Radar ist ein System der Gegenstand-Entdeckung, das Funkwellen verwendet, um die Reihe, Höhe, Richtung oder Geschwindigkeit von Gegenständen zu bestimmen. Es kann verwendet werden, um Flugzeug, Schiffe, Raumfahrzeug, ferngelenkte Geschosse, Kraftfahrzeuge, Wetterbildungen und Terrain zu entdecken. Der Radarteller oder die Antenne übersenden Pulse von Funkwellen oder Mikrowellen, die von jedem Gegenstand in ihrem Pfad springen. Der Gegenstand gibt einen winzigen Teil der Energie der Welle zu einem Teller oder Antenne zurück, die gewöhnlich an derselben Seite wie der Sender gelegen wird.

Radar wurde von mehreren Nationen vorher und während des Zweiten Weltkriegs heimlich entwickelt. Der Begriff RADAR wurde 1941 durch die USA-Marine als ein Akronym für die Radioentdeckung und Anordnung ins Leben gerufen. Der Begriff Radar ist ins Englisch und die anderen Sprachen als der Gattungsname-Radar seitdem eingegangen, die ganze Kapitalisierung verlierend.

Der moderne Gebrauch des Radars, ist einschließlich Flugsicherung, Radarastronomie, Luftverteidigungssysteme, Antiraketensysteme hoch verschieden; Seeradare, um Grenzsteine und andere Schiffe ausfindig zu machen; Flugzeugsantikollisionssysteme; Ozeankontrolle-Systeme, Weltraum-Kontrolle und Rendezvous-Systeme; meteorologische Niederschlag-Überwachung; altimetry und Flugregelsysteme; Zielauffinden-Systeme des ferngelenkten Geschosses; und in Boden eindringender Radar für geologische Beobachtungen. Hochtechnologische Radarsysteme werden mit der Digitalsignalverarbeitung vereinigt und sind dazu fähig, Gegenstände aus sehr hohen Geräuschniveaus herauszuziehen.

Andere dem Radar ähnliche Systeme sind in anderen Teilen des elektromagnetischen Spektrums verwendet worden. Ein Beispiel ist "lidar", der sichtbares Licht von Lasern aber nicht Funkwellen verwendet.

Geschichte

Schon in 1886 hat Heinrich Hertz gezeigt, dass Funkwellen von festen Gegenständen widerspiegelt werden konnten. 1895 hat Alexander Popov, ein Physik-Lehrer in der russischen Reichsmarineschule in Kronstadt, einen Apparat mit einer Fritter-Tube entwickelt, um entfernte Blitzschläge zu entdecken. Im nächsten Jahr hat er einen Sender der Funken-Lücke hinzugefügt. 1897, während er das im Kommunizieren zwischen zwei Schiffen in der Ostsee geprüft hat, hat er eine Einmischung geschlagen verursacht durch den Durchgang eines dritten Behälters zur Kenntnis genommen. In seinem Bericht hat Popov geschrieben, dass dieses Phänomen verwendet werden könnte, um Gegenstände zu entdecken, aber er hat nichts mehr mit dieser Beobachtung getan.

Der Deutsche Christian Huelsmeyer war erst, um Funkwellen zu verwenden, um "die Anwesenheit entfernter metallischer Gegenstände" zu entdecken. 1904 hat er die Durchführbarkeit demonstriert, ein Schiff im dichten Nebel, aber nicht seiner Entfernung zu entdecken. Er hat ein Patent für sein Entdeckungsgerät im April 1904 und später ein Patent für eine zusammenhängende Änderung erhalten, für die Entfernung zum Schiff zu bestimmen. Er hat auch ein britisches Patent am 23. September 1904 für die erste volle Radaranwendung bekommen, die er telemobiloscope genannt hat.

Im August 1917 hat Nikola Tesla ein Konzept für primitive Radareinheiten entworfen. Er, hat festgesetzt

1922 haben A. Hoyt Taylor und Leo C. Young, Forscher, die mit der amerikanischen Marine arbeiten, entdeckt, dass, als Funkwellen an 60 MHz übertragen wurden, es möglich war, die Reihe und das Lager von nahe gelegenen Schiffen im Fluss Potomac zu bestimmen. Trotz des Vorschlags von Taylor, dass diese Methode in der niedrigen Sichtbarkeit verwendet werden konnte, hat die Marine die Arbeit nicht sofort fortgesetzt. Ernste Untersuchung hat acht Jahre später nach der Entdeckung begonnen, dass Radar verwendet werden konnte, um Flugzeuge zu verfolgen.

Vor dem Zweiten Weltkrieg haben Forscher in Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, den Niederlanden, der Sowjetunion, dem Vereinigten Königreich, und den Vereinigten Staaten, unabhängig und in der großen Geheimhaltung, Technologien entwickelt, die zur modernen Version des Radars geführt haben. Australien, Kanada, Neuseeland und Südafrika sind dem Vorkriegsgroßbritannien gefolgt, und Ungarn hatte ähnliche Entwicklungen während des Krieges.

1934 hat der Franzose Émile Girardeau festgestellt, dass er einen Hindernis ausfindig machenden Radioapparat baute, der "gemäß den Grundsätzen konzipiert ist, die von Tesla festgesetzt sind", und ein Patent für ein Arbeitssystem erhalten hat, dessen Teil auf dem Überseedampfer von Normandie 1935 installiert wurde.

Während desselben Jahres hat der sowjetische militärische Ingenieur P.K.Oschepkov, in der Kollaboration mit Leningrad Electrophysical Institut, einen experimentellen Apparat erzeugt, der SCHNELL, dazu fähig ist, ein Flugzeug innerhalb 3 km eines Empfängers zu entdecken. Die französischen und sowjetischen Systeme hatten jedoch Dauerstrich-Operation und konnten die volle Leistung nicht geben, die schließlich am Zentrum des modernen Radars war.

Voller Radar hat sich als ein pulsiertes System entwickelt, und der erste derartige elementare Apparat wurde im Dezember 1934 vom Amerikaner Robert M. Page demonstriert, am Marineforschungslabor arbeitend. Im nächsten Jahr hat die USA-Armee erfolgreich eine primitive Oberfläche geprüft, um Radar zu erscheinen, um Küstenbatteriesuchlichter nachts zu richten. Dem wurde von einem pulsierten System demonstriert im Mai 1935 von Rudolf Kühnhold und dem festen GEMA in Deutschland und dann ein im Juni 1935 von einer Luftministerium-Mannschaft gefolgt, die von Robert A. Watson Watt in Großbritannien geführt ist. Später, 1943, hat Page außerordentlich Radar mit der Monopulstechnik verbessert, die viele Jahre lang in den meisten Radaranwendungen verwendet wurde.

Die Briten waren erst, um Radar als eine Verteidigung gegen den Flugzeugsangriff völlig auszunutzen. Das wurde durch Ängste angespornt, dass die Deutschen Todesstrahlen entwickelten. Das Luftministerium hat britische Wissenschaftler 1934 gebeten, die Möglichkeit zu untersuchen, elektromagnetische Energie und die wahrscheinliche Wirkung fortzupflanzen. Im Anschluss an eine Studie haben sie beschlossen, dass ein Todesstrahl unpraktisch war, aber dass die Entdeckung des Flugzeuges ausführbar geschienen ist. Die Mannschaft von Robert Watson Watt hat seinen Vorgesetzten die Fähigkeiten zu einem Arbeitsprototyp demonstriert und hat dann das Gerät patentiert. Es hat als die Basis für die Kette Hausnetz von Radaren gedient, um Großbritannien zu verteidigen. Im April 1940 hat Populäre Wissenschaft ein Beispiel einer Radareinheit mit dem Watson-Watt-Patent in einem Artikel über die Luftverteidigung gezeigt, aber nicht wissend, dass die amerikanische amerikanische und Armeemarine an Radaren mit demselben Grundsatz arbeitete, hat laut der Illustration festgesetzt, "Das ist nicht amerikanische Armeeausrüstung." Außerdem gegen Ende 1941 hatte Populäre Mechanik einen Artikel, in dem ein amerikanischer Wissenschaftler vermutet hat, was er geglaubt hat, dass das britische Frühwarnsystem auf der englischen Ostküste am wahrscheinlichsten ähnlich gewesen ist und sehr in der Nähe davon war, was es wirklich war, und wie es im Prinzip gearbeitet hat.

Der Krieg hat Forschung hinabgestürzt, um bessere Entschlossenheit, mehr Beweglichkeit und mehr Eigenschaften für den Radar einschließlich Ergänzungsnavigationssysteme wie vom Bahnbrecher des RAF verwendete Oboe zu finden.

Anwendungen

Die durch den Radar gegebene Auskunft schließt das Lager und die Reihe (und deshalb Position) vom Gegenstand vom Radarscanner ein. Es wird so in vielen verschiedenen Feldern verwendet, wo das Bedürfnis nach solcher Positionierung entscheidend ist. Der erste Gebrauch des Radars war zu militärischen Zwecken: Luft, Boden und Seeziele ausfindig zu machen. Das hat sich im Zivilfeld zu Anwendungen für das Flugzeug, die Schiffe und die Straßen entwickelt.

In der Luftfahrt werden Flugzeuge mit Radargeräten ausgestattet, die vor Hindernissen in oder dem Nähern ihrem Pfad warnen und genaue Höhe-Lesungen geben. Das erste kommerzielle an das Flugzeug geeignete Gerät war eine 1938-Glockenlaboratorium-Einheit auf einem Vereinigten Luftlinienflugzeug. Sie können im Nebel an Flughäfen landen, die mit radargeholfenen Boden-kontrollierten Annäherungssystemen ausgestattet sind, in denen der Flug des Flugzeugs auf Radarschirmen während Maschinenbediener-Radiolanderichtungen dem Piloten beobachtet wird.

Seeradare werden verwendet, um das Lager und die Entfernung von Schiffen zu messen, um Kollision mit anderen Schiffen zu verhindern, ihre Position auf See wenn innerhalb der Reihe der Küste oder anderen festen Verweisungen wie Inseln, Boje und Leuchtschiffe zu befahren und zu befestigen. Im Hafen oder im Hafen werden Behälter-Verkehrsdienstradarsysteme verwendet, um Schiff-Bewegungen in beschäftigtem Wasser zu kontrollieren und zu regeln. Polizei verwendet Radarpistolen, um Fahrzeuggeschwindigkeiten auf den Straßen zu kontrollieren.

Meteorologen verwenden Radar, um Niederschlag zu kontrollieren. Es ist das primäre Werkzeug für die Kurzzeitwettervorhersage geworden und für das strenge Wetter wie Gewitter, Tornados, Winterstürme, Niederschlag-Typen zuzusehen, usw. hat Geologe-Gebrauch in Boden eindringende Radare spezialisiert, um die Zusammensetzung der Kruste der Erde kartografisch darzustellen.

Grundsätze

Ein Radarsystem hat einen Sender, der Funkwellen genannt Radarsignale in vorher bestimmten Richtungen ausstrahlt. Wenn diese in Kontakt mit einem Gegenstand eintreten, werden sie gewöhnlich widerspiegelt oder in vielen Richtungen gestreut. Radarsignale werden besonders gut durch Materialien des beträchtlichen elektrischen Leitvermögens — besonders durch die meisten Metalle, durch das Meerwasser, durch das nasse Land, und durch Feuchtgebiete widerspiegelt. Einige von diesen machen den Gebrauch von Radarhöhenmessern möglich. Die Radarsignale, die zurück zum Sender widerspiegelt werden, sind die wünschenswerten, die Radararbeit machen. Wenn der Gegenstand entweder oder weiter weg näher rückt, gibt es eine geringe Änderung in der Frequenz der Funkwellen, die durch die Wirkung von Doppler verursacht sind.

Radarempfänger sind gewöhnlich, aber nicht immer in derselben Position wie der Sender. Obwohl die widerspiegelten durch die Empfang-Antenne gewonnenen Radarsignale gewöhnlich sehr schwach sind, können diese Signale durch elektronische Verstärker gestärkt werden. Hoch entwickeltere Methoden der Signalverarbeitung werden auch verwendet, um nützliche Radarsignale wieder zu erlangen.

Die schwache Absorption von Funkwellen durch das Medium, durch das es geht, ist, was Radarsätzen ermöglicht, Gegenstände an relativ langen Reihen zu entdecken —, erstreckt sich, an dem andere elektromagnetische Wellenlängen, wie sichtbares leichtes, infrarotes Licht und ultraviolettes Licht, zu stark verdünnt werden. Solche Dinge wie Nebel, Wolken, Regen, fallender Schnee und Graupel, die sichtbares Licht blockieren, sind gewöhnlich zu Funkwellen durchsichtig. Bestimmte Radiofrequenzen, die absorbiert oder durch den Wasserdampf, die Regentropfen oder das atmosphärische Benzin gestreut werden (besonders Sauerstoff) werden im Entwerfen von Radaren vermieden außer, wenn die Entdeckung von diesen beabsichtigt ist.

