Радар
Из пројекта Википедија
Радар је енглеска скраћеница за откривање објеката и одређивање њихове удаљености. То је систем који се користи за откривање, одређивање удаљености, и снимање објеката као што су авиони и киша. Јаки радио сигнали бивају одаслани и пријемник у радару слуша да ли постоји ехо од неког објекта. Анализирајући одбијени сигнал, објекат може бити лоциран и понекад идентификован. Мада је количина враћеног сигнала врло слаба, ови сигнали се могу веома лако открити и појачати. Радарски радио таласи се могу лако произвести са било којом пожељном снагом, детектовати са веома мало енергије и затим појачати много пута. Због ових карактеристика радар је погодан за детекцију објеката на веома великим удаљеностима, где би рецимо остале рефлексије од светлости или звука биле веома слабе за детекцију.
Садржај |
[уреди] Електромагнетика
Радарски апарати покушавају да рефлектују електромагнетне таласе, као што су радио таласи и микроталаси од мете. Ова детекција се реализује коришћењем радио пријемника. Елецтромагнети таласи се одбијају од било које веће промене у диелектричној или дијамагнетној константи. Ово значи да чврсти објекат у ваздуху или вакууму, или остале значајније промене у атомској густоћи објекта, ће обично рефлектовати радарске таласе. Ово је делимично истинито за електрично проводне материјале као што је метал, и ово чини радаром погодним за детекцију авиона и бродова.
Електромагнетни таласи се не простиру добро под водом; стога за подводну примену, сонар, који је базиран на звучним таласима, треба да се користи уместо радара.
[уреди] Рефлексија таласа
Радарски таласи се рефлектују на различите начине зависно од величине радио таласа и облика мете. Ако је радио талас много краћи него величина мете, талас ће се одбити на начин слично као што се светлост одбија од огледала. Рани радари су користили дуге таласне дужине које су биле веће од мета, тако да су примали слабе сигнале, док модерни системи користе краће таласне дужине (пар центиметара) и овакви радари могу детектовати објекте величине кришке хлеба или веће.
Радио таласи се увек рефлектују од ћошкова и кривих на начин слично као и сјај од заобљеног стакла. Објекти који највише рефлектују сигнал имају 90° угао између површина које рефлектују таласе. Површина која има три равне површине које се састају у једном углу, слишно углу зграде, ће увек рефлектовати сигнал назад извору сигнала. Ове такозване угловне коцке се уобичајено користе као радарски рефлектори на објектима који су иначе тешки за откривање, и често се налазе на чамцима, да би се олакшало њихово откривање у спасилачкој ситуацији. Због генерално истих разлога објекти који покушавају да избегну детекцију ће увек имати постављене површине под углом који ће елиминисати углове, и због овога имамо "чудне" облике авиона као на пример амерички "stealth aircraft".
[уреди] Поларизација
Поларизација је смер у којем талас вибрира. Радари користе хоризонталну, вертикалну и циркуларну поларизацију да би открили различите типове рефлексија. На пример, циркуларна поларизација се користи да би се смањио утицај мешања кише на сигнал. Линеарна поларизација обично индикује металне површине, и помаже да се игнорише киша. Случајна поларизација обично показује фракталну површину као што су стене или блато, и користе се од стране навигационих радара.
[уреди] Фреквентни опсези
Традиционална имена фреквентних опсега су настала као шифриране ознаке у Другом светском рату и још увек се користе у војскама и авијацији широм света у 21. веку. Ови називи су прихваћени у Сједињеним Државама од стране IEEE орагнизације, и међународно од ITU организације. Већина земаља је додатно регулисала који су делови од којег опсега за војну или цивилну употребу. Остали корисници радио спектрума, као што су дифузна индустрија и индустрија за електронски рат (енг. Electronic Countermeasures - ECM), су замениле традиционалне војне ознаке са својим властитим системима.
[уреди] Мерење удаљености
Најједноставнији начин да се измери удаљеност неког објекта је да се емитује кратак импулс, и након тога измери колико дуго времена треба да се одбијени сигнал од објекта врати назад. Удаљеност је једна половина целог пута који је сигнал прешао (због тога што сигнал треба да допре до објекта и да се врати назад до пријемника) подељено брзином сигнала. За радар брзина је брзина светлости, што чини путању до објекта и назад временски веома кратком. Због овог разлога прецизна мерења удаљености су била компликована до увођења електронике високих перформанси, и где можемо рећи да су старије генерације радара биле прецизне за пар процената.
[уреди] Фреквентна модулација
Следећа врста радара за мерење удаљености је базирана на фреквентној модулацији. Упоређивање фреквенција између два сигнала је пуно прецизније, чак и са старијом електроником, него мерење сигнала. Мењањем фреквенције повратног сигнала и упоређивањем истог са оригиналом, разлика се може лако измерити.
Ова техника се може користити код радарских система, и често се налази код радарских висиномера на авионима. У овим системима "носећи" радарски сигнал је фреквентно модулиран на предвидив начин, типично варирајући горе и доле синусним таласом на звучним фреквенцијама. Сигнал након овога се шаље са једне антене и прима се на другој, која је типично лоцирана на испод авиона, и након овога се сигнал упоређује. Пошто се фреквенција сигнала мења, за време док се сигнал врати до летелице, пренос се променио на неку другу фреквенцију. Количина те промене је већа за дуже време, тако да веће разлике у фреквенцијама значе већу удаљеност. Количина промене је стога директно повезана са пређеним путом и може да се прикаже на инструменту. Ова врста процесовања сигнала је слична оној који се користи у Доплеровом радару за мерење брзине.
[уреди] Сигнали
Сваки радар користи одређени тип сигнала. Далекометни сигнали обично користе дуге пулсеве са дугим закашњењима између њих, док радари краћег домета користе мање пулсеве са мање времена између њих. Ова шема импусла и пауза је позната као Фреквенција Понављања Пулсева (ФПП) и једна је од главних начина како се радар карактеризуја. Како се електроника знатно поправила, многи радари мога да мењају своју ФПП.
[уреди] Мерење Брзине
Брзина је промена у удаљености објекта током времена. Стога, постојећи системи за мерење удаљености, комбиновани са мало меморије да виде где се мета задњи пут налазила, довољни су да измере брзину.
[уреди] Допплеров ефект
Постоји такође други ефекат који се може користити да би се урадило много прецизније мерење брзине, који се може готово тренутно урадити (радарски систем не треба меморију), познат као Доплеров ефекат. Доплеров ефект је промена у фреквенцији било којег сигнала због коначне брзине по којој сигнал путује која се упоређује са кретањем објекта. На пример, звук путује на релативно спорој брзини око 300 m/s, и због овога можете доживети Доплеров ефект кад поред вас прођу амбулантна кола са сиреном брзином 3 метра y секунди. Мада ово резултира у малој (1%) промени фреквенције, људско ухо је веома добро у детекцији ове промене.
У случају радара, брзина светлости је много бржа него брзина звука (па је и резултујућа промена много мања). Модерна електроника је чак боља у детекцији ове промене него што је људско ухо за звук. Брзине као што су пар центиметара у секунди се могу веома лако измерити, и прецизност је типично много боља него код мерења удаљености. Практично сваки модерни радар користи овај принцип.
