Amir Tttt.docx

SADRŽAJ Uvod ........................................................................................................................................................ 2 1.Historija radara ................................................................................................................................. 3 2. Princip rada i djelovi ....................................................................................................................... 4 2.1 Radarska jednačina .................................................................................................................... 5 2.2Doplerov efekat .............................................................................................................................. 7 3.Vrste radara ...................................................................................................................................... 8 3.1 Impulsni radar............................................................................................................................ 8 3.2 FM-CW Radar ......................................................................................................................... 10 3.3 MTI Radar ............................................................................................................................... 11 4. AUTO RADAR ( DETEKTOR) ................................................................................................................ 12 4.1 UPOTREBA RADARA U EVROPI ........................................................................................... 13 Zaključak ........................................................................................................................................... 15 Literatura ........................................................................................................................................... 16

1

Uvod Radar je uredjaj koji koristi elektromagnetske talase kako bi odredio udaljenost, visinu, smjer ili brzinu pokretnih i nepokretnih objekata kao što su avioni, brodovi, svemirske letelice, navođeni projektili, motorna vozila, teren itd. Radarski antena emituje pulseve radio talasa ili mikro talasa koji se odbijaju od bilo kojeg objekta koji im se nađe u putanji. Objekt vrati mali dio energije talasa anteni koja se obično nalazi na istom mestu kao i odašiljač. Postoje drugi uredjaji slični radaru koji se koriste u drugim djelovima elektromagnetskog spektra. Jedan primjer je LADAR (Laser Detection and Ranging) koji koristi svjetlo lasera umjesto radio talasa. Radar je uređaj koji služi za otkrivanje prisutnosti teško uočljivih ili posve nevidljivih predmeta i za otkrivanje njihove udaljenosti. Način rada radara osniva se na svojstvu ultrakratkih elektromagnetskih valova, koji se šire pravocrtno, pa se mogu reflektirati od krute odnosno metalne površine. U tu svrhu upotrebljavaju se decimetarski ili centimetarski valovi. Kao predajnik služi parabolični reflektor, koji se može okretati na sve strane, a u svom žarištu ima takozvanu mikrovalnu antenu. Na tu antenu dovode se ultravisokofrekventne struje, koje se u obliku kratkotrajnih električnih impulsa šalju u uskom snopu u prostor. Ti se impulsi šalju u vrlo kratkim vremenskim razmacima oko 1000 puta u sekundi. Ako ti impulsi naiđu na neku zapreku, oni će se odbiti, pa će ih antena odbiti. Primljeni električni impulsi odlaze u prijemnik i šalju se na optički indikator, koji je katodna cijev. Iz vremenske razlike od polaska do povratka impulsa dobije se udaljenost predmeta. Katodna cijev je tako konstruirana da u trenutku kada s radarskog reflektora odlazi impuls u prostor elektromagnetska zavojnica svojim magnetskim poljem pomakne katodnu zraku, a time i svijetlu točku na zaslonu uvis. To se isto dogodi kada se vrati reflektirani val. Vremenski razmak prikazan na katodnoj cijevi kao duljina je mjera za udaljenost predmeta. Radar radi na načelu radio valova, kako je već prije i spomenuto. Antena odašilje kratki impuls, koji se odbija od cilja. Na temelju vremena koje je proteklo do povratka zrake izračuna se udaljenost od objekta. Današnje moderno ratno zrakoplovstvo koristi stealth tehnologiju koja avione čini praktički nevidljivima radaru. To postižu tako kad valovi idu prema objektu, on zbog posebnih materijala i posebno dizajniranih oblika raspršuje radarske radiovalove i tako ostaje neotkriven . Na taj način imaju prednost neopaženog dolaska do cilja.

2

1.Historija radara

Nekoliko naučnika i inženjera je doprinelo razvoju radara . 1886. Heinrich Hertz je otkrio da se radio talasi mogu odbijati od čvrstih predmeta. 1895. Aleksandar Popov je napravio uređaj koji može detektovati udaljene udare munje. Korišćenje radio talasa za otkrivanje metalnih predmeta prvi je implementirao Christian H. Ismeyer 1904. On je demonstrirao izvodljivost detekcije brodova u gustoj magli. Odobren mu je patent za radar Reichspatent Nr. 165546. 1917. Nikola Tesla dao je osnovne kocepte za primitivne radarske jedinice. 1922. A. Hoyt Taylor i Leo C. Young otkrili su da kada su radio talasi emitovani na 60 MHz bilo je moguće odrediti udaljenost i smjer obližnjih brodova u rijeci Potomac. Uprkos Taylorovim predlozima da se metoda može koristiti po mraku i lošoj vidljivosti, mornarica nije odmah nastavila njegov rad. Pre Drugog svetskog rata naučnici u SAD-u, Francuskoj, Velikoj Britaniji, Njemačkoj, Italiji, Japanu, Holandiji i Sovjetskom savezu razvijali su tehnologije nezavisno i u velikoj tajnosti koje su dovele do moderne verzije radara. Prvi potpuni radar je bio pulsirajući, a prvi takav aparat predstavio je Amerikanac Robert M. Page u decembru 1934. Britanci u bili prvi koji su uspeli u potpunosti iskoristiti radar kao odbranu protiv vazdušnih napada. To je potaknuto strahom da Nijemci razvijaju “zrake smrti”. 1934. istraživali su mogućnost širenja elektromagnetske energije i moguće efekte. Zaključili su da je kao “zrak smrti” nepraktična, ali da je moguća detekcija aviona. Tim Roberta Watsona Watta demonstrirao je mogućnosti prototipa, pa zatim patentirao uređaj. Služio je kao podloga za “Chain Home” mrežu radara u odbrani Velike Britanije.

3

2. Princip rada i djelovi Radar se sastoji od antene, radioodašiljača, radioprijamnika i računala za obradu i prikaz podataka. Ako su odašiljač i prijamnik postavljeni na različitim mjestima i imaju zasebne antene, radar je bistatički, odnosno multistatički ako ima više odašiljača i prijamnika. Odašiljač i prijamnik mogu se nalaziti i na istome mjestu, odvojeni takozvanim duplekserom, koji im omogućuje da se ista antena koristi za odašiljanje i prijam elektromagnetskih valova (takav se radar naziva monostatičkim). U početku su radari većinom bili bistatički zbog nemogućnosti postizanja dovoljne izolacije između odašiljačkih impulsa velike snage (i do nekoliko megavata) i prijamnika velike osjetljivosti kakva je potrebna za prijam reflektiranoga vala vrlo male snage (10–13 do 10–14 W). Razvojem dupleksera s dovoljnom izolacijom i mogućnošću brzoga prespajanja ti su nedostatci uklonjeni. Danas su radari većinom monostatički, ali se važnost bistatičkih i multistatičkih radara ponovno povećala zbog njihove mogućnosti da lakše i sigurnije opaze takozvane nevidljive zrakoplove. Odašiljač zrači elektromagnetske valove kao niz kratkih impulsa u trajanju reda veličine mikrosekunde, a impulsi se ponavljaju nakon 1 do 50 ms. U razdoblju između odašiljanja dvaju uzastopnih impulsa prijamnik prima odjeke koji nastaju refleksijom odašiljačkih impulsa od predmeta u promatranom prostoru. Kako bi se omogućilo promatranje (pretraživanje) cijeloga prostora u okolini radara, antena se najčešće mehanički zakreće po azimutu i/ili elevaciji (kutnoj visini). Umjesto zakretanja cijele antene, može se elektronički zakretati samo glavni snop zračenja antene, što omogućuje znatno veće brzine promatranja prostora.

4

Elektromagnetski talasi se reflektuju (rasipaju) od bilo koje veće promene u dielektričnim i diomagnetskim konstantama. To znači da će čvrsti objekt u vazduhu ili vakuumu, ili bilo koja druga značajna promena u gustini atoma koji okružuju objekt odbiti radio talas. To je posebno naglašeno na elektro-provodnim materijalima, kao što su metali i ugljena vlakna, što radar čini posebno korisnim za detekciju aviona i brodova. Radio-upijajući materijali, koji sadrže otporne, a ponekad i magnetske materijale se koristi na vojnim vozilima za redukciju radarskog odraza. To je radio ekvivalent za bojenje nečega u crno. Ovo je objašnjeno Rayleighovim rasipanjem, efektom koji stvara plavo nebo i crvene zalazke sunca. Rani radari su koristili vrlo velike talasn dužine koje su bile veće od meta, pa su primali nejasne signale. Sadašnji radari koriste vrlo male talasne dužine (nekoliko centimetara), pa mogu otkriti objekte veličine kriške hleba.

2.1 Radarska jednačina

Količina snage Pr vraćene na prijamnik izražena je jednačinom:

Gdje su: Pr - snaga odašiljača Gt - dobitak na odašiljačkoj anteni Ar - efektivna površina antene σ - radarski presjek F - faktor širenja Rt - udaljenost od odašiljača do mete Rr - udaljenost od mete do prijamnika

U najčešćem slučaju gdje se odašiljač i prijemnik nalaze na istom mestu, Rt = Rr i izraz Rt2 Rr2 mogu biti zamenjeni sa R4 , gdje je R domet. To daje:

5

Ovo pokazuje da primljena snaga pada kao domet na četvrtu, što znači da je reflektirana snaga od vrlo udaljenih meta vrlo, vrlo mala. Gornja jednačina (F=1) je pojednostavljena jednačina za vakum bez smetnji. Faktor širenja uračunava efekte višefaznost i zasjenjivanje i zavisi od okoline. U stvarnoj situaciji „pathloss“ efekti bi se takođe trebali uzeti u obzir. Ostali napredak u matematičkoj obradi redarskog signala uključuje i vremensko-frekvencijsku analizu (Weyl Heisenberg), kao i „chirplet transform“ koji koristi činjenicu da se radarski signal vraća od pomičnoh meta vrlo „cvrkutavo“ (chirp). To znaći da menja frekvenciju po funkciji vremena, kao što to, sa zvukom radi ptica ili šišmiš. Maksimalni domet radara je rastojanje iza koga cilj više ne može biti detektovan. To se dešava kada je snaga na prijemu jednaka minimalnoj snazi koja se može detektovati, Pr min Maksimalni domet monostatićkog radara može se naći iz: 4

𝑅𝑚𝑎𝑥 = √

𝑃𝑡 𝐺 2 𝜆2 𝜎𝑚 (4𝜋)3 𝑃𝑟 𝑚𝑖𝑛

Ovo je pojednostavljena verzija, ne opisuje adekvatno performanse stvarnog radara. Daje veću vrednost dometa nego što je to u stvarnosti, čak i za faktor 2 ili više. 

Da bi se odredio domet radara, potrebno je uključiti i odnos signal-šum.



Sposobnost prijemnika radara da detektuje slabi reflektovani signal limitirana je šumom koji zauzima isti deo frekvencijskog spektra kao korisni signal.



Zbog toga je kao kriterijum za ocenu mogućnosti detekcije radara bolje uzeti odnos signal-šum nego minimalni signal koji se može detektovati.



Na mikrotalasnim frekvencijama šum se u najvećoj meri generie u samom prijemniku.

6

2.2Doplerov efekat Doplerov efekat predstavlja promenu frekvencije radarskog eho signala zbog postojanja razlike u brzinama izmedju radara i pokretnog cilja. Kada se objekat približava radaru frekvencija primljenog signala se povećava u odnosu na frekvenciju emitovanog signala i obrnuto.

Na slici je ilustrovano kako se mijenja frekvencija zvuka koja potiče od objekta koji se pomijera, tj. kreće ka stacionarnom posmatraču Mjerenjem Doplerove frekvencije može se meriti brzina kretanja objekata. Pored eho signala od željenog cilja do radara stižu eho signali i od raznih drugih objekata u okruženju. Ovi drugi eho signali mogu čak biti ve}eg reda veličine od željenog eha, pa je onda teko detektovati željeni cilj. Zato, ako se cilj kreće u odnosu na okolinu, pogodno je iskoristiti to svojstvo radi odvajanja od ostalih objekata. Danas, svi savremeni radari visokih performansi za protivvazdušnu odbranu i za civilnu kontrolu vazdušnog saobra}aja koriste Doplerov efekat. Doplerov efekat se koristi kod FM-CW Doplerovog radara, MTI radara, impulsnog Doplerovog radara itd.

7

3.Vrste radara Po dimenzijama, dometima i drugim karakteristikama radari se mogu veoma razlikovati. Radari mogu biti tako mali da se mogu držati u ruci, ili tako veliki da mogu zauzeti čitavo fudbalsko igralište. Dometi radara mogu se kretati od tako malih da se cilj skoro može dodirnuti, do tako velikih da se mogu dostići druge planete. Podela radara se uglavnom vrši po principu rada i karakteristikama na sledeće:    

Impulsni radar CW radar FM-CW radar MTI radar

3.1 Impulsni radar Impulsni radar emituje kratkotrajne impulse velike snage, čime se značajno povećava efikasnost radara.

Talasni oblik emisionog signala impulsnog radara 

T= 0.05T = 0.05 - 1ms (trajanje pulsa)



Antena je istodobno odašiljač i prijemnik



Prikazivanje izgleda kao kod osciloskopa



štedi energiju



lako ustanovljavanje trajanja pulsa



Lako ustanovljavanje udaljenosti objekata



Potrebna je samo jedna antena 8



Mjerenje udaljenosti zavisi o tačnosti određivanja periode impulsa

Blok šema impulsnog radara

Primer jednostavnog aerodromskog osmatračkog radara

I , II –primopredajnici 1 -paraboloidna reflektor antena, 2 -primarni radijator u obliku levak antene, 3 -polarizaciona rešetka, koja transformiše linearnu polarizaciju u kružnu i obratno,

9

4 -obrtna spojnica, koja omogućava kontinualnu rotaciju antenskog sistema, 5 -prekidač koji po potrebi uključuje primopredajnik I ili II, 6 -veštačka antena (prilagođeni potrošač), 7 -skretnica predaja-prijem, 8 -predajnik, 9 -prijemnik, 10- talasovodi.

3.2 FM-CW Radar 

Continuous Wave Radar



Mikrotalasni nosilac je frekvencijski modulisan



Radio talasi se emituju neprekidno



Ako se meta pomera, javlja se Dopplerov efekt



Frekvencija reflektiranog talasa je različita od odaslanog talasa



Moguće je ustanoviti brzinu mete



Za određivanje udaljenosti potrebno je stalno mijenjati frekvenciju odaslanog signala



Veća udaljenost veći broj promena frekvencije



Rezultati su precizniji nego kod pulsnog radara

Pojednostavljena šema FM-CW radara

10

3.3 MTI Radar Ovaj radar koiristi Doplerov efekat za svoj rad. Često nije moguće izdvojiti pokretne mete u prisustvu stalnih statičkih eha, na ekranu radara. Na ekranu radara se vide mnoge smetnje usled ovih stacionarnih eha. Takođe je vrlo moguće da pokretna meta ima veličinu i pravac tako da se eho od pokretne mete superponire sa zemaljskim smetnjama. Takvi uslovi mogu postojati u planinskim predelima ili u blizini modernih gradova sa visokim zgradama. Drugi primer može da bude kada se pokretna meta odnosno avion skriva iza drugih aviona. Ovo se radi zato da radar ne može da otkrije bombarder kako bi izbegao protiv vazdušnu odbranu. Princip rada MTI radara: kada se zele odstraniti smetnje usled stacionarnih tela, primenjuju se MTI radari. Osnovni princip rada MTI radara je da upoređuje skup primljenih eha sa onima u predhodnom pregledu radara, i izbacivati one elemente koji se ponavljaju. Pokretne mete ostavljaju pokretni eho tako da se one jedino i prikazuju. Tako se uklanja eho stacionarnih objekata tako da ostaje čistaslika na ekranu radara. Efekti zavisnosti od ugla eha su: 

Mete koje su veoma udaljene od radara, i dajusamo mali eho, su prikazane na radaru



Verme primećivanja pokretnih objekata je veoma smanjeno usled izbacivanja nepotrebnih objekata.



Eho sporih objekata ne može da prikrije objekte koji se kreću brzo.

11

4. AUTO RADAR ( DETEKTOR)

Auto radar detektor ili laser je elektronski mjerni uređaj koji je namjenjen prepoznavanju talasa koje emituje radarski i laserski sistemi za kontrolu brzine vozila. Njegov kvalitet zavisi i razlikuje se od njegove osjetljivosti, samim tim i brzine njegove reakcije, odnosno pružanja preventivng vremen za korekciju brzine, kao i od mogućnosti prepoznavanja što većeg broja talasa, odnosno uređaja za kontrolu brzine, koji se emituju na različitim frekfencijama i u različitim standardima. Auto radar ili laser napaja se jednosmjernim naponom od 12V(akumulatorski napon). Ne traži nikakvo specijalno održavanje kao ni uslove upotrebe. Korisno bi bilo napomenuti da ga je lako namontirati. Treba samo biti namontiran paralelno sa putem kao i da nema ništa ispod optike npr.keder ili brisač kako bi bila omogučena u potpunosti „optička vidljivost“. Auto radar laser dobro podnosi temperaturu razlike od -20 do +80 stepeni celzijusovih,ali u ljetnim mjesecima dobro bi bilo skloniti ga od sunčevih zraka koje je kroz vjetrobransko staklo dosta jače dopire sunce kada uređaj nije u funkciji. Frekfencija područja rada radara za mjeenje brzine kretanja vozila može se podjeliti na više djelova. Svaki taj dio naziva se „band“. Razlikujemo sljedeće bandove: S, X, Ku, K, Ka band.

Primjer bandova po klasama Ku Band kamera se postavlja pored ulice ili puta , mjeri brzinu i slika tablice, te nakon toga ispisuje kaznu. Ekipa koja je izradila ove stvari je znala za radar detektore i složila mašinu s malom izlaznom snagom. Kvalitet radara detektora će ih detektovati na vrijeme. U

12

svakodnevnom životu se susrećemo sa Dopplerovim efektom vezanih uz zvuk. Automobilska sirena ako je stacionarna a slušatelj se primiče ili omiče od sirene autoobila.

4.1 UPOTREBA RADARA U EVROPI

U Evropi se koriste sljedeći: radari, laseri i sisitemi za kontrolu brzine. X band radar „Komar“ prepoznatcćete ga po bijelom kvadratnom senzoru koji je najčešće postavljen na haubu operaterskog vozila ili poseban stalak. X band radar ili Komar prepoznat ćemo po bijelom kvadratnom senzoru koji je najcesce postavnjen na haubu operatorskog vozila ili ponekad na poseban stalak. Ovo su najstariji radari koji se koriste izvan vecih gradova. Njihov domet je vrlo mali tako da brzinu mjere na udaljenost 150 do 200m maximalno.

Primjer Koma radara K band radarski pištolj , razlike između ovog i x band radara je što , K band radar ne emituje konstantno nego „pulsno“, nakon što operater izabere automobil kome će mjeriti brzinu. Takođe ne prestavlja opasnost u kombinaciji sa radarima detektorima. Laserski pištolji za razliku od radara mjere brzinu jednog automobila koga gledajući kroz okular koji ima ssnajperski nišan i dvostruko približavanje odabire operater. Operater zatim šalje laserski snop prema odabranom vozilu koji se mora odbiti od vozila i vratiti nazad u aparat koji zatim mjeri brzinu vozila. Laserski snop se odbija od vertikalnih relektivnih površna automobila najčešće od tablice i farove, a dobro se odbija i od svih hromiranih djelova automobila. Odliču pomoć laserskim pištoljima pruža i CD-R i

DVD diskova koje iz

„nerazjašnjenih motiva“ često koriste vozači. Najbolje laserski snop reflektuju crvena vozila. 13

Laserski pištolj ne može izmjeriti brzinu mat crnom vozilu. Laserski pištolj mjeri brzinu na nekoliko stotina metara.

Laserski pištolj- radar policajca

14

Zaključak Radar iako je nastao i razvio se za vojne potrebe, nalazi veoma veliku primjenu u svakodnevnom životu, tj. civilnoj primjeni. Zahvaljujući radarskim sistemima plovidba morem i let civilnim avionima je veoma bezbijedan kao i u regulisanju prometa. Ali radarski sistemi nisu u primjeni samo u saobraćaju, nego se primenjuju i u medicini gde sa novim tehnologijama omogućava pravovremeno otkrivanje degenerativnih promijena u ljutskom organizmu. Razvoj radara se svakako nastavlja digitalizacijom odnosno uključivanjem kompjuterske tehnologije u njihov rad. Sto za rezultat ima sve veču rezoluciju i osetljivost radaskih sistema.

15

Literatura

1. https://hr.wikipedia.org/wiki/Radar 2. http://www.novilist.hr/Znanost-i-tehnologija/Tehnologija/Aplikacija-koja-otkriva-gdje-supolicijski-radari-i-kamere-od-danas

16