radar

Forløpet av signaler i X-, L- og C-bånd fra SAR-instrumenter i fly eller satellitter, når signalene treffer skog.

Av /Store norske leksikon ※.

Radar. Radarbilde av Drøbaksundet med en tilsvarende kartskisse over.

.
Lisens: Begrenset gjenbruk
.
Lisens: Begrenset gjenbruk

Radar er peiling og avstandsmåling ved hjelp av radiobølger. En konvensjonell radar stråler ut kraftige, men meget kortvarige pulser av radiobølger. Fra gjenstander som fjell, skip, fly med mer reflekteres noe av energien tilbake til senderen. Tidsforskjellen mellom puls og ekko bestemmer avstanden til den reflekterende gjenstanden. Retningen til gjenstanden bestemmes ved bruk av direktive antenner (retningsantenner) for sending og mottaking.

Faktaboks

uttale:
rˈadar
etymologi:
av engelsk radio detection and ranging

Radar anvendes blant annet til navigasjon for fly og skip.

Utstyr

Senderen

Sendersystemet i en konvensjonell radar består av en høyfrekvensoscillator styrt av en modulator, slik at det genereres pulser med stor effekt (spissytelser på 10–1000 kW), men med kort varighet (0,2–30 mikrosekunder). Man benytter frekvenser mellom 100 og 10 000 MHz, og 350–10 000 pulser (bølgetog) per sekund. Det kreves særlig høye frekvenser og tilsvarende korte bølgelengder blant annet for å oppnå mest mulig skarpe stråler med antenner av rimelige dimensjoner.

Mottakeren

Mottakeren er en ordinær radiomottaker med lavest mulig støynivå, stor følsomhet og en båndbredde som svarer til båndbredden for pulsene fra senderen. Utgangspulsene fra mottakeren registreres på den fluorescerende skjermen i et katodestrålerør, slik at tidsdifferenser mellom utgående pulser og reflekterte ekkoer angis på skjermen. For å oppnå dette må rørets «uttrekksspenning» være synkronisert med de utgående pulsene.

Antennen

Som oftest brukes samme antenne for sending og mottaking. Antennen er sterkt direktiv og er vanligvis dreibar, slik at strålen kan dirigeres etter ønske, og med utstyr for måling av asimut og høyde. Av og til er indikatorsystemet i radarutstyr slik at både avstanden til målet og antennens stråleretning (asimut) vises på katodestråleskjermen.

Radarantenner som er utsatt for vind og vær, omgis vanligvis med en kuppel, radom.

Bruk

De mest vanlige anvendelser for radar er til navigasjon i fly og i skip. I militære operasjoner brukes radar til å sikte inn kanoner og dirigere bombeangrep, gi varsel om fly som nærmer seg, lokalisere fiendtlige fly og så videre. Under Den kalde krigen ble det arbeidet med systemer blant annet for varsling av angrep mot interkontinentale ballistiske missiler. Radar brukes også mye i lufttrafikken nær flyplasser og til hjelp under flyenes landing (se radarfyr).

Radarmålinger

Ved å sende ut og få reflektert et kontinuerlig mikrobølgesignal kan man måle hastigheten til et bevegelig objekt ved å observere frekvensendringen grunnet dopplereffekten. Dette betegnes ofte som radarmålinger og benyttes blant annet i fartskontroll av biler. Se radarkontroll.

Automatisk avsøking

Årsaken til at bruk av radar har fått så stor betydning for navigasjon i luft og på sjø, er at systemet er utstyrt med midler for automatisk avsøkning (scanning) av jordoverflaten og himmelromet. Den enkleste formen for slik avsøkning består i å sette antennen i regelmessig rotasjon om en vertikal akse. Hvis antennen samtidig periodisk varierer strålens høydevinkel, kan det oppnås avsøkning av større eller mindre områder, fra lokale sektorer til hele himmelrommet over horisonten. Til en viss grad kan avsøkningen også foregå elektronisk ved forskyvninger av strålingsdiagrammets hovedretning.

Sektoravsøking

Ved sektoravsøkning av jord- eller havoverflaten brukes et spesielt radarindikatorbilde, såkalt PPI-fremstilling (plan position indicator). Her beveger det lysende punktet på katodestråleskjermen seg radielt utover fra et sentrum, og er synkronisert med de utgående pulsene på en slik måte at punktets avstand fra sentrum er proporsjonalt med avstanden til det reflekterende målet som i øyeblikket er innsiktet. Vinkelretningen for lyspunktets radielle utsving svarer til den retning som antennestrålen har i samme øyeblikk. Resultatet er at alle ekkoene kommer til syne som lysende punkter på et kart som gir avstand og asimut i polarkoordinater. PPI-indikatorsystemet krever katodestrålerør med lang etterlysningstid, fordi antennen kan bruke flere sekunder på en enkelt omdreining, og alle ekkopunkter må være synlige samtidig på skjermen.

Innsiktet mål

Noen radarer for automatisk avsøkning kan låses fast slik at radiostrålen følger et innsiktet mål, for eksempel et fly som nærmer seg.

Rekkevidde

Den største avstanden en gjenstand kan peiles inn av et radarsystem på, er proporsjonal med fjerderoten av senderens spissytelse (effekt), med kvadratroten av antenneflaten, og med kvadratroten av frekvensen. Ved en effekt på 250 kW og frekvens 3000 MHz kan rekkevidden dreie seg om 150 kilometer. Grensen nedad er om lag 50 meter.

Med en radarinstallasjon for skipsbruk kan avstand og retning fastslås under følgende alminnelige forhold:

  • Høy kystlinje (100 meter eller mer): 40 til 100 km
  • lav kystlinje (10 meter eller mer): 10 til 20 km
  • større skip (125 meter langt): 15 til 20 km
  • mindre skip (15 meter langt) 5 til 10 km
  • bøye (av metall) 2 til 10 km.

Inndeling i frekvensbånd

Institute of Electrical and Electronical Engineers, IEEE, har laget en inndeling av frekvensbåndene for radar, og disse betegnelsene blir mye brukt (se tabell lenger ned). Her er det verdt å merke seg at disse bokstavbetegnelsene også blir brukt for avvikende frekvensbånd. For eksempel blir L-bånd også brukt om frekvensområdet 930–1550 MHz, K-båndet for frekvensområdene 20– 40 GHz og 12– 93 GHz, mens betegnelsen Ka-båndet av enkelte brukes om frekvensbåndet 16–40 GHz.

Videreutvikling

Den opprinnelige radaren er videreutviklet i flere retninger. Et hovedproblem er å skille ønsket ekko fra uønskede ekkoer fra sjøoverflaten eller bakken. Dette kan blant annet gjøres ved å utnytte at et bevegelig mål gir en dopplerforskyvning av frekvensen av ekkoet (se dopplereffekt), og denne frekvensforskyvningen detekteres (Moving Target Indicator). Bedre avskilling mellom ekkoene kan også oppnås ved å variere frekvensen på det utsendte signalet fra puls til puls. På denne måten vil ekkoet fra målet fremtre mer systematisk enn ekkoet fra den irregulære bakgrunnen. Avanserte systemer benytter datamaskiner som kan huske hvor det var ekko fra søk til søk, og det kan legges inn kriterier for avgjørelse av hvor man har et virkelig mål.

En annen viktig utviklingslinje er å erstatte den mekaniske bevegelsen av antennene med elektronisk styring av antennediagrammet (Phased array). Dette prinsippet benyttes særlig ved de største antennene for deteksjon og følging av ballistiske raketter, men også for radar montert i fly.

En spesiell radar for luftrekognosering og for avbilding av terreng, bygninger og skip fra satellitter (syntetisk apertur radar, SAR) drar fordel av at radaren beveger seg i forhold til jordoverflaten. Det gir en kunstig stor dimensjon på antennen, som igjen gir stor oppløsningsevne. Utvikling av SAR har gjort det mulig å overvåke jordkloden fra fly og satellitter med stor nøyaktighet, og detektere blant annet skipstrafikk og oljesøl.

Spesielle typer

Rombølgeradar

Det er utviklet nye radartyper, såkalt over-horisonten-radarer eller forbi-horisonten-radarer. Rombølgeradaren har spesielt lang rekkevidde (for eksempel Oslo–Bagdad), den arbeider i frekvensområdet 3–30 MHz og bruker ionosfæren som speil. Ettersom ionosfæren ikke er stabil (skiftninger etter årstid, solflekkaktivitet, nordlys) er radartypen mindre pålitelig enn radarsatellitter. I tillegg virker den ikke de første 1000 kilometrene. Rombølgeradaren har særlig militær interesse.

Jordbølgeradar

Jordbølgeradaren følger jordkrumningen. Rekkevidden er bare en tidel av rombølgeradaren, men den er langt mer nøyaktig og stabil. Denne radartypen er særlig egnet til overvåning, for eksempel av havområder.

Andre typer

Det er også utviklet radar som «ser» ned i bakken og som kan detektere gjenstander ned til en dybde på typisk tre meter (GPR, Ground Penetrating Radar). Området for anvendelser av denne typen radar kan være fra inspeksjon av veier, jernbaner og flyplasser til mineleting og arkeologiske undersøkelser. Radar er et også et viktig instrument for utforskning av forholdene i ionosfæren, se EISCAT.

Historie

Tyskeren Christian Hülsmeyer gjorde i 1903 de første vellykkede eksperimentene med radar. I 1925 foretok amerikanerne Gregory Breit og Merle Tuve målinger av ionosfærens høyde med en pulsradar. På 1930-tallet ble radarer videreutviklet, til dels i hemmelighet, forskjellige steder.

I Storbritannia demonstrerte Sir Robert Watson-Watt i 1935 den første britiske radarstasjonen for flyvarsling. Året etter ble et lignende anlegg fullført i USA under ledelse av Corput og Watson (ikke identisk med Watson-Watt). Året 1937 ble radarkjeden Chain Home, som kom til å spille en viktig rolle i Slaget om Storbritannia, tatt i bruk. Prinsippene for radar ble for første gang publisert i en historisk artikkel av R. L. Smith-Rose i februar 1945.

Inndeling av frekvensbånd

Bånd Frekvensområde (GHz)
L 1 – 2
S 2 – 4
C 4 – 8
X 8 – 12
Ku 12 – 18
K 18 – 27
Ka 27 – 40
V 40 – 75
W 75 – 110

Inndeling følge IEEE, Institute of Electrical and Electronical Engineers.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg