Radar - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy urządzenia technicznego. Zapoznaj się również z: inne znaczenia tego słowa.

Radar dalekiego zasięgu – antena paraboliczna (o średnicy 40 m) może obracać się umożliwiając obserwację aktywności w pobliżu horyzontu.

Radar – stacja radiolokacyjna - urządzenie służące do wykrywania – za pomocą fal radiowych – obiektów powietrznych, nawodnych oraz lądowych takich jak: samoloty, śmigłowce, rakiety, statki (również chmury oraz obiekty terenowe), pozwalające na określenie kierunku, odległości a także wielkości obiektu, a w radarach dopplerowskich także, do pomiarów prędkości wykrywanego obiektu.

Radar z syntetyczną Aperturą (ang. SAR; Synthetic Aperture Radar) - radar służący do uzyskiwania obrazów nieruchomych obiektów o wysokiej rozróżnialności. Radar taki jest wykorzystywany do tworzenia obrazów powierzchni ziemi oraz innych planet z zastosowaniem technik teledetekcji.
Sygnał to abstrakcyjny model dowolnej mierzalnej wielkości zmieniającej się w czasie, generowanej przez zjawiska fizyczne lub systemy. Tak jak wszystkie zjawiska może być opisany za pomocą aparatu matematycznego, np. poprzez podanie pewnej funkcji zależnej od czasu. Ponieważ sygnał niesie informację o naturze badanych zjawisk lub systemów, w niektórych dziedzinach nauk jest on traktowany jak nośnik informacji. Sygnał oznacza zatem przepływ strumienia informacji, przy czym przepływ może odbywać się w jednym lub w wielu wymiarach.

Radary mogą też służyć do penetracji gruntu (GPR). Tę samą technikę wykorzystuje się także do badania lodowców.

Radar to słowo utworzone na początku lat czterdziestych XX w. z pierwszych liter angielskiego terminu "Radio Detection And Ranging" (wykrywanie oraz wyznaczanie odległości za pomocą fal radiowych, względnie: radiowe wykrywanie i namierzanie). Wcześniejszy termin brytyjski RDF (Radio Direction Finding) został zastąpiony jego amerykańskim odpowiednikiem, który przyjął się w wielu językach.

Wielka Brytania (), Zjednoczone Królestwo Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej (ang. United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland) – unitarne państwo wyspiarskie położone w Europie Zachodniej. W skład Wielkiej Brytanii wchodzą: Anglia, Walia i Szkocja położone na wyspie Wielka Brytania, Irlandia Północna leżąca w północnej części wyspy Irlandia. Guernsey, Jersey i Wyspa Man, posiadają odrębny status dependencji Korony brytyjskiej i nie wchodzą w skład Zjednoczonego Królestwa.
Radar dopplerowski - radar, w którym wykorzystywane jest zjawisko przesunięcia dopplerowskiego wywołanego ruchem obiektów, na których następuje odbicie.

Do wykrywania obiektów wykorzystuje się zjawisko odbicia fal radiowych (najczęściej w tym celu wykorzystuje się pasmo mikrofal) od wykrywanych obiektów lub fal wysyłane przez te obiekty. W radarze aktywnym nadajnik radaru emituje wiązkę promieniowania oświetlającą badany obszar, sygnał odbija się od obiektu i odbierany w odbiorniku znajdującym się zazwyczaj w tym samym miejscu co nadajnik. Jako sygnał sondujący można stosować krótkie impulsy o dużej mocy (w radarze impulsowym) lub stosować falę ciągłą (w radarach policyjnych, radarach FMCW i radarach szumowych).

FM (ang. Frequency Modulation) – modulacja częstotliwości, czyli kodowanie informacji w fali nośnej przez zmiany jej chwilowej częstotliwości, w zależności od sygnału wejściowego.
Georadar, GPR (ang. Ground-penetrating radar) - wysokorozdzielcza, mobilna metoda geofizyczna oparta na emitowaniu fal elektromagnetycznych o częstotliwości z zakresu krótkich do ultrakrótkich fal radiowych i rejestracji fal odbitych od warstw charakteryzujących się zmianami własności diaelektrycznych. Przetwarzanie takich danych pomiarowych odbywa się z wykorzystaniem oprogramowania, które pozwala na uzyskanie obrazu przypominającego przekrój przez badany ośrodek jak np.: przekrój geologiczny ukazujący warstwowanie gruntów i skał, budowę strukturalną budowli (dróg, mostów), podziemne przeszkody i pustki, znaleziska archeologiczne, instalacje podziemne i wiele innych.

Radar pasywny sam nie emituje promieniowania elektromagnetycznego, a jedynie odbiera promieniowanie odbite od obiektów, pochodzące zwykle od innych radarów lub nadajników telekomunikacyjnych. Na podstawie opóżnienia czasowego i przesunięcia dopplerowskiego sygnału odbitego określa się położenie i prędkość wykrytych obiektów. Czasem (niepoprawnie) do radarów zalicza się urządzenia rozpoznawcze (ESM), które odbierają sygnały nadawane z pokładu obserwowanych obiektów – zwykle sygnały wysyłane w celach komunikacyjnych przez samoloty lub sygnały z radarów pokładowych. Urządzenia takie są w stanie określić kierunek przyjścia sygnału, a w przypadku połączenia ich w sieć – określenie położenia i prędkości źródeł sygnału. Przykłądem takich urządzeń, stosowanych w astronomii są radioteleskopy odbierające promieniowanie wysyłane przez obiekty kosmiczne. Docierający do odbiornika sygnał jest zwykle bardzo słaby, dlatego też trzeba konstruować odpowiednio duże anteny i niskoszumne odbiorniki (często chłodzone ciekłym helem), aby umożliwić określenie kierunku przyjścia sygnału, jego natężenia i innych parametrów służących do identyfikacji obiektu.

