Radar

Radar là hệ thống thiết bị thuộc lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến điện. Thực hiện việc phát đi (bức xạ) những sóng vô tuyến điện trong môi trường không khí và thu lại tín hiệu phản xạ của sóng điện từ từ mục tiêu rồi đo đạc xử lý cho ta nhận biết được tin tức về mục tiêu cần quan sát, xác định.

Báo cáo tiểu luận quân sự Radar phòng không Mở đầu 1. S lc v lch s phỏt trin ca Radar: Nm 1865, Maxwell ó a ra lớ thuyt v súng in t. Nm 1867, Henry Hertz ó chng minh c súng in t bng thc nghim. Nm 1895, nh vt lý ngi Nga Popop ó phỏt minh ra dng c thu c cỏc hin tng phúng in trong khụng gian cỏch xa 30m, d bỏo kh nng dng c ú cú th gi tin tc i xa. éõy l nm ỏnh du phỏt minh to ln ca nhõn loi: Vụ tuyn in. í xõy dng cỏc i radar do Popop nờu ra u tiờn. Nm 1897, khi tin hnh thớ nghim liờn lc vụ tuyn gia hai con tu "Chõu u" v "Chõu Phi", ụng nhn thy liờn lcx bng b t khi chic tun dng hm "Trung uý I-lin" i xen vo gia. Sau khi chic tun dng hm i qua, liờn lc c ni li. Vỡ sao liờn lc b t? ễng cho rng súng vụ tuyn ó b chic tun dng hm chn mt v cú th c phn x tr li. ễng nờu kh nng dựng hin tng ny phỏt hin cỏc vt ngoi kh nng quan sỏt ca mt thng (ờm ti, sng mự, c li xa .). Nhng phi gn 40 nm sau, loi ngi mi ch to c Radar. Chin tranh th gii ln 2, Radar c phỏt trin mnh v ni bt trong chin tranh vụ tuyn in t gia cỏc nc tham chin. éu nm 1940, nc Anh ó cú khong 250.000 ngi lm vic trong lnh vc ny. én giai on cui chin tranh th gii hai, mi thỏng M ó chi 100 triu USD vo vic thit k, sn xut cỏc i Radar mi v cỏc thit b chng nhiu cho Radar. Vi s phỏt trin ca khoa hc, cụng ngh vi in t v cụng ngh thụng tin ngy nay ó to ra tin d mi cho s phỏt trin ca Radar. Nhng Radar mi nht hin nay trờn th gii cú nhng tớnh nng cc k u vit: c ly phỏt hin xa, phõn gii mc tiờu cao, thit b gnnh, h thng x lý tớn hiu v hin th s, nhiu khõu x lý tớn hiu c t ng hoỏ rt thun li cho ngi s dng. 1 Báo cáo tiểu luận quân sự Radar phòng không 2. ng dng v chc nng ca Radar: Radar c dựng vo rt nhiu mc ớch k thut khỏc nhau, thc hin nhiu nhim v khỏc nhau: Radar thi tit, Radar cnh gii, Radar dn ng, Radar phỏt hin v ch th mc tiờu, Radar ngm bn, Radar nhn bit "ch-ta" . Vi khoa hc v tr, Radar cng th hin tớnh quan trng trong vic nghiờn cu. Radar cú th lp t trờn mỏy bay, tu bin, v tinh nhõn to, trong cỏc xe Radar c ng. V c bit cũn cú Radar cm tay phỏt hin mc tiờu gn. Ngoi ra, Radar cũn cú nhim v trinh sỏt thụng bỏo tỡnh hỡnh hot ng ca ch mt t, mt nc, tỡnh hỡnh ch s dng v khớ hoỏ hc, sinh hc, tỡnh hỡnh khớ tng thu vn. Trong khu vc úng quõn b trớ chin u t v phũng chng cỏc hnh ng ỏnh phỏ ca ch. Ngy nay, Radar c s dng rng rói trong quõn i v gi mt vai trũ quan trng trong chin tranh hin i. S ra i ca Radar dn ti mt bc ngot quan trng trong chin thut. Bn thõn Radar khụng bn ri mỏy bay, khụng ỏnh m tu, cng khụng tiờu dit sinh lc hay cỏc phng tin k thut ca ch, nhng nú cú kh nng phi hp hu nh tt c cỏc loi v khớ, to nờn nhng kh nng hon ton mi m v bt ng. Trong chin tranh th gii ln 2, b mỏy ch huy hi quõn ca phỏt xớt éc ó tha nhn rng, Radar ó lm cho tu ngm t a v k i sn tr thnh con mi b sn: 785 tu trong s 1174 tu ngm ó b ỏnh m. Khi phỏt xớt éc s dng bom bay FAU-1, Radar ó phỏt huy tỏc dng v lm tng hiu qu ca v khớ phũng khụng. T 16 n 30-8-1944, quõn éc ó phúng 1080 qu bom, nhng ó b bn ri 540, v b khụng quõn tiờu dit 144 