Radar verlässt sich auf seine eigenen Übertragungen aber nicht Licht von der Sonne oder dem Mond, oder von elektromagnetischen Wellen, die durch die Gegenstände selbst, wie Infrarotwellenlängen (Hitze) ausgestrahlt sind. Dieser Prozess, künstliche Funkwellen zu Gegenständen zu leiten, wird Beleuchtung genannt, obwohl Funkwellen für das menschliche Auge oder die Kameras unsichtbar sind.

Nachdenken

Elektromagnetische Wellen denken (Streuung) von jeder großen Änderung in den dielektrischen unveränderlichen oder diamagnetic Konstanten nach. Das bedeutet, dass ein fester Gegenstand in Luft oder einem Vakuum oder anderer bedeutender Änderung in der Atomdichte zwischen dem Gegenstand, und was es umgibt, gewöhnlich Radar(radio)-Wellen streuen wird. Das ist für elektrisch leitende Materialien, wie Metall und Kohlenstoff-Faser besonders wahr, Radar gut angepasst der Entdeckung des Flugzeuges und der Schiffe machend. Radar fesselndes Material, widerspenstig und manchmal magnetische Substanzen enthaltend, wird auf militärischen Fahrzeugen verwendet, um Radarnachdenken zu reduzieren. Das ist die Radioentsprechung von der Malerei von etwas eine dunkle Farbe, so dass es durch normale Mittel nicht gesehen werden kann.

Radarwelle-Streuung in einer Vielfalt von Wegen abhängig von der Größe (Wellenlänge) der Funkwelle und die Gestalt des Ziels. Wenn die Wellenlänge viel kürzer ist als die Größe des Ziels, wird die Welle von in einem Weg springen, der der Weise ähnlich ist, wie Licht durch einen Spiegel widerspiegelt wird. Wenn die Wellenlänge viel länger ist als die Größe des Ziels, kann das Ziel nicht wegen des schlechten Nachdenkens sichtbar sein. Niedrige Frequenzradartechnologie ist von der Klangfülle für die Entdeckung, aber nicht Identifizierung Ziele abhängig. Das wird durch das Zerstreuen von Rayleigh, eine Wirkung beschrieben, die den blauen Himmel der Erde und rote Sonnenuntergänge schafft. Wenn die zwei Länge-Skalen vergleichbar sind, kann es Klangfülle geben. Frühe Radare haben sehr lange Wellenlängen verwendet, die größer waren als die Ziele und ein vages Signal erhalten haben, wohingegen einige moderne Systeme kürzere Wellenlängen verwenden (einige Zentimeter oder kürzer), der Gegenstände so klein darstellen kann wie ein Laib von Brot.

Kurze Funkwellen denken von Kurven und Ecken in einem Weg nach, der ähnlich ist, um von einem rund gemachten Stück des Glases zu schimmern. Die reflektierendsten Ziele für kurze Wellenlängen haben 90 °-Winkel zwischen den reflektierenden Oberflächen. Eine Struktur, die aus drei flachen Oberflächen besteht, die sich an einer einzelnen Ecke wie die Ecke auf einem Kasten treffen, wird Wellen widerspiegeln, die in seine Öffnung direkt zurück an der Quelle eingehen. Diese so genannten Eckreflektoren werden als Radarreflektoren allgemein verwendet, um sonst difficult-detect zu machen, protestiert leichter zu entdecken und werden häufig auf Booten gefunden, um ihre Entdeckung in einer Rettungssituation zu verbessern und Kollisionen zu reduzieren. Aus ähnlichen Gründen werden Gegenstände, die versuchen, Entdeckung zu vermeiden, ihre Oberflächen in einer Weise umbiegen, Innenecken zu beseitigen und Oberflächen- und Rand-Senkrechte zu wahrscheinlichen Entdeckungsrichtungen zu vermeiden, die "zu sonderbar" aussehendem Heimlichkeitsflugzeug führt. Diese Vorsichtsmaßnahmen beseitigen Nachdenken wegen der Beugung besonders an längeren Wellenlängen nicht völlig. Hälfte der Wellenlänge telegrafiert lange oder Streifen, Material wie Spreu zu führen, ist sehr reflektierend, aber leitet die gestreute Energie zurück zur Quelle nicht. Das Ausmaß, in dem ein Gegenstand nachdenkt oder Streuungsfunkwellen, wird seine böse Radarabteilung genannt.

Radargleichung

Die Macht P, zur Empfang-Antenne zurückkehrend, wird durch die Gleichung gegeben: