solo el uso de métodos de radar en astronomía hizo posible obtener información valiosa sobre su naturaleza y estructura. El radar pasivo para la exploración lunar fue utilizado por primera vez por astrónomos estadounidenses y húngaros en 1946. Casi al mismo tiempo, también se recibieron accidentalmente señales de radio del espacio exterior.
En los radiotelescopios modernos, la antena receptora tiene la forma de un gran cuenco esférico cóncavo (como el espejo de un reflector óptico). Cuanto mayor sea su diámetro, más débil será la señal que podrá recibir la antena. A menudo, los radiotelescopios funcionan de manera compleja, combinando no solo dispositivos ubicados cerca uno del otro, sino también ubicados en diferentes continentes. Entre las tareas más importantes de la radioastronomía moderna está el estudio de los púlsares y las galaxias con núcleos activos, el estudio del medio interestelar.
Uso civil
En agricultura y silvicultura, radarLos dispositivos son indispensables para obtener información sobre la distribución y densidad de las masas vegetales, estudiar la estructura, parámetros y tipos de suelos, y detectar oportunamente incendios. En geografía y geología, el radar se utiliza para realizar trabajos topográficos y geomorfológicos, determinar la estructura y composición de las rocas y buscar depósitos minerales. En hidrología y oceanografía, los métodos de radar se utilizan para monitorear el estado de las principales vías fluviales del país, la capa de nieve y hielo, y mapear la costa.
Radar es un asistente indispensable para los meteorólogos. El radar puede averiguar fácilmente el estado de la atmósfera a una distancia de decenas de kilómetros y, mediante el análisis de los datos obtenidos, se realiza un pronóstico de los cambios en las condiciones climáticas en un área en particular.
Perspectivas de desarrollo
Para una estación de radar moderna, el principal criterio de evaluación es la relación entre eficiencia y calidad. La eficiencia se refiere a las características de rendimiento generalizadas del equipo. Crear un radar perfecto es una tarea compleja de ingeniería, científica y técnica, cuya implementación solo es posible con el uso de los últimos avances en electromecánica y electrónica, informática y tecnología informática, energía.
Según las previsiones de los expertos, en un futuro próximo, las principales unidades funcionales de las estaciones de varios niveles de complejidad y propósito serán conjuntos en fase activa de estado sólido (conjuntos de antenas en fase), que convierten las señales analógicas en digitales. DesarrolloEl complejo informático automatizará por completo el control y las funciones básicas del radar, proporcionando al usuario final un análisis exhaustivo de la información recibida.