bi v khớ cú Radar hng dn v ngũi n vụ tuyn. S lng n cn thit h mt mỏy bay t 600 n 700 viờn ó gim xung 100 n 120 viờn. Chc nng ca radar l phỏt hin v nh v vt th bng súng vụ tuyn. Tờn radar do hi quõn M t ra trong th chin th 2 (Vit tt ca Radio Detection and Ranging"), tuy khụng cú ý ngha nhng ngy nay ó tr thnh mt thut ng thụng dng. 2 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng Néi dung 1. Cơ sở khoa học kỹ thuật bắt mục tiêu của Radar: a. Các định nghĩa:  Radar là hệ thống thiết bị thuộc lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến điện. Thực hiện việc phát đi (bức xạ) những sóng vô tuyến điện trong môi trường không khí và thu lại tín hiệu phản xạ của sóng điện từ từ mục tiêu rồi đo đạc xử lý cho ta nhận biết được tin tức về mục tiêu cần quan sát, xác định.  Sự phản xạ sóng điện từ được xảy ra ở giới hạn của hai môi trường có tính chất điện và từ khác nhau. Các tham số toạ độ mục tiêu trong không gian được cho bởi hình sau: 3 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng Trong đó: O: Radar M: Mục tiêu OM: Cự ly từ đài tới mục tiêu thường ký hiệu là D ε: Góc tà của mục tiêu β: Góc phương vị của mục tiêu MM’: Độ cao của mục tiêu MM’ = H = Dsinε - Tại thời điểm t o : H o , R o , β o - Tại thời điểm t n : H n , R n , β n xác định được đường bay của mục tiêu - Oxyz là hệ toạ độ để xác định vị trí M trong không gian cần 1 trong 2 bộ ba thông số: + Cự ly D + Cự ly D + Góc phương vị β + Góc phương vị β + Góc tà ε + Độ cao H = Dsinε Với : - (D, β, H) dùng xác định mục tiêu gần trái đất - (D, β, ε) dùng xác định mục tiêu xa trái đất - Tập hợp các toạ độ của mục tiêu theo thời gian sẽ cho ta quỹ đạo S của mục tiêu b. Mục tiêu:  Tất cả các vật thể bay trong phạm vi phát hiện của Radar gọi là mục tiêu Radar  Đối với bất cứ mục tiêu nào có thể phản xạ lại sóng điện từ đều gọi là nguồn phát xạ thứ cấp. Thực chất của việc phản 4 Báo cáo tiểu luận quân sự Radar phòng không x di tỏc ng ca súng in t ti cỏc mc tiờu phn x s xut hin trờn b mt phn x dũng in xoay chiu. Dũng xoay chiu ny chớnh l ngun phỏt x th cp. Tớnh cht phn x mc tiờu Radar ph thuc vo cỏc yu t sau: + Kớch thc b mt phn x ca mc tiờu + Tớnh dn in ca b mt phn x + Kt cu hỡnh hc, mc li lừm ca b mt mc tiờu + Bc súng lm vic ca Radar + Mt phõn cc ca ngun phỏt x + Gúc ti ca súng phỏt x S phn x súng in t cú th chia lm 3 loi : + Phn x gng: Xy ra khi súng ti tỏc ng ti b mt phng ca vt phn x. c im ca loi phn x ny l gúc ti bng gúc phn x. + Phn x phõn tỏn: Súng ti phn x theo nhiu hng khỏc nhau. + Phn x kt hp: Va cú phn x gng, va cú phn x phõn tỏn. Thc thay gp loi phn x ny. Mc tiờu cú hỡnh dng phc tp, v trớ luụn thay i do ú tớn hiu luụn thay i dn n cụng sut ca tớn hiu luụn thay i. S thay i biờn cụng sut tớn hiu phn x l mt quỏ trỡnh ngu nhiờn khụng th tớnh toỏn trc c, m phi da vo c tớnh thng kờ, hm phõn b xỏc sut phõn tớch ỏnh giỏ. c. Cỏc phng phỏp xỏc nh to ca i Radar xung: i, Phng phỏp o c ly mc tiờu D: Da trờn c s do thi gian cn thit tớn hiu t Radar phỏt i sau ú phn x v t mc tiờu. C ly D ca mc tiờu c xỏc nh : 2 Ct D = Trong ú : t: Thi gian gi chm tớn hiu t khi phỏt xung n khi i thu c tớn hiu phn x C: Vn tc ỏnh sỏng xỏc nh t, ta bin i tip: f C D 2 = 5 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng  Cự ly liên quan đến tần số f, f liên quan tới thời gian t  Các đài Radar xung dùng tần số chuẩn 75KHz chia theo các hệ số chia cần thiết và biến đổi thành các xung đại diện cho khoảng cách 10, 50 và 100km đưa đến hiện sóng biên độ để tạo thành lưới toạ độ cự ly. Căn cứ vào vị trí tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trên hiên trên lưới toạ đọ hiện sóng để xác định cự ly mục tiêu. Ưu điểm của phương pháp này là chỉ cần một anten, hiện sóng đơn giản cùng một lúc có thể phát hiện được nhiều mục tiêu.  