Długość fali — najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali — zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.
Radar impulsowy (ang. pulse radar) radar wykorzystujący do oświetlenia obiektów krótkie impulsy elektromagnetyczne. W przypadku gdy impulsem jest wycinek sygnału sinusoidalnego (o stałej częstotliwości) rozdzielczość odległościowa radaru jest proporcjonalna od czasu trwania impulsu. Przy czasie trwania impulsu 1 μs rozdzielczość odległościowa wynosi 150 m, przy czasie trwania impulsu 10 ns - 1.5 m. Ponieważ zasięg wykrywania radaru zależy od energii impulsu sondującego (iloczynu mocy i czasu trwania impulsu) dlatego też radarach pracujące z impulsem prostym (o stałej częstotliwości) konieczne było stosowanie ogromnych mocy (często powyżej 1 MW). W celu zwiększenia rozróżnialności radaru przy zachowaniu akceptowalnych mocy impulsu stosuje się impulsy złożone. Zamiast wycinka sinusoidy o stałej częstotliwości stosuje się sygnał z liniowo modulowaną częstotliwością (ang. chirp radar, w dosłownym tłumaczeniu "radar ćwierkający" - odmiana radaru, w którym zachodzi modulacja częstotliwości fali nośnej w czasie impulsu) oraz filtry kompresyjne w odbiorniku radaru. W takim przypadku rozdzielczość zależy od odwrotności szerokości pasma impulsu. Dla szerokości pasma 1 MHz rozdzielczość wynosi 150 m, przy szerokości pasma 100 MHz - 1.5 m, przy szrokości 1 GHz - 0.15 m. W nowszych rozwiązaniach zamiast liniowej modulacji częstotliwości stosuje się kodowanie fazowe (bi i polifazowe)

Urządzenia radarowe mają obecnie wiele zastosowań, m.in. w meteorologii do wykrywania chmur burzowych, kontroli ruchu lotniczego, morskiego, prędkości poruszających się pojazdów przez policję oraz w wojsku. Wykorzystuje się je również do tworzenia obrazów o wysokiej rozróżnialności stosując technikę syntezowania apertury (SAR – ang. synthetic aperture radar). Poprzednikiem tej technologii był pokładowy radar obserwacji bocznej SLAR.

Mikrofale to rodzaj , częstotliwość = 3·109 – 3·1012 Hz, a długości λ = 10−4 – 0,1 m . W elektronice stosowanie sygnałów o częstotliwościach mikrofalowych oznacza, że rozmiary urządzenia (w najprostszym przypadku falowodu) są zbliżone do długości fali przenoszonego sygnału i opis obwodu przy pomocy elementów o stałych skupionych nie jest wystarczająco dokładny.
Vendsyssel (Vendsyssel-Thy) to północna część Płw. Jutlandzkiego. Od roku 1825, na skutek powodzi Vendsyssel oddzielony jest od reszty półwyspu cieśniną Limfjorden; z tego powodu jest czasem nazywany drugą pod względem wielkości wyspą Danii. Jego powierzchnia wynosi 4685 km² a 1 stycznia 2003 zamieszkiwało go 306 373 osób.

Historia

Po raz pierwszy fal radiowych do detekcji obiektów metalowych użył w 1904 r. Christian Hülsmeyer, który zademonstrował możliwość wykrycia statku w gęstej mgle, wpływającego do portu. Zasięg urządzenia okazał się równy około 4 km, czyli był mniejszy niż widoczności okrętu w pogodny dzień.

Do rozwoju prac nad radarem przyczyniły się tuż przed II wojną światową prace amerykańskich, francuskich, niemieckich, węgierskich oraz brytyjskich naukowców nad wytwarzaniem i odbiorem mikrofal. Wojna przyspieszyła zdecydowanie pracę nad projektem. Opracowano wiele innowacyjnych rozwiązań umożliwiających skuteczniejszą detekcję obiektów. Pierwszy system obrony radarowej powstał na zamówienie rządu Wielkiej Brytanii tuż przed II wojną światową. Sieć stacjonarnych stacji nazwanych Home Chain zaczęto budować w roku 1935, a być może nawet rok wcześniej; urządzenia co najmniej początkowo działały z wykorzystaniem stosunkowo długich fal długości kilkunastu metrów.

Radar pierwotny (ang. Primary Surveilance Radar - PSR) - to rodzaj radaru aktywnego, który wykorzystuje energię fal radarowych, odbitych od obiektów znajdujących się w jego zasięgu.
Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang.: United States, United States of America, US, USA) – państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu, Oceanem Atlantyckim od wschodu.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)