Radar – Wprowadzenie
Radar to urządzenie stosujące fale radiowe do detekcji obiektów i zjawisk fizycznych, takich jak samoloty, statki czy obiekty lądowe. Dzięki temu można określić ich kierunek, odległość i prędkość, a także wykorzystać radary do penetracji gruntu i badań meteorologicznych.
Historia
Pierwsze użycie fal radiowych do detekcji obiektów miało miejsce w 1904 roku, kiedy Christian Hülsmeyer zademonstrował możliwość wykrywania statków w gęstej mgle. Prace nad radarami nasiliły się przed II wojną światową, prowadząc do opracowania innowacyjnych systemów obrony radarowej.
Zasada działania radaru
Radary działają na zasadzie odbicia fal radiowych od obiektów. W radarze aktywnym nadajnik emituje fale, które odbijają się od obiektów i wracają do odbiornika. Radary pasywne jedynie odbierają sygnały emitowane przez inne źródła. Zastosowanie fal mikrofalowych pozwala na skuteczne wykrywanie obiektów, które silnie odbijają promieniowanie.
Zjawisko odbicia
Odbicie fal elektromagnetycznych zależy od właściwości obiektu. Metale silnie odbijają mikrofalowe promieniowanie, co czyni je łatwymi do wykrycia. Technologie stealth, używane w nowoczesnych samolotach, zmniejszają skuteczną powierzchnię odbicia, co utrudnia ich detekcję.
Zakłócenia i szumy
Zakłócenia w radzie mogą pochodzić z naturalnych źródeł (np. deszcz, burze) oraz z sygnałów pochodzących z innych urządzeń. Szumy wewnętrzne są generowane przez podzespoły elektroniczne radaru. Aby zwiększyć detekcję, konieczne jest, aby sygnał użyteczny był silniejszy od szumów.
Pomiar odległości i prędkości
Pomiar odległości opiera się na analizie czasu przelotu sygnału, a jego wzór to \( R_c = \frac{c \cdot t_s}{2} \). Prędkość obiektów może być mierzona na podstawie różnicy częstotliwości sygnału odbitego (efekt Dopplera) oraz przez pomiar odległości w kolejnych pomiarach.
Pasma częstotliwości i zastosowania
Radary korzystają z różnych pasm częstotliwości, które są regulowane przez odpowiednie instytucje. Wykorzystywane są w wielu dziedzinach, takich jak meteorologia, kontrola ruchu lotniczego, a także wojskowość. Radary dopplerowskie są szczególnym rodzajem radarów, które mierzą prędkość obiektów dzięki analizie zmiany częstotliwości sygnału.
Radar, jako kluczowe narzędzie w detekcji obiektów, znalazł szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach dzięki swojej elastyczności i precyzji.
