Oops! It appears that you have disabled your Javascript. In order for you to see this page as it is meant to appear, we ask that you please re-enable your Javascript!
رادار و الکترونیک

انواع رادار،سطح مقطع راداری و رادار گریزی

انواع رادار،سطح مقطع راداری و رادار گریزی

انواع رادار،سطح مقطع راداری و رادار گریزی

نویسنده و مترجم: معین پورحسین

رادارها در ابتدا برای پاسخ به مشکلات و نیازهای نظامی طراحی شده بودند؛ ولی در طول تاریخ پیشرفت این تکنولوژی علاوه بر پررنگ تر کردن حضور آن در علوم نظامی، باعث ظاهر شدن آن در حوزه هایی همچون هواشناسی شد.

رادارهای نظامی به طور کلی به سه دسته تقسیم میشوند: زمین برد،هوابرد و دریابرد. درون این سه دسته، رده بندی های دقیق تری نیز بر اساس کاربرد این رادارها وجود دارند. البته برخی از این رادارها در بیش از یک بخش کاربرد داشته و یا برخی از آنها کاربردهای یکسانی داشته و نوع امواج و سیگنال آنهاست که متفاوت میباشد. در این بخش به بررسی مهمترین رادارهای نظامی و غیر نظامی میپردازیم:

