Radar

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Radar

Radar er en forkortelse for Radio Detection And Ranging.

Den tradisjonelle oppfattelsen av en radar er den roterende radioantennen, selv om det også finnes mange andre radartyper. Radarantennen er meget retningsbestemt, dvs. den sender sitt signal ut i en smal stråle (beam) og mottar kun signaler fra samme retning.

Grunnprinsippet i en radar er at et radarsignal (kort impuls med en høy frekvens, typisk 1-40 GHz) utsendes fra antennen i en retning. Hvis radarstrålen rammer en gjenstand (f. eks. et fly), reflekteres en liten del av strålen og oppfanges av mottakeren gjennom antennen. Signalet forsterkes og ender som et 'blipp' på skjermen. Retningen til målet (flyet) kjennes ut fra antennens retning, og avstanden beregnes ut fra den tiden det tok fra pulsen ble utsendt til ekkoet kom tilbake.

Jo lenger vekk et fly er fra radaren, desto vanskeligere blir det å detektere det. Det er flere grunner til dette:

Jordens krumming (man kan sette antennen på et høyere antennetårn)
Tap av signalstyrke over store avstander (man kan konstruere radaren med større utgangseffekt).
Hvis ekkoet ikke rekker å komme tilbake før neste puls sendes (tiden mellom pulsene kan settes opp (lavere PRF).

Pulsens lengde ligger i størrelsesordenen en milliontedel av et sekund, PRF (Pulse Repetition Frequency) i størrelsesordenen 400-2000 Hz (radarpulser pr. sekund), og effekten varierer med radarens størrelse og formål. I mellomstore radarer tilknyttet lufttrafikkontrollen (ATC) kan pulsen være på en megawatt (en million watt).Typisk navigasjonsradar til sjøs har mellom 3 og 10 Kw pulseffekt. Det reflekterte signalet kan være i størrelsesordenen en milliontedel watt eller mindre. Det stiller store krav til den delen av radaren (T-R-boksen), som veksler mellom den høye utgangseffekten og det svake retursignalet.

De første radarene ble utviklet like før og under 2. verdenskrig, først som en stasjonær radar, som kun så i én retning. Senere, når man teknisk kunne komme så høyt opp i frekvens at antennen ble mindre, kunne man konstruere den roterende antennen.

En radar behøver ikke å kun se i i det horisontale planet. I en høyderadar svinger parabolen i en kompassretning, men med vannrett og loddrett som ytterpunkter. På denne måten finner den flyhøyden til målet.

En GCA-radar (Ground Controlled Approach) har to antenner, som 'ser' ut langs landingsbanen mot flyet som lander. Antennene beveger seg i en smal vinkel i hhv. vannrett og loddrett plan. På denne måten kan flygelederen finne flyets posisjon helt nøyaktig og dirigere piloten ned i dårlig vær v.h.a. radiokommunikasjon.

På de roterende radarantennene (områderadarer) ser en ofte en mindre, ekstra antenne. Det er IFF/SIF-antennen (Identification Friend or Foe/ Selective Identification Feature), som sender et spørresignal ut i samme retning som radarantennen. Alle større fly og de fleste småfly og mikrofly er utstyrt med transponder. I seilfly er det liten mulighet for sterk elektrisk kraftforsyning, så det er sjelden med transponder i seilfly. Transponderen detekterer spørresignalet og svarer tilbake med opplysninger om identitet, Heading (retning), høyde m.m. Disse opplysningene kobles sammen med målet i radarens datamaskin og vises sammen med ekkoet på skjermen. I fredstid er dette nyttig informasjon for avvikling av lufttrafikken, men det var oprinnelig utviklet for krigstid, hvor egne fly sendte tilbake med dagens kode og dermed kunne identifiseres på skjermen.

[rediger] Radarens historie

Hans Christian Ørsted oppdaget elektromagnetismen, som danner grunnlag for bruk av radiobølger, allerede i 1820. Ørsted viste i et eksperiment at når man sender strøm gennom en ledning oppstår det magnetisme rundt om ledningen. 20 år senere viste Michael Faraday at det motsatte også er mulig, magnetisme kan generere strøm.

Først etter ytterligere 30 år hevdet James Clerk Maxwell i 1873 en teori at elektromagnetiske kraftfelt kan tranporteres trådløst, men ingen aksepterte teorien før Heinrich Hertz beviste det noen år senere. Brandly videreutviklet Hertz' eksperimenter, men først i 1910 fikk Marconi sendt en radiobølge fra England til Newfoundland. Etter det tok utviklingen av.

Radaren ble utviklet mellom de to verdenskrigene. I 1920 klarte man å sende en retningsbestemt radiobølge og få en målbar refleksjon tilbake fra et skip en sjømil vekke. Etter dette fikk man øynene opp for radarens bruksområder og i starten av 1930-årene hadde USA, England, Tyskland og Italia operative radarstasjoner på land. På slutten af 1930-årene tok utviklingen av på grunn av krigsfaren og ønsket om radar til luftvarsling.

Problemet med radar på skip var meget større, de første radarene var meget store og tunge og derfor uegnet til skipsbruk. Men i 1939 ble de første radarene installert på to store krigsskip. Under 2. verdenskrig var det stort sett ubegrensede midler til utvikling og radaren ble derfor raskt forbedret. Ved avslutningen av 2. Verdenskrig hadde stort sett alle skip (krigsskip) og mange fly installert radarutstyr. Skipene brukte radar til navigasjon og enkel styring av kanoner.

I dag brukes radar på svært mange områder, stort sett alle skip (til og med mange småbåter) er utstyrt med radar til navigasjon, og daglig kan man se regnvær på meteorologenes radarbilder. Militært brukes radaren stort sett over alt til varsling, målutvelgelse og målfølging, og selv missiler er ofte utstyrt med radar for å finne målet.

[rediger] Litteratur

Robert BUDERI, The invention that changed the world: the story of radar from war to peace (Simon & Schuster, 1996). ISBN 0-349-11068-9
R.V. JONES, Most Secret War. ISBN 185326699X.
François LE CHEVALIER, Principles of Radar and Sonar Signal Processing (Artech House, Boston, London, 2002). ISBN 1-58053-338-8.
Merrill I. SKOLNIK, Introduction to Radar Systems (McGraw-Hill, 1st ed., 1962; 2nd ed., 1980; 3rd ed., 2001). ISBN 0070665729.
Merrill I. SKOLNIK, Radar Handbook. ISBN 007057913X.
George W. STIMSON, Introduction to Airborne Radar (SciTech Publishing, 2nd edition 1998). ISBN 1-891121-01-4.