Radar

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Du har nye beskeder (forskel fra næstsidste redigering).

Større radarantenne.

Radar er en forkortelse for RAdio Detection And Ranging.

Anvendelsen af radar spænder bredt, bl.a. overvågning af luftrummet og skibstrafik, våbenbrug, meterologi og måleopgaver.

Den traditionelle opfattelse af en radar er den roterende radioantenne, selvom der også findes mange andre radartyper. Radarantennen er meget retningsbestemt, dvs. den sender sit signal ud i en smal stråle (beam) og modtager kun signaler fra samme retning.

Grundprincippet i en radar er, at et radarsignal (kort impuls med en høj frekvens, typisk 1-40 GHz) udsendes fra antennen i én retning. Hvis radarstrålen rammer en genstand (eks. et fly), reflekteres en lille del af strålen og opfanges af modtageren gennem antennen. Signalet forstærkes og ender som et 'blip' på skærmen. Retningen til target (flyet) kendes ud fra antennens retning, og afstanden findes ud fra den tid, det tog fra pulsen udsendtes, til ekkoet kom tilbage.

Med udgangspunkt i en traditionel søgeradar til flytrafik kan de forskellige parametre, en radar konstrueres udfra, belyses:

Jordens krumning gør at fly ikke kan ses bag radarhorisonten. Kan delvist løses ved at sætte antennen på et højere antennetårn.
Skal radaren kunne se langt, skal den kunne sende et tilpas kraftigt signal ud. Nyere teknik med bl.a. følsommere modtagere og digital behandling af det modtagne ekko muliggør dog en lavere effekt.
Rækkevidden bestemmes også af at signalet skal kunne nå frem og tilbage mellem radaren og flyet inden næste puls sendes afsted. Hvis man vælger denne 'lyttetid' længere, kan antennen ikke dreje så hurtigt rundt og dermed opdatere radarbilledet så hurtigt. En af grundene hertil er at et fly skal rammes af et vist antal pulser for at man kan være sikker på at det nu er et fly og ikke tilfældige støjpulser.
Ground clutter er støj fra reflekterende faste terrængenstande, mest i nærområdet. Det er ofte ønskeligt at kunne skelne mellem ting, der bevæger sig og ting, der ikke gør. Funktionen MTI (Moving Target Indicator) fjerner ubevægelige ting, så radarbilledet bliver mere overskuelige.

Pulsens længde ligger i størrelsesordenen en milliontedel sekund, PRF (Pulse Repetition Frequency) i størrelsesordenen 250-2000 Hz (radarpulsens gentagelse pr. sekund), og effekten varierer med radarens størrelse og formål. I mellemstore radarer tilknyttet lufttrafikkontrollen (ATC) kan pulsen sagtens være på en megawatt (en million watt). Det reflekterede signal kan godt være i størrelsesordenen en milliontedel watt eller mindre. Det stiller store krav til den del af radaren (T-R-boksen), der skifter om mellem den høje udgangseffekt og det lave modtageniveau.

De første radarer udvikledes lige før og under 2. verdenskrig, først som en stationær radar, der kun kigger i een retning. Senere, da man teknisk kunne komme så højt op i frekvens at antennen blev tilpas lille, kunne man skabe den roterende antenne.

En radar behøver ikke kun at kigge i vandret plan. I en højdefinder svinger parabolen i een kompasretning, men med vandret og lodret som yderpunkter. Således findes flyvehøjden på target. Moderne radarsystemer til flytrafikkontrol er dog 3 - dimensionelle.

En GCA-radar (Ground Controlled Approach) har 2 antenner, der 'kigger' ud langs landingsbanen mod det landende fly. Antennerne bevæger sig i en smal vinkel i h.h.v. vandret og lodret plan. Så kan flyvelederen bestemme flyets position helt nøjagtigt og dermed dirigere piloten ned i tåget vejr v.h.a. radiokommunikation. Systemet er lidt på vej ud, men benyttes stadig som back-up-system indenfor militærflyvning, da det blot kræver at flyet har een virkende radio tilbage.

På de roterende radarantenner (områderadarer) ses meget tit en mindre, ekstra antenne ovenpå. Det er IFF/SIF-antennen (Identification Friend or Foe/ Selective Identification Feature), der sender et spørgesignal ud i samme retning som radarantennen. De større fly er udstyret med en transponder, der opfanger spørgesignalet og svarer tilbage med oplysninger om identitet, Heading (retning), flyvehøjde m.m. Disse oplysninger kobles sammen med target i radarens computer og vises sammen med ekkoet på skærmen. I fredstid er det nyttige informationer til afvikling af lufttrafikken, mens det oprindeligt var udviklet til krigstid, hvor egne fly svarede tilbage med dagens kode og dermed kunne identificeres på skærmen. Denne funktion kaldes ofte for sekundær radar, og kan stå alene som 'radar'system, hvis man kun er interesseret i at se fly, der har transponder.

[redigér] Radarens historie

Lige siden 2. verdenskrigs afslutning har radaren fået større og større betydning for mennesket. H. C. Ørsted opdagede elektromagnetismen, der danner grundlag for brug af radiobølger allerede i 1820. Ørsted viste i et eksperiment, at når man sender strøm igennem en ledning, opstår der magnetisme rundt om ledningen. 20 år senere viste Michael Faraday, at det modsatte også kunne lade sig gøre, magnetisme kan generere strøm.

Først efter yderligere 30 år fremsatte Maxwell i 1873 en teori om, at de elektromagnetiske kraftfelter kan tranporteres trådløst, men ingen troede ham, før Heinrich Hertz beviste det nogle år efter. Brandly videreudviklede på Hertz's eksperimenter, men først i 1910 fik Marconi sendt en radiobølge fra England til Newfoundland, og så tog udviklingen fart.

Radaren udvikledes mellem de 2 verdenskrige. I 1920 lykkedes det at udsende en retningsbestemt radiobølge og få en målbar refleksion tilbage fra et skib en sømil væk. Herefter gik det stærkt, og i starten af 1930'erne havde USA, England, Tyskland og Italien operative radarstationer på land. I slutningen af 1930'erne tog udviklingen rigtig fart på grund af krigsfaren, og nu ønskede man radar til luftvarsling.

Problemet med radar til skibe var meget større, og de første radarer var meget store og tunge og derfor uegnede til skibsbrug. Men i 1939 installeredes så de første radarer på 2 store krigsskibe. Under 2. verdenskrig var der stort set ubegrænsede midler til brug for udvikling, og radaren tog da også et kæmpespring fremad. Ved afslutningen af 2. Verdenskrig havde stort set alle skibe (krigsskibe) og mange fly radarudstyr monteret. Skibene brugte radarerne til navigation og simpel styring af kanoner.

I dag bruges radar til utroligt mange ting. Stort set alle skibe (selv mange lystfartøjer) er udstyret med radar til navigation. Og dagligt kan man følge regnvejr på meteorologernes radarbilleder. Militært bruges radaren overalt til varsling, måludpegning og målfølgning, og selv missiler er ofte udstyret med radar til at finde målet.

[redigér] 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.