Радиолокаторы

Одним из видов радиосенсоров являются радиолокаторы или радары. Их функционирование базируется на излучении импульсов радиоволн, регистрации и анализе их отражений от объектов.

Первый патент на изобретение радиолокатора еще в 1934 году получил шотландский физик Роберт Ватсон-Уат. Особенно быстро радиолокация начала развиваться в годы второй мировой войны и после ее окончания. Тогда радиолокаторы использовались в основном для раннего выявления вражеских самолетов на больших расстояниях.

Радиолокатор всегда имеет минимум четыре блока: генератор радиоимпульсов, антенну для их излучения в заданном направлении и для приёма отраженных от объектов сигналов, усилитель-селектор сигналов и индикатор. Отраженный от объекта радиосигнал запаздывает относительно импульса излучения на время, необходимое для распространения электромагнитной волны к объекту и обратно. Измерив время запаздывания, можно вычислить расстояние до объекта. А структура отраженного сигнала несет информацию о свойствах объекта. По изменению частоты отраженного радиосигнала можно определить, движется ли объект, и вычислить радиальную скорость его движения. Если диаграмма направленности излучения антенны достаточно узка, то можно определить также, в каком направлении находится обнаруженный объект. Для этого антенна радиолокатора должна поворачиваться, сканируя пространство по азимуту или по высоте.

В зависимости от поставленных задач в радиолокаторах используют следующие частотные диапазоны:

• 3-30 МГц (длина волны соответственно 100-10 м) – в радиолокаторах береговой охраны и в "загоризонтных" радиолокационных станциях (дальнего обнаружения);
• 50-1000 МГц (длина волны 6-0,3 м) – для дальнего обнаружения воздушных целей на больших высотах и для исследования поверхности Земли;
• 1-2 ГГц (длина волны 30-15 см) – для контроля за воздушным движением;
• 2-8 ГГц (15-3,75 см) – в морских радарах, в метеорологии;
• 8-12 ГГц (3,75-2,5 см) – для наведения ракет, для картографии средней разрешающей способности, для обслуживания движения самолетов в аэропортах;
• 12-18 ГГц (длина волны 2,5-1,65 см) – для картографии высокой разрешающей способности, для спутниковой альтиметрии;
• 27-40 ГГц (длина волны 11-7,5 мм) – в специальных радиолокаторах (например, для управления наземным дорожным движением);
• 40-100 ГГц (длина волны 7-2,7 мм) – для высокоточных исследований, в сенсорах автоматизированных транспортных средств.