اتصال کوتاه

.

.

هر گاه در این مقاله از «رادار^[1]» سخن به میان می آید، منظور ما آن تجهیزی است که به نام «رادار اوّلیه^[2]» شناخته شده است. پدیده ای که در این رادارها مورد استفاده قرار می گیرد، «بازتاب امواج الکترومغناتیسی^[3]» از اجسام رسانا است. (در مقابل آن، در «رادارهای ثانویه^[4]»، تجهیزهایی که به آنها «ترانسپوندر^[5]» می گویند به کار گرفته شده، و سیگنال های بازتاب یافته و دریافت شده توسط رادار اولیه به وسیله ی آنها رمزگشایی^[6] شده و سپس سیگنال شناساییِ هواپیمایی که ترانسپوندر در داخل آن قرار دارد، توسط آن منتشر می شود.)

واژه ی رادار کوتاه شده ی یک عبارت انگلیسی به معنی «آشکارسازی و فاصله سنجیِ رادیوییِ هواپیما» است. این وسیله امکان موقعیت یابیِ هواپیماها، کشتی ها و همچنین جبهه های ابر را به کمک یک آنتنِ جهت دارِ چرخان میسّر می سازد. میان موقعیت شعاع نورانی بر پرده ی نمایش رادار و موقعیت لحظه ای آنتن رادار همزمانی^[7] دقیق وجود دارد، به نحوی که دید 360 درجه ای آسمان را برای کاربر رادار ممکن می سازد. در برخی موارد چرخش آنتن 360 درجه ی کامل نیست و فقط کمانی از دایره را به صورت رفت و برگشت پوشش می دهد که در اینجا عملکرد شعاع نورانی روی پرده ی تصویر کاربر، مانند حرکت برف پاک کن خودرو است و زاویه ی حرکت آن بر کمان دایره ای که آنتن در محدوده ی آن پس و پیش می رود، متناظر می باشد. سینکرونیزاسیون دستگاه های رادار روزآمد کاملاً الکترونیکی است.

در رادارها انتشار امواج الکترومغناتیسی در فرکانس های بالا صورت می پذیرد. اغلب فرکانس های مورد استفاده در رادار ویژگی های «شبه نوری^[8]» دارند و در خط مستقیم منتشر می شوند، اما خم شدن این امواج در جوّ می تواند بُرد آنها را تا میزان 15% نسبت به دید اپتیکیِ عملی (حاصل از انحنای زمین) افزایش دهد. با تقریب زیاد داریم:

.

.

که در آن _آنتنh ارتفاع آنتن رادار و _هدفh ارتفاع هدف نسبت به زمین بر حسب متر هستند.

.

.

در تصویر بالا دو شکل سودمند برای آنتن رادار دیده می شوند. آنتن بالا یک بشقاب سهموی کامل و آنتن پایین برشی از یک بشقاب سهموی است. عوامل تعیین کننده در «بهره ی آنتن^[9]» عبارتند از مقدار سطح بازتاب دهنده ی آن و طول موج فرکانس کار. البته این امر با فرضِ قرار داشتن المان منتشرکننده ی انرژی فرکانس بالا با دقت زیاد در کانون سهمی آنتن معتبر است.

بُرد یک رادار اولیه در محدوده ی دید اپتیکی را می توان به کمک فرمول های داده شده در تصویر بالا برای بهره ی آنتن، همراه با «فرمول رادار^[10]» در تصویر زیر، با دقت و تقریب خوبی محاسبه کرد.

.

.

در تصویر بالا «فرمول رادار» آورده شده است که اجازه ی محاسبه ی بیشینه ی بُرد قابل حصول یا R_max را با داشتن توان فرستندگی P_s، بهره ی آنتن G، ضریب بازتاب موثر s_eff، طول موج l و کمینه ی توان ورودی گیرنده P_Emin می دهد. در اینجا R_max بایدکوچک تر از مقدار سرعت نور C_o (300هزار کیلومتر بر ساعت) و فرکانس پالس رادار f_p باشد تا از بروز «بازتابش های دوگانه^[11]» اجتناب شود.

در این محاسبات ابتدا فرض می شود که هیچ تلفاتی ظهور پیدا نمی کند. اما این فرض همیشه قابل قبول نیست، زیرا امواج الکترومغناتیسی، بسته به فرکانس شان و وضعیت جوّی متناسباً دچار تضعیف می شوند. در این کاربرد، طول موج های معینی وجود دارند که در آنها جذب^[12] از طریق خطوط طیفیِ آتمسفر^[13] به ویژه زیاد است.

