Radar – Wikipedia tiếng Việt

Ăngten radar tầm xa ( đường kính khoảng 40 m (130 ft)) được sử dụng để theo dõi các vật thể không gian và tên lửa đạn đạoĂngten radar phát hiện máy bay của Israel. Nó quay liên tục, quét vùng trời với một chùm sóng vô tuyến hẹp

Radar (phiên âm tiếng Việt: ra-đa) là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Radio Detection and Ranging (dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến).[1][2] Đây là một hệ thống dò tìm sử dụng sóng vô tuyến để xác định khoảng cách (phạm vi), góc phương vị hoặc vận tốc của các đối tượng, có thể được sử dụng để phát hiện khí cụ bay, tàu thủy, thiết bị vũ trụ, tên lửa tự hành, phương tiện cơ giới, hình thái thời tiết và địa hình. Được sử dụng phổ biển trong hàng hải, hàng không và quân sự.

Những thử nghiệm phát hiện vật thể với sóng radio tiên phong được triển khai vào năm 1904 bởi nhà ý tưởng người Đức Christian Hülsmeyer. Ông đã chứng tỏ năng lực phát hiện một con tàu trong điều kiện kèm theo sương mù rậm rạp nhưng không hề xác lập khoảng cách so với máy phát .Ông được cấp văn bằng bản quyền trí tuệ cho ý tưởng này vào tháng 4/1904 và sáng tạo sau đó đã được Hülsmeyer nâng cấp cải tiến với năng lực ước đạt khoảng cách đến con tàu. Năm 1917, nhà ý tưởng Nikola Tesla đã đưa ra sáng tạo độc đáo về những thiết bị giống radar .

Theo đó: “bằng việc sử dụng sóng điện từ, có thể tạo ra một hiệu ứng điện trong mọi khu vực riêng biệt trên địa cầu và có thể xác định vị trí lân cận hoặc hướng chuyển động, tốc độ chuyển động của vật thể chẳng hạn như tàu thuyền ngoài biển…”.

Trong suốt những năm 1920 đến 1930, Mỹ, Đức, Pháp, Liên Xô và đặc biệt quan trọng là Anh đã tập trung chuyên sâu nghiên cứu và điều tra về radar và công nghệ tiên tiến này được xem là một bí hiểm quân sự chiến lược. Tuy nhiên, mặc dầu đã bỏ ra rất nhiều thời hạn nghiên cứu và điều tra nhưng những mạng lưới hệ thống radar tốt nhất lúc bấy giờ chỉ hoàn toàn có thể phân phối thông tin về phương hướng của những vật thể lớn Open trong một khoảng cách gần. Những thông số kỹ thuật về khoảng cách và độ cao so với mặt biển vẫn chưa thể đo lường và thống kê được .Robert Watson Watt – một nhà cố vấn khoa học trong nghành nghề dịch vụ tiếp thị quảng cáo đã được mời đến Ban cuộc chiến tranh của Anh ( BWC ) để nhìn nhận về một chùm tia chết ( death ray – trên kim chỉ nan là một chùm hạt hay một loại vũ khí điện từ ). Tại đây ông đã ý tưởng ra một thiết bị radar hoàn hảo, sử dụng trong quân sự chiến lược và ngày 26/2/1935, ý tưởng này của ông được cấp bằng bản quyền sáng tạo .Ngay sau khi sinh ra, radar đã phát huy công dụng kế hoạch của nó trong trận không chiến tại Anh diễn ra năm 1940. Mặc dù chỉ có cự ly hoạt động giải trí trong 10 dặm ( 16 km ) nhưng mạng lưới hệ thống đã có độ phân giải đủ lớn để hoàn toàn có thể phát hiện một máy bay ném bom hay tiêm kích đang đến gần .Quan trọng hơn, mạng lưới hệ thống đã được sử dụng để hướng dẫn cho những máy bay tiêm kích của Anh chống lại không quân Đức ngay từ mặt đất trong khi máy bay Đức phải ” đi săn ” tiềm năng trên không .Bước nâng tầm thật sự chỉ Open khi một mạng lưới hệ thống radar nhận dạng văn minh được tạo ra nhờ ý tưởng của sóng cực ngắn ( vi ba ) sử dụng trong nhà hay đúng chuẩn là từ thiết bị tạo ra sóng vi ba – magnetron. Magnetron được ý tưởng bởi John Randall và Harry Boot vào năm 1940 tại ĐH Birmingham, tuy nhiên, cự ly của radar vẫn chưa lớn, chỉ hơn 80 km .

Radar hoạt động giải trí ở tần số vô tuyến siêu cao tần, có bước sóng siêu cực ngắn, dưới dạng xung được phát theo một tần số lập xung nhất định. Nhờ vào ănten, sóng radar tập trung chuyên sâu thành một luồng hẹp phát vào trong khoảng trống. Trong quy trình Viral, sóng radar gặp bất kỳ mục tiêu nào thì nó bị phản xạ trở lại. Tín hiệu phản xạ trở lại được chuyển sang tín hiệu điện. Nhờ biết được tốc độ sóng, thời hạn sóng phản xạ trở lại nên hoàn toàn có thể biết được khoảng cách từ máy phát đến tiềm năng .

Sóng radio có thể dễ dàng tạo ra với cường độ thích hợp, có thể phát hiện một lượng sóng cực nhỏ và sau đó khuếch đại vài lần. Vì thế radar thích hợp để định vị vật ở khoảng cách xa mà các sự phản xạ khác như của âm thanh hay của ánh sáng là quá yếu không đủ để định vị.

Tuy nhiên, sóng radio không truyền xa được trong môi trường tự nhiên nước, do đó, dưới mặt biển, người ta không dùng được radar để xác định mà thay vào đó là máy sonar dùng siêu âm .

Sự phản xạ[sửa|sửa mã nguồn]

Phản xạ radar Màn hình hiển thịĐặc trưng vật lý cho năng lực mà một vật phản xạ hay tán xạ sóng radio là diện tích quy hoạnh phản xạ hiệu dụng .Sóng điện từ phản xạ ( tán xạ ) từ những mặt phẳng nơi có sự biến hóa lớn về hằng số điện môi hay hằng số nghịch từ. Có nghĩa là một chất rắn trong không khí hay chân không, hoặc một sự đổi khác nhất định trong tỷ lệ nguyên tử của vật thể với môi trường tự nhiên ngoài, sẽ phản xạ sóng radar. Điều đó đặc biệt quan trọng đúng với những vật tư dẫn điện như sắt kẽm kim loại hay sợi cacbon, làm cho radar đặc biệt quan trọng thích hợp để xác định những máy bay hay tàu thuyền. Các vật tư hấp thụ radar, gồm có những chất có điện trở và có từ tính, dùng trong những thiết bị quân sự chiến lược để giảm sự phản xạ radar, giúp cho chúng khó bị phát hiện hơn trên màn radar. Phương pháp trong kỹ thuật sóng vô tuyến này tương tự với việc sơn vật thể bằng những màu tối trong sóng ánh sáng .Sóng radar tán xạ theo nhiều cách nhờ vào vào tỷ suất giữa kích cỡ của vật thể tán xạ với bước sóng của sóng radio và hình dạng của vật. Nếu bước sóng ngắn hơn nhiều so với size vật, tia sóng sẽ dội lại tựa như như tia sáng phản chiếu trên gương. Nếu như bước sóng lớn hơn so với kích cỡ vật, vật thể sẽ bị phân cực, giống như một ăngten phân cực. Điều này được miêu tả trong hiện tượng kỳ lạ tán xạ Rayleigh ( một hiệu ứng làm khung trời có màu xanh lam ). Khi 2 tia có cùng cường độ thì có hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng. Bước sóng radar càng ngắn thì độ phân giải hình ảnh trên màn radar càng rõ. Tuy nhiên những sóng radar ngắn cần nguồn nguồn năng lượng cao và xu thế, ngoài những chúng dễ bị hấp thụ bởi vật thể nhỏ ( như mưa và sương mù …. ), không thuận tiện đi xa như sóng có bước sóng dài. Các radar thế hệ tiên phong dùng sóng có bước sóng lớn hơn tiềm năng và nhận được tia phản hồi có độ phân giải thấp đến mức không nhận diện được, trái lại những mạng lưới hệ thống tân tiến sử dụng sóng ngắn hơn ( vài xentimét hay ngắn hơn ) hoàn toàn có thể họa lại hình ảnh một vật nhỏ như bát cơm hay nhỏ hơn .