Phương pháp tần số:  Dựa trên nguyên tắc thời gian giữ chậmcủa tín hiệu phản xạ từ mục tiêu được đo bằng độ lớn sự thay đổi của tần số phát.  Trong thời gian truyền lan sóng điện từ tới mục tiêu và phản xạ lại vào máy thu của Radar, tần số biến đổi một lượng ∆f p C D f pp 2 η =∆ Trong đó: η p : Hệ số thay đổi tần số của dao động cao t6ần của máy phát đưa vào bộ trộncủa máy thu tạo ra tín hiệu tần số M M phxaph CT DF ffF ∆ =−= 4 Với: ∆F M : Độ lệch tần số của dao động cao tần T M : Chu kỳ lặp lại của tần số biến điện của máy phát  Từ đó: M Mh T TCF D ∆ = 4  Phương pháp pha:  Dựa trên nguyên tắc thời gian giữ chậm tín hiệu phản xạ từ mục tiêu được đo bằng độ dịch pha của dao động biến điện tF h πϕ 2 =∆ Trong đó: F h : Tần số biến điện dao động cao tần  Cự ly tới mục tiêu được xác định : h F C D π ϕ 4 ∆ = ii, Phương pháp đo phương vị mục tiêu β : 6 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng Có nhiều phương pháp đo phương vị, trong thực tế thường dùng phương pháp xung và phương pháp pha.  Phương pháp pha:  Thực chất là so sánh pha của tín hiệu nhận được từ hai anten thu khác nhau và đặt cách nhau một khoảng nhất định. Hai anten cố định khi đó tìn hiệu nhận được từ mục tiêu sẽ xác định được hướng mục tiêu đến. Phương pháp này có ưu điểm độ chính xác cao và có khả năng tự động theo dõi mục tiêu. Song cónhược điểm là khả năng phân biệt về phương vị kém, bị hạn chế trong một góc nhất định ở 1 hướng nào đó. Thiết bị cồng kềnh nên ít được sử dụng.  Phương pháp xung:  Hay còn gọi là phương pháp biên độ đã khắc phục được nhược điểm của phương pháp trên nên hay được sử dụng. Có nhiều cách đo theo phương pháp cực đại, cực tiểu, so sánh và cân bằng tín hiệu.  Các phương pháp cực tiểu, so sánh và cân bằng tín hiệu có những ưu điểm nhất định, song nhược điểm là cần có 2 anten, 2 bộ khuyếch đại tín hiệu riêng, khả năng đo trong phạm vi hẹp. Trong khi đó Radar cảnh giới lại cần góc quan sát và đo trong 360 o , vì vậy loại Radar này hay được sử dụng phương pháp cực đại.  Phương pháp này được mô tả bằng hình vẽ dưới đây:  Thực chất của phương pháp này là xác định β theo trục đối xứng của cánh sóng trong mặt phẳng ngang, nghĩa là tín hiệu lớn nhất trên hiện sóng phương vị - cự ly ứng với điểm giữa của mục tiêu. 7 Báo cáo tiểu luận quân sự Radar phòng không xỏc nh nhanh v chớnh xỏc phng v ca mc tiờu ngi ta to ra nhng vch du bng in hay c khớ trờn hin súng. im chun tớnh ú l phng v Bc tng ng 0 o . Khi anten quay 360 o ng thi trờn hin súng cng hỡnh thnh nhng vch du phng v. thun li cho vic xỏc nh phng v ca mc tiờu trờn vch du thng cho 5 o , 10 o , 30 o . im du phi phự hp vi hng ca anten. iii, Phng phỏp o cao H : Radar cú nhimv xỏc nh cao H ca mc tiờu so vi mt t k c khi chỳng cũn xa. Mc tiờu xa ( nh), mt t cú cong ca trỏi t. T hỡnh v trờn ta thy: tgd M MM R D DHHH 2 sin''' 2 +=+= Xỏc nh H M chớnh l xỏc nh sau ú tớnh toỏn bự phn cong ca trỏi t, da trờn c ly D ó bit , Radar cnh gii thng s dng cỏc phng phỏp cao: Phng phỏp dựng cỏnh súng ch V: Dựng hai anten to thnh 2 cỏnh súng hỡnh cosin trong mt phng ng cũn cỏnh súng kia to thnh vi nú mt gú 45 o nh hỡnh v: (hỡnh trang bờn) 8 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng  Cho anten quay với vận tốc đều. Ban đầu cánh sóng đứng quét qua mục tiêu M, khi quay đi góc ∆ϕ cánh sóng kia lại quét qua mục tiêu. Từ hình vẽ ta xác định được: ϕ ϕ ∆+ ∆ = 2 sin1 sinD H  Độ cao H được xác định thông qua D và ∆ϕ.  Phương pháp quét cánh sóng trong mặt phẳng đứng:  Dùng anten tạo ra cánh sóng hẹp trong mặt phẳng đứng sau đó quét cánh sóng đó trong mặt phẳng đứng theo một tần số nhất định trong phạm vi góc tà định trước.  Trụ anten được gắn với thiết bị phát điểm dấu góc tà để tạo các điểm dấu góc tà tương ứng với anten.  Nhờ máy móc phát góc tà ta có thể giải phương trình độ cao: tdg R D DH 2 sin 2 += ε  Phương pháp Ganhomet:  Thực chất là xác định cự ly D sau đó bằng Ganhomet xác định góc tà và giải phương trình độ cao đã biết.  Cánh sóng của radar không chỉ phụ thuộc vào anten mà còn phụ thuộc vào pha của điện áp cung cấp. Thay đổi pha điện áp cung cấp cho anten sẽ làm thay đổi vị trí cánh sóng trong không gian. Như vậy dùng hai dàn anten trên và dưới tạo nên cánh sóng Radar như hình vẽ sau: (hình trang bên) 9 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng  Có thể tìm được một góc tà mà ở đó tín hiệu sẽ triệt tiêu lẫn nhau: ε o  Hướng ε o có thể thay đổi trong mặt phẳng đứng bằng cách thay đổi pha và biên độ tín hiệu nhận được từ anten trên so với anten dưới, sự thay đổi đờnh thiết bị Ganhomet.  Góc tà có thể liên hệ với một trong những đó ở thời điểm mục tiêu trên hiện sóng mắt ta sẽ xác định được ε o. Giải phương trình độ cao ta xác định được độ cao của mục tiêu. 2. Nguyên lý hoạt động của Radar xung, các biện pháp nâng cao tính năng, kỹ chiến thuật của Radar: a. Nguyên lí hoạt động:  Máy phát Radar phát sóng điện từ vào không gian trong một khoảng thời gian rồi "nghỉ" để đợi tín hiệu vọng trở về. Quá trình cứ thế tiếp tục mãi, "phát" rồi nghỉ; "phát" rồi nghỉ, . 10 [...]...B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng làm việc như vậy gọi là chế độ xung và do đó Radar gọi là Radar xung  Những Radar đầu tiên trên thế giới là Radar xung Hầu hết các Radar trong chiến tranh thế giới là Radar xung Và cho đến ngày nay, một số lượng lớn các đài Radar thế giới vẫn là Radar xung Vì là do khả năng dễ phân biệt tín hiệu phát đi và tín hiệu phản xạ về  Radar xung có máy phát với... với Radar  Như vậy, để tăng cự li hoạt động của Radar, nói chung phải tăng kích thước hoặc kết cấu của Radar Ðó chính là cái giá phải trả để đạt được những thông tin quý giá Như vậy, chọn cự li hoạt động của Radar phải xuất phát từ nhiệm vụ chiến thuật mà Radar gánh vác ii, Khả năng phân biệt mục tiêu của Radar: 17 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng  Khả năng phân biệt mục tiêu của Radar. .. tử: 25 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng  Trong quân đội, Radar được trang bị trong tất cả các quân chủng, binh chủng Chúng được đặt ở khắp nơi, trên đất liền, tàu biển, máy bay, tên lửa và thực hiện nhiều nhiệm vụ cụ thể khác nhau  Tuy nhiên, đứng trên góc độ khảo sát chức năng của Radar, người ta nhận thấy có Radar phát hiện và Radar bám sát mục tiêu  Radar phát hiện phải quan sát khoảng... bằng tay Lúc này, trắc thủ Radar phải điều khiển anten Radar luôn hướng về mục tiêu và tiến hành đo tham số mục tiêu  Radar làm việc 2 chế độ: phát hiện và bám sát, trong thực tế, có loại Radar chỉ làm việc ở 1 chế độ, nhưng cũng có khi buộc phải xây dựng một Radar tổng hợp Tất nhiên, bao giờ cũng phải phát hiện được mục tiêu rồi mới chuyển sang bám sát được Việc chuyển Radar từ chế độ này sang chế... c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng ii, Tàng hình và chống tàng hình trong tác chiến phòng không:  Máy bay tàng hình dựa trên nguyên tắc hấp thụ sóng điện từ từ Radar phát vào không gian Ta có thể lợi dụng nguyên tắc này của máy bay tàng hình để phát hiện ra chúng  Giả sử ta có 2 Radar, một Radar phát, một Radar thu, khi một máy bay tàng hình đi qua khoảng không gian giữa 2 Radar phát và thu trên... tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng chủ yếu của Radar phòng không, nhằm vô hiệu hoá, gây khó khăn cho hoạt động của Radar, tạo yếu tố bất ngờ trong tiến công và tập kích đường không Trong lĩnh vực tác chiến điện tử, việc chống phá các hoạt động bình thường của Radar hay tiêu diệt Radar của đối phương khi chiến tranh xảy ra cũng được các nước đặc biệt quan tâm  Xu hướng phát triển của Radar hiện nay là... bay, pháo phòng không, tên lửa) Ngoài ra, các Radar phải góp phần đảm bảo đưa đúng lúc các phương tiện tiêu diệt vào tấn công mục tiêu  Hệ thống đảm bảo việc phân phối mục tiêu bao gồm các đài Radar phát hiện, đài Radar nhận biết địch ta, các đài liên lạc và hệ thống xử lý số liệu về địch và ta 26 B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng  Các đài Radar phát hiện sẽ quan sát không gian, phát hiện... phân phối mục tiêu đối với Radar: Nhiễu Hệ thống Radar Trung tâm xử lý tin tức, tình hình trên không Nhiễu Trung tâm phân phối mục tiêu Hệ thống liên lạc để truyền lệnh cho các lực lượng Nhiễu Pháo cao xạ Nhiễu Tên lửa Nhiễu Không quân 27 Hệ thống xử lý tin tức về lực lượng phòng không B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng 3 Radar trong chiến tranh công nghệ cao: i, Radar trong chiến tranh chống... c Các biện pháp nâng cao tính năng kỹ chiến thuật của Radar: i, Cự li hoạt động của Radar:  Mỗi Radar có cự li hoạt động khác nhau, phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật, được thể hiện bằng công thức dưới đây:  Cự li lớn nhất: D max = 4 PG 2 λ2τS f (ε , β ) (4π )3 P min Trong đó: P: Công suất máy phát đài Radar G: Hệ số khuếch đại của anten đài Radar (thu và phát) λ: Bước sóng công tác τ: Ðộ rộng xung... trong mặt phẳng thẳng đứng Tương ứng với mỗi chức năng của Radar, ta có các loại màn hiển thị đã xét ở trên iv, Khả năng chống nhiễu của đài Radar:  Với trình độ khoa học kỹ thuật hiện nay, đi đôi với việc phát triển hệ thống Radar là việc phát triển hệ thống chống phá các hoạt động Radar của đối phương, làm cho hệ thống trinh sát và điều khiển Radar của đối phương tê liệt một phần hoặc tê liệt hoàn . Radar thi tit, Radar cnh gii, Radar dn ng, Radar phỏt hin v ch th mc tiờu, Radar ngm bn, Radar nhn bit "ch-ta"... Vi khoa hc v tr, Radar cng th. Radar phòng không lm vic nh vy gi l ch xung v do ú Radar gi l Radar xung. Nhng Radar u tiờn trờn th gii l Radar xung. Hu ht cỏc Radar trong