برای طول موج 5 میلی متر تضعیف جوی در حضور اکسیژن با چگالی یک گرم بر مترمکعب، در مجموع 14 دسی بل بر کیلومتر است، اما همین رقم برای طول موج های 13 میلی متر برابر فقط 0/03 دسی بل بر کیلومتر است.

در طول موج های کوتاه بارندگی نیز نقش غیرقابل اغماضی بازی می کند: با بارانی به شدت 15 میلی متر در ساعت و فرکانسی برابر 10 گیگاهرتز (معادل طول موج 3 سانتی متر) 0/32 دسی بل دیگر هم در هر کیلومتر به تلفات افزوده خواهد شد.

بر اساس جدول زیر، انتخاب یک فرکانس بهینه متضمن در نظر گرفتن عواملی چون متوسط وضعیت بارندگی، اندازه ی قابل اجرا برای آنتن، بُرد مورد نیاز، و همچنین در مرحله ی بعدی، در دسترس بودن المان های ساختمانی رادار می باشد. می توان به سادگی تصور کرد که برای کشف هدف های نستباً کوچک، برتری منطقی با رادارهایی است که طول موج کوتاه تری داشته باشند زیرا در برخورد با یک سطح راداری کوچک، هر چه نسبت بین اندازه ی هدف و طول موج بزرگ تر باشد، انرژی بازتاب یافته ی بیش تری به گیرنده خواهد رسید.

.

.

فاصله ی یک هدف تا محل استقرار رادار از محاسبه ی مدت زمان بازتاب سیگنال به دست می آید. نظر به این که فرستنده ی رادار دایم پالس های کوتاهی با فرکانس تکرار f_p می فرستد، باید توجه داشت که فاصله ی این پالس ها در هر صورت طولانی تر از بیشینه ی پیش بینی شده برای زمان سفر سیگنال به سوی هدف و بازگشت از آن به رادار باشد.

پهنای پالس های ارسالی باید تا حد ممکن باریک باشد تا درجه تفکیک^[14] بالاتری روی پرده ی نمایش رادار به دست آید. قاعده ی تقریبی در اینجا می گوید: قدرت تفکیک به ازای هر میکروثانیه پهنای پالس، در جهت شعاعی^[15] 150 متر خواهد بود. در بیش تر موارد «قدرت تفکیک زاویه ای^[16]» بدتر از قدرت تفکیک شعاعی است و حاصل فرکانس تکرار f_p و سرعت چرخش آنتن و البته «زاویه ی دهانه^[17]»ی آنتن می باشد.

معمولاً این طور نیست که روی پرده ی نمایش رادار فقط به عنوان مثال هواپیماهایی دیده شوند که کاربر مایل به آشکارسازی موقعیت آنها است، بلکه همه ی اشیا و اجسام بازتاب دهنده ی روی زمین هم مشاهده می شوند. برای این که ناظر با این همه نقاط روشن بر روی صفحه دچار اشتباه نشود، در بخش «امنیت پرواز» فرآیندی به نام «نمایش هدف متحرک^[18]» یا به اختصار MTI مورد استفاده قرار می گیرد. در اینجا در گیرنده دو پالس متوالی از لحاظ وضعیت فاز با هم مقایسه می شوند و آن اجسامی که در آنها هیچ تغییر فازی بروز نکرده باشد، حذف می شوند. از این راه، تنها اشیایی مرئی باقی می مانند که نسبت به آنتن رادار حرکت شعاعی داشته باشند.

هواپیماهایی که در اطراف آنتن رادار با فاصله ی ثابتی در پرواز هستند، توسط دستگاه های MTI ندیده گرفته می شوند. برای چیره شدن بر این کاستی، در رادارهای روزآمد فرآیندهایی پیش بینی شده اند که به کمک مدارهای محاسب و با دیجیتالیزه کردن تصویر، هدف های متحرک آشکارسازی شده و نمایش داده می شوند.

.

.

منبع:

مجله Funkschau

.

.

مطالب مرتبط:

- پنهان‌کاران متخاصم در دام چشم «بینا»ی ایرانی و «نذیر» بی‌نظیر

- تله موبیل اسکوپ: نخستین رادار تاریخ

- دومین رادار «قـدیـر»: چشمان 1100 کیلومتری نیروهای مسلح ایران در جنوب کشور

.

.

.

.

.