Sóng radio phản xạ từ bề mặt cong hay có góc cạnh, tương tự như tia sáng phản chiếu từ gương cầu. Ví dụ, đối với tia sóng radio ngắn, hai bề mặt tạo nhau một góc 90° sẽ có khả năng phản chiếu mạnh. Cấu trúc bao gồm 3 mặt phẳng gặp nhau tại 1 góc, như là góc của hình hộp vuông, luôn phản chiếu tia tới trực tiếp trở lại nguồn. Thiết kế này áp dụng cho vật phản chiếu góc dùng làm vật phản chiếu với mục đích làm các vật khó tìm trở nên dễ dàng định dạng, thường tìm thấy trên tàu để tăng sự dò tìm trong tình huống cứu nạn và giảm va chạm. Cùng một lý do đó, để tránh việc bị phát hiện, người ta có thể làm cho các bề mặt có độ cong thích hợp để giảm các góc trong và tránh bề mặt và góc vuông góc với hướng định vị. Các thiết kế kiểu này thường dẫn đến hình dạng kỳ lạ của các máy bay tàng hình. Các thận trọng như thế không hoàn toàn loại bỏ sự phản xạ gây ra bởi sự nhiễu xạ, đặc biệt với các bước sóng dài. Để giảm hơn nữa tín hiệu phản xạ, các máy bay tàng hình có thể tung ra thêm các mảnh kim loại dẫn điện có chiều dài bằng nửa bước sóng, gọi là các miếng nhiễu xạ, có tính phản xạ cao nhưng không trực tiếp phản hồi năng lượng trở lại nguồn.

Sự phân cực biểu lộ hướng xê dịch của sóng ; với sóng điện từ, mặt phẳng phân cực là mặt phẳng chứa vector giao động từ trường. Radar sử dụng sóng radio được phân cực ngang, phân cực dọc, và phân cực tròn tùy theo từng ứng dụng đơn cử để xác định tốt hơn những loại phản xạ. Ví dụ, phân cực tròn dùng để làm giảm thiểu độ nhiễu xạ tạo bởi mưa. Sóng phản xạ bị phân cực phẳng thường cho biết sóng được dội lại từ mặt phẳng sắt kẽm kim loại, và giúp radar tìm kiếm vượt trở ngại mưa. Các sóng radar có tính phân cực ngẫu nhiên thường là cho biết mặt phẳng phản xạ như đất đá, và được sử dụng bằng radar cho tàu bè .

Hiện tượng nhiễu sóng[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ thống radar phải vượt qua một số nguồn sóng khác để tập trung trên mục tiêu thật sự. Các sóng làm nhiễu bắt nguồn từ các nguồn bên trong và bên ngoài, gồm chủ động và bị động. Khả năng vượt qua các sóng không mong đợi được định nghĩa là tỉ số tín hiệu trên nhiễu (signal-to-noise ratio hay SNR). Trong cùng một môi trường nhiễu, tỉ số SNR càng lớn, thì hệ thống radar càng dễ định vị vật.

Sóng nhiễu luôn được phát ra kèm theo tín hiệu từ nội nguồn của sóng, thường gây ra bởi phong cách thiết kế điện tử không thực sự đồng nhất sử dụng những linh phụ kiện điện tử chưa tối ưu. Nhiễu đa phần Open như là sóng dội nhận được từ đầu thu vào thời gian thật sự không có sóng radar nào được nhận. Vì thế, hầu hết những nhiễu đều Open ở đầu thu và những nỗ lực để giảm thiểu yếu tố này tập trung chuyên sâu trong phong cách thiết kế đầu thu. Để lượng hóa độ nhiễu, người ta đưa ra chỉ số nhiễu, là tỷ số giữa cường độ sóng nhiễu thu được trên đầu nhận so với một đầu nhận lý tưởng. Chỉ số này cần được giảm thiểu .

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]