  • رادارهای زمینی د فاع از آسمانِ: این رادارها تمامی سیستم های دو بعدی و سه بعدیِ ثابت، متحرک و انتقال پذیر را در یک ماموریتِ دفاع از آسمان در بر می گیرد.
  • رادارهای میدان نبرد، کنترل موشک و تجسس زمینی: این رادارها، رادارهای تجسسِ میدان نبرد، ردگیری، کنترل آتش و سیستم های راداریِ سلاح یابی در شکل های ثابت، متحرک، انتقال پذیر و قابل حمل توسط انسان را در بر می گیرد.
  • رادارهای تجسس ساحلی و دریایی و رادارهای ناوبری: این رادارها شامل رادارهای دریابردِ جستجویِ سطحی، رادارهای جستجوی هوایی(دو بعدی و سه بعدی) و همچنین رادارهای زمینیِ تجسس ساحلی می باشد.
  • رادارهای کنترلِ آتشِ دریایی: این ها رادارهای دریابردی هستند که بخشی از سیستم های کنترل آتش و هدایت سلاحِ وابسته به رادار می باشند.
  • رادارهای تجسسی هوایی: این رادارها برای تجسس های دریایی و زمینی و همچنین هشدارهای اولیه برای هواپیماهای بال ثابت، بالگردها و هواپیماهای بی سرنشین طراحی شده اند.
  • رادارهای کنترل آتش هوابرد: شامل رادارهای هوابردِ کنترل آتش سلاح و هدفیابی سلاح ها می شود.
  • رادارهای فضابرد(SBR): تلاش های قابل توجهی در تحقیقات مربوط به SBRها برای استفاده در ماموریت های کسب آگاهی، تجسس و شناسایی در 30 سال گذشته انجام شده است. وزارت دفاع آمریکا علاقه خاصی به موضوع SBRها نشان داده است.
  • رادارهای نظامی کنترل ترافیک هوایی(ATC) و رادارهای مسافت یابی: این رادارها شامل رادارهای ATC زمینی و دریاییِ مورد استفاده برای کمک به فرود هواپیما، حمایت از تست و ارزشیابی فعالیت ها در محدوده تست می شود.
  • رادارهای پالس ساده(simple pulse radar): این رادارها بارزترین نمونه رادار با امواجی شامل پالس های مکررِ کوتاه مدت اند. از مثال های فراوان آن می توان به رادارهای تجسس هوایی و دریاییِ برد بلند، رادارهای محدوده تست و رادارهای هواشناسی اشاره کرد. دو نوع رادار پالسی وجود دارد که از فرکانس های جابجایی داپلرِ سیگنالِ دریافت شده استفاده می کند تا اهداف متحرک(مانند هواپیما) را رویت نموده و امواج ناخواسته که از یک پارازیت ثابت بدون جابجای داپلر تولید می شود، پس زند. یکی از آن ها رادارِ کشف اهداف متحرک(MTI) نام دارد دیگری رادار پالس داپلر نام دارد. کاربرانِ رادارهای پالسی شامل ارتش، نیروهای هوایی و دریاییِ آمریکا، وزارت های تجارت و بازرگانی، نیرو، کشاورزی، امورداخلی و خزانه داری آمریکا به علاوه ی تاسیسات دانش ملی، ناسا و … می باشند.
  • رادارهای MTI: بعد از دریافت فرکانس های داپلر، رادارهای MTI قابلیت تشخیض تفاوت بین امواج ساطع شده از اهداف متحرک نسبت به اهداف ثابت و پارازیت ها و پس زدن این پارازیت ها را دارد. امواج آن قطاری از پالس هایی با PRR(تعداد پالس های تکرار شده بر ثانیه) کم می باشند تا از نامعلومی مسافت جلوگیری کنند. این بدین معنا می باشد که اندازه گیری مسافت با PRR کم بهتر می باشد درحالی که تعیین سرعت در PRR کم از دقت کمتری برخوردار است. تقریبا تمامی سیستم های راداریِ تجسس و رویت هواپیمای زمین برد از نوعی MTI بهره می گیرند. ارتش، نیروهای هوایی و دریایی، وزارت تجارت و بازرگانی آمریکا و ناسا از کاربران اصلی این رادارها می باشند.
  • رادارهای MTI هوایی(AMTI): رادارهای MTI سوار بر هواپیما با مشکلاتی مواجه اند که در MTIهای زمینی پیدا نمی شوند زیرا پارازیت های بسیاری از سمت زمین و دریا فرستاده می شوند که به دلیل حرکت هواپیمای حامل رادار، دارای فرکانس های داپلر می باشند. درعوض رادارهای AMTI فرکانس های جابجایی داپلرِ این پارازیت ها را خنثی و امکان تشخیص اهداف متحرک را، با اینکه خود در حال حرکت هستند، فراهم می کنند. کاربران اصلی این رادار ارتش، نیروهای هوایی و دریایی آمریکا می باشند.
  • رادار پالس داپلر: همانند سیستم های MTI رادار پالس داپلر نوعی رادار می باشد که از فرانس جابجایی داپلر فرستاده شده از امواج سیگنال برای پس زدن پارازیت و شناسایی هواپیماهای در حال حرکت استفاده می کند ولی این رادار با مقدار PRR خیلی بالاتری نسبت به رادارهای MTI فعالیت می کند. (برای مثال یک رادار پالس داپلر ممکن است تا 100 KHz داشته باشد در حالی که یک رادار MTI می تواند 300 Hz داشته باشد.) این اختلاف PRR موجب ایجاد تفاوت هایی می شود. یک رادار MTI از PRR کم برای اندازه گیری دقیق مسافت استفاده می کند. این کار موجب می شود که اندازه گیری شعاع سرعت به شدت مبهم شده و در نتیجه منجر به رویت نشدن برخی از اهداف شود. از طرف دیگر یک رادار پالس داپلر به دلیل فعالیت با PRR بالا دچار ابهام در اندازه گیری این شعاع سرعت نمی شود و مشکل اندازه گیری مسافت به دلیل PRR بالا را با فرستادن امواجی مختلف با PRR های متفاوت حل می کند. ارتش، نیروهای هوایی و دریایی، وزارت تجارت و بازرگانی آمریکا و ناسا از کاربران آن می باشند.
  • رادار وضوح سطح بالا: این رادار نوعی رادار پالسی می باشد که از پالس های بسیار کوتاه برای به دست آوردن وضوح مسافتِ هدفی استفاده می کند که اندازه آن می تواند کمتر از یک متر تا بیش از چند متر باشد. ازاین رادار برای رویت اهداف ثابت درون پارازیت و تشخیص اهداف از یکدیگر استفاده شده و در فواصل کوتاه بهترین کاربرد را دارد. ارتش، نیروهای هوایی و دریایی، وزارت نیروی آمریکا و ناسا از کاربران این رادار هستند.
  • رادارهای پالس فشرده: این رادارها مشابه رادار وضوح سطح بالا بوده اما قدرت آن بیشتر بوده و بر محدودیت های بردبلند آن غلبه کرده است بدینگونه که وضوح پالس های کوتاه را با انرژی پالس های بلند به دست می آورد. رادار پالس فشرده این کار را با میزان کردنِ فرکانس و یا پایه ی یک پالس بلند و پرانرژی انجام می دهد. میزان کردن پایه یا فرکانس اجازه می دهد تا یک پالس بلند را در دریافت کننده به اندازه پهنای باند فشرده کرد. کاربران رادارهای پالس فشرده، ارتش، نیروهای هوایی و دریایی، وزارت نیروی آمریکا و ناسا می باشند.
  • رادار های دیدِ مرکب(SAR): این رادار در هواپیماها و ماهواره ها به کار گرفته می شوند. و عموما اشعه آنتن آن به جهت انتقال آن عمود می باشد. رادار SAR سیگنال های پی در پی را دریافت و به مرور زمان در حافظه خود به شکل منظم ذخیره کرده و در نتیجه به وضوح بالایی از یک زاویه (مسافت عرضی) دست پیدا می کند. محصول آن تصویری واضح از یک صحنه می باشد. رادارهای SAR توسط ارتش، نیروهای هوایی و دریایی آمریکا و ناسا استفاده می شود.
  • رادارهای دیدِ مرکبِ وارونه(ISAR) از جهات فراوانی رادارهای SAR و ISAR مشابهند با این تفاوت که ISARها وضوح مسافت عرضی را با استفاده از فرکانس های جابجایی داپلر به دست می آورند که نتیجه حرکت هدف نسبت به رادار می باشد. از ISAR معمولا برای به دست آوردن تصویر از هدف استفاده می شود. ارتش، نیروهای هوایی و دریای آمریکا و ناسا از کاربران ISAR می باشند.
  • رادارهای دید جانبی هوایی(SLAR): این نوع از رادارهای هوایی از یک آنتن دید جانبی بزرگ (اشعه آن عمود بر جهت پرواز هواپیماست) استفاده می کند و توانایی به دست آوردن وضوح سطح بالا را دارد (وضوح مسافت عرضی آن به خوبی رادارهای SAR نمی باشد ولی استفاده از آن آسان تر بوده و در برخی از شرایط قابل قبول می باشد) رادار SLAR تصویر نقشه مانندی از زمین به وجود می آورد که اجازه رویت اهداف زمینی را می دهد. این رادار توسط ارتش، نیروهای هوایی و دریایی آمریکا و ناسا استفاده می شود.
  • رادارهای تصویربرداری: گاهی از رادارهای SAR، ISAR و SLAR به عنوان رادارهای تصویر برداری یاد می شود.
  • رادارهای رهگیری: این نوع از رادار یک هدف را به طور پیوسته در جهت(ارتفاع و زاویه حرکت) و مسافتی خاص دنبال می کند تا مسیر و خط سیر آن را مشخص و موقعیت های بعدی آن را پیشبینی کند. رادارهای رهگیری تک هدفی موقعیت یک هدف را به شکل پیوسته نشان می دهد. نمونه هایی از رادارهای رهگیری می توانند موقعیت هدف خود را تا ده بار در ثانیه اندازه بگیرند. رادارهای ترکیب مسافتی نوعی از رادارهای ردگیری می باشند. رادارهای ردگیری نظامی از سیگنال های پیچیده ای استفاده می کنند تا بتوانند اندازه و برخی از ویژگی های هدف را پیش از آماده سازی به منظور انهدام هدف مشخص کنند. از این رادارها گاهی اوقات به نام رادارهای کنترل آتش نیز یاد می شود. رادارهای رهگیری در اصل توسط ارتش، نیروهای هوایی و زمینی، وزارت انرژی و همچنین ناسا استفاده می شود.
  • رادار رهگیری در حین اسکن(TWS): دو نوع متفاوت از رادارهای TWS وجود دارد: نوع اول رادار تجسسیِ متدِ اولی می باشد که به یک آنتنِ مکانیکی مجهز می باشد. رهگیری هدف توسط دیدبانی , حین چرخش آنتن انجام می شود. رادار نوع دوم راداری می باشد که در یک زاویه خاص می چرخد تا زاویه حرکت هدف را شناسایی کند. رادارهای TWS عموما توسط ارتش، نیروهای هوایی و دریایی آمریکا و همچنین ناسا استفاده می شود.
  • رادارهای سه بعدی: رادارهای تجسس هوایی اولیه موقعیت هدف را در دو بعد گزارش می دادند: مسافت و جهت. رادارهای به اصطلاح سه بعدی امروزی نوعی رادار تجسس هوایی می باشند که مسافت را به روش های اولیه اندازه گیری می کنند ولی همچنین به نوعی آنتن مجهز می باشند که به شکل الکترونیکی یا مکانیکی دور محور عمود می چرخد و جهت حرکت هدف را به دست می آورد. این آنتن یا دارای چندین اشعه ثابت بوده یا ازیک اشعه ی اسکن شده باریک برای اندازه گیری ارتفاع استفاده می کند. رادارهای دیگری (همچون رادارهای رهگیری یا رادارهای اسکن الکترونیکی مرحله ای) نیز وجود دارند که موقعیت هدف را در سه بعد گزارش می دهند اما رادارهای سه بعدی همگی رادارهای تجسس هوایی هستند که راجع به آن ها توضیح داده شد. کاربران این رادار ارتش، نیروهای دریایی و هوایی، وزارت انرژی آمریکا و ناسا می باشند.
  • رادارهای اسکن الکترونیکیِ مرحله ای: آنتن این رادار می تواند به طور پیوسته اشعه خود را از جهتی به جهت دیگر قرار دهد بدون آنکه سازه بزرگ آنتن را جابجا سازد. این کار اجازه ردگیری چند هدف به طور همزمان و انجام فعالیت های مورد نیاز دیگر می دهد. ارتش، نیروهای هوایی و دریایی آمریکا به این رادار مجهز هستند.
  • رادار موج پیوسته(CW): به دلیل اینکه این رادار به طور همزمان امواج را ساطع و دریافت می کند، برای تشخیص امواج برگشتیِ ضعیف از امواج تولید شده قوی، به فرکانس جابجایی داپلر هدف در حال حرکت وابسته می باشد. یک رادار CW ساده توانایی شناسایی اهداف، شعاع سرعت آن ها (براساس فرکانس جابجایی داپلر) و تشخیص جهت سیگنال های دریافت شده را دارد. البته به امواج پیچیده تری برای تشخیص مسافت هدف نیاز است. تقریبا تمامی آژانس های فدرال از نوعی رادار CW برای امور مختلف مانند تشخیص هدف، کنترل آتش و تشخیص سرعت استفاده می کنند.
  • رادار موج پیوسته با فرکانس میزان شده(FM-CW): اگر فرکانس یک رادار CW به طور پیوسته با زمان تغییر کند، فرکانس امواج درحال برگشت و امواج فرستاده شده با توجه به مسافت هدف تغییر می کند. از این رو اندازه گیری تفاوت فرکانس های سیگنال های فرستاده شده و دریافتی مسافت هدف را نیز نشان می دهد. در این رادارها این تغییر فرکانس به شکلی خطی انجام می شود تا فرکانس ترتیبی بالا و پایین داشته باشد. رایج ترین نوع این نوع رادارها، نوعی ارتفاع سنج در هواپیماها و ماهواره ها می باشد که ارتفاع آن ها را از سطح زمین تشخیص می دهد. در برخی موارد برای اندازه گیری مسافت از میزان کردن پایه به جای فرکانس استفاده می شود. کاربران اصلی این رادار ارتش، نیروهای هوایی و دریایی آمریکا و ناسا می باشند.
  • رادارهای فرکانس بالای فرا افق(HF OTH): این رادار در بخشي فرکانس بالای(HF) طیف الکترومغناطیسی (3-30 MHz) فعالیت میکند تا بتواند از شکستگی امواج رادیویی به نفع خود استفاده کند. این کار توسط یونوسفری که اجازهِ مسافت های فرا افقِ(OTH) تا تقریبا 2000 مایل اقیانوسی را میدهد، انجام می شود. رادارهای HF OTH توانایی شناسایی هواپیما، موشک های بالستیک، کشتی و اثرات امواج اقیانوسی را داراست. نیروهای هوایی و دریایی آمریکا از این رادار بهره می برند.
  • پراکنده سنج: از این رادار در هواپیماها و ماهواره ها استفاده شده و عموما اشعهِ آنتن آن در جهات متفاوت متمایل می شود و تا کناره های رد باقی مانده که به شکل عمود زیر آنتن است ادامه می دهد.
  • رادارهای رطوبتی: از این رادار در هواپیما و ماهواره به منظور اندازه گیری سرعت بارش باران استفاده میشود.
  • رادارهای فرم ابری: بر روی هواپیما و ماهواره به منظور اندازه گیری برگشت پذیری امواج از ابر به سطح زمین می باشد.
  • آریه فازی پسیو
در جنگاوران بخوانید  سامانه هدایت موشک های هوا به هوا

در آرایه فازی پسیو، از یک تقویت کننده ی بزرگ برای تامین توان همه ی فیدر ها استفاده می شود. در این حالت پس از دریافت امواج توسط المان ها باید برای هر المان شیفت اولیه حذف شود.

  • آرایه فازی اکتیو

در آرایه فازی اکتیو، به ازای هر المان آنتن، یک تقویت کننده ی کوچک وجود دارد که به صورت یک پارچه با المان طراحی می شود. در نتیجه امکان کنترل توان خروجی برای هر المان بصورت جداگانه فراهم می شود.در این حالت پس از دریافت امواج توسط المان ها نیازی به حدف کردن شیفت اولیه ای که در حالت ارسال ایجاد شده نیست. زیرا خروجی هر کدام به صورت جداگانه قابل اندازه گیری است.

RCS

RADAR CROSS SECTION

پس از آشنایی با انواع رادارها، میتوان به بررسی موضوعات سطح مقطع راداری(RCS) و رادار گریزی پرداخت.

سطح مقطع راداری پارامتری مخصوص برای اجسام بازتاب کننده می باشد که به عوامل بسیار وابسته بوده و در مقیاس های متر مربع اندازه گیری می شود. به طور ساده تر میتوان RCS را میزان دیده شدن اجسام بر روی رادار نامید. این عامل در اجسام هندسی ساده قابل اندازه گیری و به شکل آنها و طول موجی که با جسم برخورد می کند وابسته است.(به عبارت دیگر به نسبت ساختمانی ابعاد جسم به طول موج وابسته است). اگر انرژی امواج رادار پس از برخورد با جسم در تمام جهات به طور برابر بازتاب شود، آنگاه سطح مقطع راداری جسم با سطح مقطع عرضی آن برابر خواهد بود. البته در واقعیت بخشی از امواج جذب شده و هیچگاه این بازتاب ها یکسان نمی باشد. به همین دلیل محاسبات RCS بسیار دشوار میباشد.

RCS یک جسم به چند عامل وابسته است:

  • مشخصات ظاهری و هندسه فیزیکی جسم
  • جهت پرتوهای رادار
  • فرکانس امواج رادار
  • جنس مواد به کار رفته در جسم

کاهش چشمگیر RCS در یک هواپیما موجب دستیابی آن به رادار گریزی آن می شود.

در جنگاوران بخوانید  شناور های کشف موشک بالستیک ارتش امریکا

رادار گریزی چیست؟

هدف از رادار گریزی پنهان سازی تجهیزات از دید رادار است.

اکثر هواپیماهای متداول و غیر نظامی ظاهری گرد دارند که به ایرودینامیک شدن آنها کمک میکند، ولی آنها را به بازتاب کننده های عالیِ امواج رادار بدل می سازد. بدین شکل که امواج به هر نقطه ای از بدنه برخورد کند به سوی خود رادار بازتاب هایی خواهد داشت.

اما روش هایی وجود دارد که باعث کاهش RCS و دسترسی به رادار گریزی می شوند که در علوم نظامی دارای ارزش های فراوان هستند. با استفاده از روش های زیر میتوان ابزار نظامی را از دید دشمن پنهان کرد:

  • شکل دهی هدف دار: در این روش با حذف سطوح گرد و تغییر ظاهر ابزار به کاهش RCS کمک می کنیم. بدین شکل که با ایجاد سطوح صاف و زاویه ها و شکستگی های تیز، بازتاب امواج را از رادار دور می سازیم. این روش در ناوها و هواپیماهای نظامی به چشم میخورد که البته در مقابل رادارهای مالتی استاتیک و VHF تاثیر چندانی ندارد.
  • استفاده از فراسطح ها: این روش از نوین ترین ها بوده و نیاز به شکل دهی هدف دار را از بین می برد.
  • توقف فعال: ابزار پس از شناسایی نوع و جهت اجسام رادار، موجی با شدت یکسان ولی پایه ای متفاوت نسبت به بازتاب های پیشبینی شدهِ سیگنال های رادار، موجب ایجاد تداخل و کاهش RCS می شود.
  • استفاده از مواد جاذبِ امواج: از این مواد در سازهِ اولیه یا به عنوان عایق به کار رفته و با جذب امواج از بازتاب آن جلوگیری می کنند.
  • کاهش با پلاسما: در این روش لایه ای از گاز یونیزه شده(پلاسما) همچون لایه ای عایق بر روی ابزار در مقابل امواج استفاده می شود (البته این روش به دلیل دشواری بسیار بالای آن تنها به شکل تئوری بوده و در واقعیت عملی نشده است)

در پایان باید مد نظر داشت که عملی کردن این روش ها و دسترسی به تکنولوژی رادار گریزی به تلاش بسیار نیاز داشته و کشورهایی که به آن دست یافته اند آن را علم آن را پنهان و محرمانه نگه داشته اند….

مطالب مشابه:

طول موج رادارها

رادار های نصب شده روی جنگنده ها

منابع:

https://science.howstuffworks.com/question69.htm

http://www.radartutorial.eu/01.basics/Radar%20Cross%20Section.en.html

https://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/systems/radar-types.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Radar_cross-section

نوشته های مشابه

یک نظر

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن