Войти
A Цепной дом передающая антенна, часть одной из первых комплексных радарных систем. 
Немецкая Freya работала на более высоких частотах и, таким образом, была меньше, чем ее аналог Chain Home. 
анодный блок оригинального магнетрона резонатора, построенного Randal и Boot, которые обеспечили скачок вперед в разработке радаров. История радара (где радар означает RA dio D etection A nd R anging) началось с экспериментов Генриха Герца в конце 19 века, которые показали, что радиоволны отражаются металлическими предметами. Эта возможность была предложена в основополагающей работе Джеймса Клерка Максвелла по электромагнетизму. Однако только в начале 20 века системы, способные использовать эти принципы, стали широко доступными, и именно немецкий изобретатель Кристиан Хюльсмайер впервые применил их для создания простого устройства обнаружения кораблей, предназначенного для предотвращения столкновения в тумане (Reichspatent Nr. 165546). В течение следующих двух десятилетий были разработаны многочисленные подобные системы, которые предоставляли информацию о направлении к объектам на близком расстоянии.
Разработка систем, способных производить короткие импульсы радиоэнергии, была ключевым достижением, которое позволило появиться современным радарным системам. Посредством синхронизации импульсов на осциллографе можно определить дальность, а направление антенны выявить угловое положение целей. Эти два, вместе взятые, произвели «фиксацию», определяя местоположение цели относительно антенны. В период 1934–1939 годов восемь стран независимо друг от друга и в условиях большой секретности разработали системы этого типа: Соединенное Королевство, Германия, США, СССР, Япония, Нидерланды, Франция и Италия. Кроме того, Великобритания поделилась своей информацией с США и четырьмя странами Содружества: Австралия, Канада, Новая Зеландия и Южная Африка., и эти страны также разработали свои собственные радиолокационные системы. Во время войны Венгрия была добавлена к этому списку. Термин RADAR был введен в обращение в 1939 году Корпусом связи Соединенных Штатов, поскольку он работал над этими системами для ВМФ.
Прогресс во время войны был быстрым и имел большое значение, вероятно, одним из решающих факторов для победы Союзники. Ключевой разработкой стал магнетрон в Великобритании, который позволил создавать относительно небольшие системы с субметровым разрешением. К концу боевых действий Великобритания, Германия, США, СССР и Япония располагали широким спектром радаров наземного и морского базирования, а также небольших бортовых систем. После войны использование радаров было расширено во многих областях, включая: гражданскую авиацию, морскую навигацию, радары для полиции, метеорологию и даже медицину. Ключевые разработки в послевоенный период включают лампу бегущей волны как способ производства большого количества когерентных микроволн, разработку систем задержки сигнала, которые привели к фазированной решетке. радары и постоянно увеличивающиеся частоты, обеспечивающие более высокое разрешение. Расширение возможностей обработки сигналов в связи с внедрением твердотельных компьютеров также оказало большое влияние на использование радаров.
Место радара в более широкой истории науки и разные авторы рассуждают по-разному. С одной стороны, радар очень мало способствовал развитию теории, которая была широко известна со времен Максвелла и Герца. Таким образом, радар не продвигал науку, а был просто вопросом технологии и инженерии. Морис Понте, один из разработчиков радара во Франции, заявляет:
Фундаментальный принцип радара принадлежит общему достоянию физиков; в конце концов, то, что остается настоящей заслугой техников, измеряется эффективной реализацией эксплуатационных материалов.
Но другие указывают на огромные практические последствия разработки радара. Радар внес гораздо больше, чем атомная бомба, в победу союзников во Второй мировой войне. Роберт Будери заявляет, что он также был предшественником многих современных технологий. Из рецензии на его книгу:
... радар стал корнем множества достижений после войны, создав настоящую родословную современных технологий. Благодаря радару астрономы могут отображать контуры далеких планет, врачи могут видеть изображения внутренних органов, метеорологи могут измерять дождь, падающий в отдаленных местах, воздушное путешествие в сотни раз безопаснее, чем путешествие по дороге, междугородные телефонные звонки дешевле, чем почтовые расходы, компьютеры стали повсеместными, и обычные люди могут готовить себе ежедневные обеды в промежутках между ситкомами, используя то, что раньше называлось радиолокационным диапазоном.
В последующие годы радар использовался в научных инструментах, таких как метеорологический радар и радиолокационная астрономия.
В 1886–1888 гг. немецкий физик Генрих Герц провел серию экспериментов, которые доказали существование электромагнитных волн (включая радиоволн ), предсказанных в уравнениях, разработанных в 1862–1842 годах шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом. В эксперименте Герца 1887 года он обнаружил, что эти волны могут проходить через различные типы материалов, а также отражаться от металлических поверхностей в его лаборатории, а также от проводников и диэлектриков. Природа этих волн, аналогичных видимому свету по их способности отражаться, преломляться и поляризоваться, будет показана Герцем и последующими экспериментами других физиков.
Пионер радио Гульельмо Маркони заметил, что радиоволны отражаются обратно на передатчик объектами в экспериментах с радиомаяками, которые он проводил 3 марта 1899 года на равнине Солсбери. В 1916 году он и британский инженер Чарльз Сэмюэл Франклин использовали короткие волны в своих экспериментах, имеющих решающее значение для практического развития радара. Шесть лет спустя он поделится своими открытиями в статье 1922 года, представленной Институту инженеров-электриков в Лондоне:
Я также описал тесты, проведенные при передаче луча отраженных волн через всю страну... и указал на возможность полезность такой системы в применении к маякам и плавучим маякам, чтобы позволить судам в туманную погоду обнаруживать опасные точки у берегов... [сейчас] мне кажется, что можно спроектировать [устройство] с помощью средств из которых корабль может излучать или проецировать расходящийся луч этих лучей в любом желаемом направлении, и эти лучи, если они попадают на металлический объект, такой как другой пароход или корабль, будут отражаться обратно в приемник, экранированный от местного передатчика на отправивший корабль, и таким образом немедленно выявить присутствие и направление другого корабля в тумане или в ненастную погоду.
В 1904 году Кристиан Хюльсмайер провел публичные демонстрации в Германия и т. он Нидерланды использует радио эхо для обнаружения кораблей, чтобы избежать столкновений. Его устройство состояло из простого искрового разрядника , который использовался для генерации сигнала, который был направлен с помощью дипольной антенны с цилиндрическим параболическим отражателем. Когда сигнал, отраженный от корабля, улавливался аналогичной антенной, подключенной к отдельному когереру приемнику, прозвучал звонок. Во время плохой погоды или тумана устройство периодически крутилось, чтобы проверить, нет ли поблизости кораблей. Аппарат обнаружил присутствие кораблей на расстоянии до 3 километров (1,6 морских миль), и Хюльсмайер планировал расширить его возможности до 10 километров (5,4 морских миль). Он не давал информации о дальности (расстоянии), а только предупреждал о близлежащем объекте. Он запатентовал устройство, названное телемобилоскопом, но из-за отсутствия интереса со стороны военно-морских властей изобретение не было запущено в производство.
Хюльсмайер также получил поправку к патенту для оценки дальности до корабль. Используя вертикальное сканирование горизонта с помощью телемобилоскопа, установленного на вышке, оператор мог найти угол, при котором возврат был наиболее интенсивным, и с помощью простой триангуляции определить приблизительное расстояние. Это контрастирует с более поздним развитием импульсного радара, который определяет расстояние через время двустороннего прохождения импульса.
Роберт Уотсон-Уотт В 1915 году Роберт Уотсон Ватт присоединился к метеорологическому управлению в качестве метеоролога, работает на удаленной станции в Олдершот в Хэмпшире. В течение следующих 20 лет он изучал атмосферные явления и разработал использование радиосигналов, генерируемых ударами молнии, для определения местоположения гроз. Сложность определения направления этих мимолетных сигналов с помощью вращающихся направленных антенн привела в 1923 году к использованию осциллографов для отображения сигналов. Операция в конечном итоге переместилась на окраину Слау в Беркшире, а в 1927 году была сформирована Radio Research Station (RRS), Slough, подразделение Департамента науки и промышленности. Исследование (DSIR). Уотсон Уотт был назначен суперинтендантом RRS.
По мере того как тучи войны сгущались над Британией, вероятность воздушных налетов и угроза вторжения с воздуха и моря вызвали серьезные усилия по применению науки и технологий для защиты. В ноябре 1934 года министерство авиации учредило Комитет по научным исследованиям противовоздушной обороны (CSSAD) с официальной функцией рассмотрения того, «насколько далеко могут быть достигнуты последние достижения в области научных и технических знаний. используется для усиления нынешних методов защиты от вражеской авиации ". Эта группа, обычно называемая «Комитетом Тизардов» по имени его председателя, сэра Генри Тизарда, оказала огромное влияние на технические разработки в Великобритании.
H. Э. Вимперис, директор по научным исследованиям Министерства авиации и член комитета Тизард, читал о статье в немецкой газете, в которой утверждалось, что немцы построили луч смерти, используя радиосигналы, сопровождаемые изображением. очень большой радиоантенны. Обеспокоенный и потенциально взволнованный этой возможностью, но в то же время весьма скептически настроенный, Вимперис искал эксперта в области распространения радиоволн, который мог бы вынести суждение о концепции. Ватт, суперинтендант RRS, теперь стал авторитетным авторитетом в области радио, и в январе 1935 года Вимперис связался с ним и спросил, можно ли использовать радио для такого устройства. Обсудив это со своим научным ассистентом, Арнольдом Ф. «Скипом» Уилкинсом, Уилкинс быстро произвел предварительный расчет, который показал, что требуемая энергия будет огромной. Ватт ответил, что это маловероятно, но добавил следующий комментарий: «Внимание обращается на все еще сложную, но менее бесперспективную проблему радиообнаружения, и при необходимости будут представлены численные соображения по методу обнаружения отраженными радиоволнами».
В течение следующих нескольких недель Уилкинс рассматривал проблему радиообнаружения. Он изложил подход и подкрепил его подробными расчетами необходимой мощности передатчика, характеристик отражения самолета и необходимой чувствительности приемника. Он предложил использовать направленный приемник, основанный на концепции обнаружения молний Ватта, для прослушивания мощных сигналов от отдельного передатчика. Измерение времени и, таким образом, расстояния можно было бы выполнить, запустив кривую осциллографа приглушенным сигналом от передатчика, а затем просто измерив возвратные сигналы по шкале. Уотсон Уотт отправил эту информацию в министерство авиации 12 февраля 1935 года в секретном отчете под названием «Обнаружение самолетов с помощью радиометодов».
Отражение радиосигналов было критичным для предлагаемой техники, и Министерство авиации спросило, можно ли это доказать. Чтобы проверить это, Уилкинс установил приемное оборудование на поле возле Аппер-Стоу, Нортгемптоншир. 26 февраля 1935 года бомбардировщик Handley Page Heyford пролетел по маршруту между приемной станцией и передающими вышками коротковолновой BBC станции в близлежащем Давентри. Самолет отражал сигнал BBC на 6 МГц (49 м), и это было легко обнаружено Арнольдом «Скипом» Уилкинсом с использованием доплеровской -диапазонной помехи на дальностях до 8 миль (13 км).). Это убедительное испытание, известное как эксперимент в Давентри, было засвидетельствовано представителем министерства авиации и привело к немедленному разрешению на создание полноценной демонстрационной системы. Этот эксперимент был позже воспроизведен Уилкинсом для телесериала BBC 1977 года Тайная война, эпизод «Чтобы увидеть сто миль».
На основе импульсной передачи, используемой для зондирования ионосферы, предварительная система была разработана и построена в RRS командой. Их существующий передатчик имел пиковую мощность около 1 кВт, и Уилкинс подсчитал, что потребуется 100 кВт. Эдвард Джордж Боуэн был добавлен в команду, чтобы спроектировать и построить такой передатчик. Передатчик Боуэнса работал на частоте 6 МГц (50 м), имел частоту следования импульсов 25 Гц, ширину импульса 25 мкс и приближался к желаемой мощности.
Орфорднесс, узкий 19-мильный (31 км) полуостров в Суффолке вдоль побережья Северного моря, был выбран в качестве тестовый сайт. Здесь оборудование будет открыто эксплуатироваться под видом станции мониторинга ионосферы. В середине мая 1935 года оборудование было перевезено в Орфорднесс. Были возведены шесть деревянных башен: две - для крепления передающей антенны, четыре - для углов перекрестных приемных антенн. В июне начались генеральные испытания оборудования.
17 июня была обнаружена первая цель - летающая лодка Supermarine Scapa на дальности 17 миль (27 км). Исторически верно, что 17 июня 1935 года радиообнаружение и дальность впервые были продемонстрированы в Великобритании. Уотсону Уатту, Уилкинсу и Боуэну обычно приписывают создание того, что позже назовут радаром в этой стране.
В декабре 1935 года британское казначейство выделило 60 000 фунтов стерлингов для системы из пяти станций под названием Chain Home (CH), охватывающий подходы к устью Темзы. Секретарь комитета Тизард, Альберт Персиваль Роу, придумал аббревиатуру RDF в качестве прикрытия для работы, означающую определение дальности и направления, но предлагающую уже хорошо известную радиопеленгацию.
Поздно В 1935 году, отвечая на признание Линдеманном необходимости в оборудовании для обнаружения и перехвата в ночное время и понимая, что существующие передатчики были слишком тяжелыми для самолетов, Боуэн предложил установить только приемники, которые позже назовут бистатическим радаром. Предложения Фредерика Линдеманна по инфракрасным датчикам и воздушным минам оказались бы непрактичными. Потребовались усилия Боуэна, по настоянию Тизарда, который все больше беспокоился о необходимости увидеть судно «воздух-поверхность» (ASV), а с его помощью радар с воздушным перехватом (AI).
In В 1937 году команда Боуэна установила свой примитивный радар ASV, первый в мире бортовой комплекс, для обнаружения флота метрополии в плохую погоду. Только весной 1939 г., «в срочном порядке» после отказа прожекторной системы «Силуэт», внимание обратилось на использование ASV для перехвата «воздух-воздух» (AI). Продемонстрированный в июне 1939 года, ИИ получил теплый прием от Главного маршала авиации Хью Даудинга и, тем более, от Черчилля. Это оказалось проблематичным. Его точность, зависящая от высоты самолета, означала, что CH, способный составлять всего 4 см (0,0068 км), не был достаточно точным, чтобы разместить самолет в пределах его диапазона обнаружения, и требовалась дополнительная система. Его деревянное шасси имело тревожную тенденцию воспламеняться (даже при внимании опытных техников), настолько, что Даудинг, когда ему сказали, что Watson-Watt может предоставить сотни комплектов, потребовал «десять таких работ». Наборы Cossor и MetroVick были слишком тяжелыми для использования на самолетах, а в RAF не хватало пилотов, наблюдателей и подходящих самолетов ночных истребителей.
В 1940 году, Джон Рэндалл и Гарри Бут разработали резонаторный магнетрон, который сделал 10-сантиметровый (длина волны) радар реальностью. Это устройство размером с небольшую обеденную тарелку можно было легко переносить на самолете, а короткая длина волны означала, что антенна также будет небольшой и, следовательно, пригодной для установки на самолет. Короткая длина волны и большая мощность сделали его очень эффективным для обнаружения подводных лодок с воздуха.
Чтобы помочь Chain Home в вычислении высоты, по запросу Даудинга в 1940 году был представлен (обычно называемый «Fruit Machine»).
Решение для ночного перехвата было предоставлено доктором.WB "Ben" Lewis, который предложил новый, более точный наземный дисплей управления, индикатор планового положения (PPI), новый радар наземного перехвата (GCI) и надежный ИИ радар. Наборы ИИ в конечном итоге будут созданы EMI. GCI, несомненно, задерживался из-за противодействия Ватсон-Ватт и его веры в то, что CH было достаточно, а также из-за того, что Боуэн предпочитал использовать ASV для навигации, несмотря на то, что командование бомбардировщиков отрицало необходимость в этом, и из-за того, что Тизард полагался на неисправную систему Silhouette.
Цепной дом Радиолокационное покрытие 1939–1940 В марте 1936 года работа в Орфорднессе была перенесена в Поместье Боудси, недалеко от материка. До этого времени работа официально выполнялась в рамках DSIR, но теперь была передана Министерству авиации. На новой исследовательской станции Bawdsey оборудование Chain Home (CH) было собрано в качестве прототипа. Проблемы с оборудованием возникли, когда Royal Air Force ( РАФ) впервые проверили опытный образец станции в сентябре 1936 года. Они былиены к апрелю следующего года, министерство авиации приступило к планам по устранению более широкой сети станций.
Первоначальное оборудование на станциях было следующим: передатчик работал на четырех выбранных частотах от 20 до 55 МГц, настраиваемых в течение 15 секунд, и выдавал пиковую мощность 200 кВт. Длительность импульса регулировалась от 5 до 25 мкс, частота следования выбиралась как 25 50 Гц. Для синхронизации всех передатчиков CH генератор импульсов был синхронизирован с частотой 50 Гц британской электросети. Четыре стальные башни высотой 360 футов (110 м) поддерживали передние антенны, а четыре деревянные башни высотой 240 футов (73 м) поддерживали решетку поперечных диполей на трех разных уровнях. Гониометр использовался для повышения точности направления от числа приемных антенн.
К лету 1937 года 20 начальных станцийО находились в режиме проверки. До конца года были проведены различные учения RAF, которые имели такой успех, что Казначейство выделило 10 000 фунтов стерлингов для возможной полной цепочки цепных станций. В начале 1938 года RAF взяли под свой контроль все станции CH, и сеть начала регулярную работу.
В мае 1938 года Роу Сменил Уотсона Уотта на посту суперинтенданта в Боудси. В дополнение к работе над СН и последующими системами, в настоящее время велась большая работа над бортовым оборудованием RDF. Его вел Э. Г. Боуэн, и он был сосредоточен на наборах 200 МГц (1,5 м). Более высокая частота позволяет использовать антенны меньшего размера, подходящие для установки на самолетах.
С самого начала работы RDF в Орфорднессе министерство авиации постоянно информировало британскую армию и королевский флот; это привело к тому, что обе эти силы разработали собственные RDF.
В 1931 году на исследовательской станции Вулвич Экспериментального центра армейских сигналов (SEE), W. А.С. Бутемент и П.Э. Поллард исследовали импульсные сигналы 600 МГц (50 см) для обнаружения судов. Хотя они подготовили меморандум по этому поводу и предварительные эксперименты по неопределенным причинам Военное министерство не приняло его во внимание.
По мере того, как министерство авиации продвигало работу над RDF, полковник Питер Уорлледж из Королевского совета инженеров и связи встретился с Уотсоном Уоттом и был проинформирован об оборудовании и технологиях RDF, разработанных в Орфорднесе. Его отчет «Предлагаемый метод обнаружения и его перспективы» побудил ГЭЭ создать «армейскую ячейку» в Боудси в октябре 1936 года. Это было под руководством Э. Талбота Пэрис, в штат которого входили Бутемент и Поллард. В своей работе Ячейка выделяет два основных типа оборудования RDF: системы наводки (GL) для помощи зенитным орудиям и прожекторам, и системы береговой обороны (CD) для управления береговой артиллерией и защиты армейских баз за рубежом.
Поллард возглавил первый проект, установление артиллерийской установки RDF под кодовым названием Mobile Radio Unit (MRU). Эта смонтированная на грузовике система была увеличена как уменьшенная версия станции ЦО. Он работал на частоте 23 МГц (13 м) при мощности 300 кВт. Одна 105-футовая (32 м) башня поддерживала передающую антенну, а также две принимающие антенны, установленные ортогонально для оценки пеленга сигнала. В феврале 1937 года группа разработчиков обнаружила самолет на дальности 96 км. Министерство авиации также приняло эту систему как мобильное дополнение к системе CH.
В начале 1938 года компания Butement приступила к разработке системы CD, основанной на разработанных бортовых установках Bowen с полосой пропускания 200 МГц (1,5 м). Передатчик имел частоту импульсов 400 Гц, ширину импульса 2 мкс и мощность 50 кВт (позже увеличенную до 150 кВт). Хотя использовались многие компоненты передатчика и приемника Боуэна, система не могла быть бортовой, поэтому не было ограничений на размер антенны.
В первую очередь за внедрение лучевых систем RDF в Великобритании следует отдать компанию Butement. Для CD он разработал большую дипольную решетку, 10 футов (3,0 м) в высоту и 24 фута (7,3 м) в ширину, что дает гораздо более узкие лучи и большее усиление. Его можно было вращать со скоростью до 1,5 оборотов в минуту. Для большей точности направления было принято переключение лепестков на приемных антеннах. В рамках этой разработки он сформулировал первое - по крайней мере в Британии - математическое соотношение, которое позже широко известно как «уравнение дальности действия радара».
К маю 1939 года CD RDF мог обнаруживать самолеты, летящие на высоте до 500 футов (150 м) и на дальности 25 миль (40 км). С помощью антенны на высоте 60 футов (18 м) он может определить дальность полета 2000-тонного корабля на расстоянии 24 миль (39 км) и с угловой точностью всего в четверть градуса.
Хотя Королевский флот поддерживал тесный контакт с министерством авиации в Боудси, они решили создать свою собственную RDF в экспериментальном отделе Сигнальной Его школы Величества (HMSS) в Портсмут, Хэмпшир, на южном побережье.
HMSS приступила к работе с RDF в сентябре 1935 года. Первоначальные усилия под руководством Р. Ф. Йео проводились в диапазоне частот от 75 МГц (4 м) до 1,2 ГГц (25 см). Вся работа была в строжайшей секретности; его нельзя было даже обсуждать с другими учеными и инженерами Портсмута. В конечном итоге разработан набор для диапазона 75 МГц, получивший обозначение Тип 79X. Базовые испытания проводились на учебном корабле, но эксплуатация была неудовлетворительной.
В августе 1937 года разработка RDF в HMSS изменилась, и в ней были вовлечены многие из их лучших исследователей. Джон Д. С. Роулинсон был назначен ответственным за улучшение Тип 79X. Для повышения эффективности он снизил частоту до 43 МГц (длина волны 7 метров). Обозначенный Тип 79Y, имел раздельные стационарные передающие и приемные антенны.
Прототипы системы предупреждения о воздушном движении Тип 79Y были успешно испытаны в море в начале 1938 года. Дальность обнаружения самолетов составляет от 30 до 50 миль (48 и 80 км), в зависимости от высоты. Затем системы были приняты на вооружение в августе на крейсере HMS Sheffield и в октябре на линкоре HMS Rodney. Это были первые корабли Королевского военно-морского флота с системами RDF.
Радиоуправляемое устройство для дистанционной индикации присутствия кораблей было построено в Германии Кристианом Хюльсмейером в 1904 году. Часто называемая первая радиолокационная система не измеряла напрямую дальность (расстояние) до цели и, таким образом, не соответствовала критериям, позволяющим получить это название.
В течение следующих трех десятилетий в Германии был разработан ряд систем обнаружения на основе радио, но ни одна из них не была настоящими радарами. Эта ситуация изменилась перед Второй мировой войной. Описываются разработки в трех ведущих отраслях.
В начале 1930-х годов физик Рудольф Кюнхольд, научный директор Kriegsmarine (ВМС Германии) Nachrichtenmittel-Versuchsanstalt (NVA - Экспериментальный институт систем связи) в Киле пыталась улучшить акустические методы обнаружения кораблей под водой. Он пришел к выводу, что желаемая точность измерения расстояния до целей может быть достигнута только с помощью электромагнитных волн .
. В 1933 году Кюнхольд впервые попытался проверить эту концепцию с помощью передающего и приемного устройства, работающего в СВЧ . область на 13,5 см (2,22 ГГц). В передатчике использовалась лампа Баркгаузена-Курца (первый микроволновый генератор), которая вырабатывала всего 0,1 Вт. Безуспешно, он попросил помощи у Пауля-Гюнтера Эрбслёха и Ханса-Карла Фрейхера фон Виллисена, радистов-любителей, которые разрабатывали УКВ систему для связи. Они с энтузиазмом создали компанию Gesellschaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate (GEMA) в январе 1934 года. С самого начала фирма всегда называлась просто GEMA.
Работа над Funkmessgerät für Untersuchung (радиоизмерительный прибор для исследований) началась в GEMA всерьез. Ганс Холлманн и Теодор Шультес, оба связанных с престижным Институтом Генриха Герца в Берлине, были добавлены в качестве консультантов. В первом устройстве использовался магнетрон с расщепленным анодом, приобретенный у Philips в Нидерландах. Это обеспечивало около 70 Вт на 50 см (600 МГц), но имело место нестабильность частоты. Холлманн построил регенеративный приемник, аультес разработал антенны Яги для передачи и приема. В июне 1934 года большие суда, проходящие через Кильскую гавань, были обнаружены с помощью доплеровской интерференции на расстоянии около 2 км (1,2 мили). В наблюдались сильные отражения самолета, который случайно пролетел через луч; это открыло рассмотрение целей, кроме кораблей.
Затем Кюнхольд перевел работу GEMA на систему с импульсной модуляцией. Был использован новый магнетрон Philips 50 см (600 МГц) с лучшей стабильностью частоты. Он модулировался импульсами 2- мкс при частоте повторения импульсов 2000 Гц. Передающая антенна представляет собой решетку из 10 пар диполей с отражающей сеткой. В широкополосном регенеративном приемнике использовались лампы Acorn от RCA, приемная антенна три пары диполей и включало переключение лепестков. Блокирующее устройство (дуплексер ), закрывает вход приемника, когда передатчик подает импульс. Для отображения диапазона использовалась трубка Брауна (ЭЛТ).
Оборудование было сначала испытано на объекте NVA в заливе Любекер возле Пельзерхакена. В мае 1935 года он обнаружил возвращение из леса через залив на расстоянии 15 км (9,3 мили). Однако он имел ограниченный успех в обнаружении исследовательского корабля Welle, находившегося совсем недалеко от него. Затем приемник был перестроен, превратившись в суперрегенеративную установку с двумя ступенями промежуточной частоты. С этим улучшенным приемником система легко отслеживала суда на расстоянии до 8 км (5,0 миль).
В сентябре 1935 года была устроена демонстрация перед главнокомандующим Кригсмарине. Производительность системы была превосходной; дальность считывалась по трубке Брауна с погрешностью 50 метров (отклонение менее 1%), а переключение лепестков обеспечивало точность направления 0,1 градуса. Исторически это было военно-морское судно, оснащенное радаром. Хотя это устройство не было запущено в производство, GEMA финансировала аналогичных систем, работающих около 50 см (500 МГц). Они стали Seetakt для Кригсмарине и Freya для Люфтваффе (ВВС Германии).
Кюнхольд остался с NVA, но также консультировался с GEMA. Многие в Германии считают его отцом радара. В 1933–1966 годах Холлманн написал первый исчерпывающий трактат по микроволнам, Physik und Technik der ultrakurzen Wellen (Физика и техника ультракоротких волн), Springer 1938.
В 1933 году, когда Кюнхольд в 1933 году в NVA впервые экспериментировало с микроволновыми печами, он искал информацию о микроволновых трубках в Telefunken. (Telefunken был крупнейшим поставщиком радиопродукции в Германии). Там Вильгельм Толме Рунге сказал ему, что для этих частот нет электронных ламп. Фактически, Рунге уже экспериментировал с высокочастотными передатчиками, а отдел ламп Telefunken работал над приборами с сантиметровыми длинами волн.
Летом 1935 года Рунге, ныне директор лаборатории радиоисследований Telefunken, инициировал финансируемый проект внутренних источников по радиообнаружению. На основе трубок Баркгаузена-Курца были построены приемник 50 см (600 МГц) и передатчик мощностью 0,5 Вт. Разместив антенны на земле на некотором расстоянии друг от друга, Рунге организовал полет самолета над головой и обнаружил, что приемник дает сильный сигнал доплеровской интерференции.
Рунге, теперь с Хансом Холлманном в консультанта, продолжил систему 1,8 м (170 МГц) с использованием импульсной модуляции. Вильгельм Степп разработал приемопередающее устройство (дуплексер ) для использования общей антенны. Степп также назвал систему Дармштадтом в честь своего родного города, начав в Telefunken практику присвоения системным названиям городов. Система с мощностью передатчика всего несколько ватт была впервые испытана в феврале 1936 года, обнаружив самолет на расстоянии около 5 км (3,1 мили). Это побудило Люфтваффе профинансировать разработку 50-сантиметровой (600 МГц) системы наведения орудий Würzburg.
. Еще до Первой мировой войны Standard Elektrik Lorenz был основным поставщик оборудования связи для немецких военных и был главным конкурентом Telefunken. В конце 1935 года, когда Лоренц обнаружил, что Рунге из Telefunken проводил исследования в области радиооборудования, они начали аналогичную деятельность под руководством Готфрида Мюллера. Был построен комплект с импульсной модуляцией под названием Einheit für Abfragung (DFA - Устройство для обнаружения). В нем использовалась лампа типа DS-310 (аналогичная Acorn), работающая на 70 см (430 МГц) и мощность около 1 кВт, у нее были идентичные передающая и приемная антенны, выполненные из рядов полуволновых диполей, поддерживаемых отражающим экраном.
В начале 1936 года в ходе первоначальных экспериментов были получены отражения от больших зданий на расстоянии до 7 км (4,3 мили). Мощность была увеличена вдвое за счет использования двух трубок, и в середине 1936 года оборудование было установлено на скалах недалеко от Киля, и было достигнуто хорошее обнаружение кораблей на 7 км (4,3 мили) и самолетов на 4 км (2,5 мили).
Кригсмарине доложили об успехе этого экспериментального набора, но они не проявили никакого интереса; они уже были полностью вовлечены в GEMA по поводу аналогичного оборудования. Кроме того, из-за обширных соглашений между Lorenz и многими зарубежными странами у военно-морских властей были оговорки относительно компании, выполняющей секретные работы. Затем DFA был продемонстрирован Heer (немецкая армия), и они заключили контракт с Lorenz на разработку Kurfürst (Elector), системы поддержки Flugzeugabwehrkanone (Flak, зенитные орудия).
В Соединенных Штатах и военно-морской флот, и армия нуждались в средствах дистанционного обнаружения вражеских кораблей и самолетов. В 1930 году обе службы инициировали разработку радиооборудования, которое могло удовлетворить эту потребность. Координация этих усилий была слабой; таким образом, они будут описаны отдельно.
Осенью 1922 года Альберт Х. Тейлор и Лео К. Янг из радио лаборатории ВМС США были провели эксперименты по связи, когда заметили, что деревянный корабль в реке Потомак мешает их сигналам. Они подготовили меморандум, в котором предлагалось использовать это для обнаружения судов при обороне гавани, но их предложение не было принято. В 1930 году Лоуренс А. Хайленд, работавший с Тейлором и Янгом, ныне работающий в Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) в Вашингтоне, округ Колумбия, использовал аналогичное расположение радиооборудования для обнаружения проезжающий самолет. Это привело к предложению и патенту на использование этого метода для обнаружения кораблей и самолетов.
Простое устройство волновой интерференции может обнаруживать присутствие объекта, но не может определять его местоположение или скорость. Пришлось ждать изобретения импульсного радара, а позже и дополнительных методов кодирования для извлечения этой информации из сигнала CW. Когда группе Тейлора в NRL не удалось добиться признания радиопомех в качестве средства обнаружения, Янг предложил попробовать импульсные методы. Это также позволит напрямую определять дальность до цели. В 1924 году компания Hyland and Young построила такой передатчик для Грегори Брейта и Мерла А. Тув в Институте Карнеги в Вашингтоне для успешного измерения высоты Ионосфера.
Роберт Моррис Пейдж был назначен Тейлором для реализации предложения Янга. Пейдж разработал передатчик, работающий на частоте 60 МГц с длительностью импульса 10 мкс и 90 мкс между импульсами. В декабре 1934 года аппарат использовался для обнаружения самолета на расстоянии 1,6 км, летящего вверх и вниз по Потомаку. Альт-подполковник Кинджи Сатаке сделал то же самое для армии. Во время визита, продолжавшегося несколько месяцев, они обменялись важной общей информацией, а также ограниченными секретными материалами по некоторым технологиям, но мало касались непосредственно методов радиообнаружения. Ни одна из сторон даже не упомянула магнетроны, но немцы, очевидно, раскрыли использование импульсных методов.
После получения отчетов о техническом обмене в Германии, а также отчетов разведки об успехах Британии в стрельбе с использованием RDF, Военно-морской Генеральный штаб изменил свое решение и предварительно принял технологию импульсной передачи. 2 августа 1941 года, еще до того, как Ёдзи Ито вернулся в Японию, были выделены средства на начальную разработку радаров с импульсной модуляцией. Командир Чуджи Хашимото из NTRI был ответственен за начало этой деятельности.
Опытный образец, работающий на высоте 4,2 м (71 МГц) и производящий около 5 кВт, был построен в аварийном порядке. Под руководством NTRI фирма NEC и Исследовательская лаборатория Японской радиовещательной корпорации (NHK ) внесли большой вклад в эту работу. Кендзиро Такаянаги, главный инженер экспериментальной телевизионной станции NHK, которого называли «отцом японского телевидения», особенно помог в быстрой разработке схем формирования импульсов и синхронизации, а также дисплея приемника. В начале сентября 1941 г. опытная установка прошла первые испытания; он обнаружил одиночный бомбардировщик на 97 км (60 миль) и полет самолета на 145 км (90 миль).
Система, первый в Японии полный радиодальномер (RRF - радар), получила обозначение Mark 1 Model 1. Контракты на серийное производство были заключены с тремя фирмами; NEC создала передатчики и импульсные модуляторы, Japan Victor - приемники и соответствующие дисплеи, а Fuji Electrical - антенны и их сервоприводы. Система работала на расстоянии 3,0 м (100 МГц) с пиковой мощностью 40 кВт. Дипольные решетки с матовыми отражателями типа + использовались в отдельных антеннах для приема и передачи.
В ноябре 1941 года первый изготовленный RRF был принят на вооружение в качестве наземной системы раннего предупреждения в Кацуура, Чиба, городе на побережье Тихого океана примерно в 100 км (62 мили).) из Токио. Это большая система, она весила около 8 700 кг (19 000 фунтов). Дальность обнаружения составляла около 130 км (81 миль) для одиночных самолетов и 250 км (160 миль) для групп.
Раннее радиообнаружение в Нидерландах было по двум независимым направлениям: одна микроволновая система фирмы Philips, а другая УКВ-система лаборатории Вооруженных сил.
Компания Philips в Эйндховене, Нидерланды, компания Natuurkundig Laboratorium (NatLab ) проводила фундаментальные исследования, связанные с ее продуктами. Исследователь NatLab Клаас Постумус разработал магнетрон, разделенный на четыре элемента. При разработке системы связи с использованием этого магнетрона C.H.J.A. Стаал проверял передачу с помощью параболической передающей и приемной антенн, установленных бок о бок, обе нацелены на большую тарелку на некотором расстоянии. Для преодоления нестабильности частоты магнетрона использовалась импульсная модуляция. Было обнаружено, что пластинка отражает сильный сигнал.
Признавая потенциальную важность этого как устройства обнаружения, NatLab организовала демонстрацию для морской пехоты Конинклийке (Королевский флот Нидерландов ). Это проводилось в 1937 году напротив входа в м. в военно-морском порту Марсдип. Отражения морских волн заслонили возвращение от корабля-цели, но флот был достаточно впечатлен, чтобы инициировать спонсорство исследования. В 1939 году в Вейк-ан-Зее была продемонстрирована усовершенствованная установка, обнаруживающая судно на расстоянии 3,2 км (2,0 мили).
Прототип системы был построен Philips, и фирма Nederlandse Seintoestellen Fabriek (дочерняя компания Philips) начала планы по созданию цепочки станций предупреждения для защиты основных портов. Были проведены некоторые полевые испытания прототипа, но проект был прекращен, когда Германия вторглась в Нидерланды 10 мая 1940 года. Однако внутри NatLab работа продолжалась в большой секретности до 1942 года.
В начале В 1930-е годы ходили слухи о развитии «луча смерти». Парламент Нидерландов учредил Комитет по применению физики в вооружении под руководством Г.Дж. Элиас исследовал этот потенциал, но Комитет быстро исключил лучи смерти. Тем не менее Комитет учредил Laboratorium voor Fysieke Ontwikkeling (LFO, Лаборатория физического развития), предназначенную для поддержки вооруженных сил Нидерландов.
Действуя в условиях большой секретности, LFO открыло объект под названием Meetgebouw (Здание измерений), расположенный на равнине Ваалсдорп. В 1934 году J.L.W.C. Фон Вейлер присоединился к LFO и вместе с SG Gratama начал исследования системы связи 1,25 м (240 МГц), которая будет использоваться для обнаружения артиллерийских орудий.
В 1937 году, когда проводились испытания этой системы, Проходящая стая птиц нарушила сигнал. Понимая, что это может быть потенциальный метод обнаружения самолетов, военный министр приказал продолжить эксперименты. Вейлер и Гратама приступили к разработке системы наведения прожекторов и наведения зенитных орудий.
Экспериментальное «электрическое подслушивающее устройство» работало на расстоянии 70 см (430 МГц) и использовало импульсную передачу при RPF 10 кГц. Схема блокировки приема-передачи была разработана для использования общей антенны. Полученный сигнал отображался на трубке CR с круговой временной разверткой. Этот набор был продемонстрирован армии в апреле 1938 года и обнаружил самолет на расстоянии 18 км (11 миль). Однако набор был отклонен, так как он не выдерживал суровых условий армейских боевых условий.
Флот оказался более восприимчивым. Было выделено финансирование на финальную разработку, и к команде был добавлен Макс Стаал. Для сохранения секретности они разделили разработку на части. Передатчик был построен в Делфтском техническом колледже, а приемник в Лейденском университете. Десять наборов будут собраны под личным наблюдением J.J.A. Шаген ван Леувен, глава фирмы Hazemeijer Fabriek van Signaalapparaten.
Прототип имел пиковую мощность 1 кВт и использовал длительность импульса от 2 до 3 мкс с частотой повторения импульсов от 10 до 20 кГц. Приемник был супергетеродинного типа с лампами Acorn и каскадом ПЧ 6 МГц. Антенна состояла из 4 рядов по 16 полуволновых диполей, поддерживаемых экраном размером 3 на 3 метра. Оператор использовал привод велосипедного типа для вращения антенны, а высоту можно было изменять с помощью рукоятки.
Было завершено несколько комплектов, и один был запущен на Malieveld в Гааге незадолго до падения Нидерландов на Германию в мае 1940 года. Установка работала хорошо, обнаруживая вражеские самолеты в первые дни боевых действий. Чтобы предотвратить захват, оперативные подразделения и планы системы были уничтожены. Фон Вейлер и Макс Стааль бежали в Англию на борту одного из последних кораблей, которые смогли уйти, неся с собой два разобранных набора. Позже Гратама и ван Левен также сбежали в Англию.
В 1927 году французские физики Камиль Гаттон и Эмиль Пьерре экспериментировали с магнетронами и другими устройствами, генерирующими длины волн вплоть до 16 см. Сын Камиллы, Анри Гаттон, работал в Compagnie générale de la télégraphie sans fil (CSF), где он и Роберт Варнек усовершенствовали магнетроны своего отца.
В 1934 году, после систематических исследований магнетрона, исследовательское подразделение CSF, возглавляемое Морисом Понте, подало заявку на патент на устройство, предназначенное для обнаружения препятствий с использованием непрерывного излучения ультракоротких длин волн, производимого магнетрон. Это все еще были системы CW, и их обнаружение зависело от доплеровских помех. Однако, как и у большинства современных радаров, антенны были совмещены. Устройство измеряло расстояние и азимут, но не напрямую, как в более позднем «радаре» на экране (1939 г.). Тем не менее, это был первый патент на действующий прибор для обнаружения радиоизлучений, использующий сантиметровые длины волн.
Система была испытана в конце 1934 года на борту грузового корабля «Орегон» с двумя передатчиками, работающими на длинах волн 80 см и 16 см. Береговые линии и лодки были обнаружены на расстоянии 10–12 морских миль. Самая короткая длина волны была выбрана для окончательной конструкции, которая оборудовала лайнер SS Normandie еще в середине 1935 года для эксплуатационного использования.
В конце 1937 года Морис Эли из SFR разработал средства импульсной модуляции передающих ламп. Это привело к созданию новой 16-см системы с пиковой мощностью около 500 Вт и длительностью импульса 6 мкс. Патенты Франции и США были поданы в декабре 1939 года. Планировалось, что система будет испытана в море на борту корабля «Нормандия», но они были отменены с началом войны.
В то же время Пьер Давид из Национальной лаборатории радиоэлектричества (Национальная лаборатория радиоэлектричества, LNR) экспериментировал с отраженными радиосигналами с длиной волны около метра. Начиная с 1931 года он заметил, что самолеты создают помехи сигналам. Затем LNR инициировало исследование метода обнаружения, называемого barrage électromagnétique (электромагнитная завеса). Хотя это могло указывать на общее место проникновения, точное определение направления и скорости было невозможно.
В 1936 году Défense Aérienne du Territoire (Защита воздушной территории) провела испытания электромагнитной завесы Дэвида. В ходе испытаний система обнаружила большую часть входящих самолетов, но слишком много было пропущено. По мере приближения войны потребность в обнаружении самолетов стала критической. Дэвид осознал преимущества импульсной системы, и в октябре 1938 года он разработал систему с импульсной модуляцией на 50 МГц и пиковой импульсной мощностью 12 кВт. Он был построен фирмой САДИР.
Франция объявила войну Германии 1 сентября 1939 года, и была большая потребность в системе обнаружения раннего предупреждения. Система SADIR была доставлена в район Тулон, обнаружила и измерила дальность вторжения самолетов на расстояние до 55 км (34 мили). Импульсная система SFR была установлена недалеко от Парижа, где она обнаруживала самолеты на дальностях до 130 км (81 миль). Однако немецкое наступление было подавляющим, и пришлось принять экстренные меры; для Франции было слишком поздно разрабатывать радары в одиночку, и было решено, что ее открытия будут поделены с ее союзниками.
В середине 1940 года Морис Понте из лабораторий CSF в Париже представил резонаторный магнетрон, разработанный Анри Гаттоном в SFR (см. Выше), лабораториям GEC в Уэмбли, Великобритания.. Этот магнетрон был разработан для работы в импульсном режиме на длине волны 16 см. В отличие от других конструкций магнетронов того времени, таких как магнетрон Бутса и Рэндалла (см. Британские вклады выше), в этой лампе использовался катод с оксидным покрытием с пиковой выходной мощностью 1 кВт, что демонстрирует, что оксидные катоды были решением для получения высоких энергий. импульсы мощности на коротких волнах - проблема, от которой британские и американские исследователи ускользали в течение многих лет. Значение этого события было подчеркнуто Эриком Мегоу в обзоре ранних разработок радаров в 1946 году: «Это было отправной точкой использования оксидного катода практически во всех наших последующих импульсных передающих волнах и, как таковое, стало значительным вкладом в британские радары. Это было 8 мая 1940 года ». Модернизированная версия этого магнетрона достигла пиковой мощности 10 кВт к августу 1940 года. Это была та модель, которая, в свою очередь, была передана американцам в знак доброй воли во время переговоров, проведенных делегацией Тизарда в 1940 году получить от США ресурсы, необходимые Британии, чтобы полностью использовать военный потенциал своих исследований и разработок.
Гульельмо Маркони инициировал в Италии исследования по технологии радиообнаружения. В 1933 году, участвуя со своей итальянской фирмой в экспериментах с каналом связи 600 МГц через Рим, он заметил нарушения передачи, вызванные движущимися объектами, примыкающими к его пути. Это привело к разработке в его лаборатории в Корнельяно системы непрерывного доплеровского обнаружения на 330 МГц (0,91 м), которую он назвал радиоэкометро. Трубки Баркгаузена-Курца использовались как в передатчике, так и в приемнике.
В мае 1935 года Маркони продемонстрировал свою систему фашистскому диктатору Бенито Муссолини и членам военного генерального штаба; однако выходная мощность была недостаточной для использования в военных целях. Хотя демонстрация Маркони вызвала значительный интерес, с его аппаратом было сделано немногое.
Муссолини распорядился о дальнейшем развитии технологии радиообнаружения, и он был передан Regio Istituto Elettrotecnico e delle Comunicazioni (RIEC, Королевский институт электротехники и связи). RIEC был основан в 1916 году на территории Итальянской военно-морской академии в Ливорно. Лейтенант Уго Тиберио, преподаватель физики и радиотехники в Академии, был назначен возглавить проект на неполной ставке.
Тиберио подготовил отчет о разработке экспериментального аппарата, который он назвал telemetro radiofonico del rivelatore (РДТ, Радиодетекторная телеметрия). Отчет, представленный в середине 1936 года, включал то, что позже стало известно как уравнение дальности действия радара. Когда работа началась, Нелло Каррара, гражданский преподаватель физики, который проводил в RIEC исследования в области микроволнового излучения, был назначен ответственным за разработку передатчика RDT.
Перед концом 1936 года Тиберио и Каррара продемонстрировали EC-1, первую итальянскую систему RDT. Он имел передатчик FM, работающий на частоте 200 МГц (1,5 м), с единственной параболической цилиндрической антенной. Он обнаруживается путем смешивания переданного и отраженного сигналов с доплеровским сдвигом, в результате чего появляется звуковой сигнал.
EC-1 не обеспечил измерение дальности; Чтобы добавить эту возможность, в 1937 году была начата разработка импульсной системы. К группе присоединился капитан Альфео Брандимарте, который в первую очередь разработал первую импульсную систему EC-2. Он работал на частоте 175 МГц (1,7 м) и использовал одну антенну, состоящую из нескольких равнофазных диполей. Обнаруженный сигнал предназначался для отображения на осциллографе. Было много проблем, и система так и не дошла до стадии тестирования.
Затем работа перешла к развитию более высокой мощности и рабочих частот. Каррара в сотрудничестве с фирмой FIVRE разработал устройство, подобное магнетрону. Он состоял из пары триодов, подключенных к резонатору, и производил 10 кВт на частоте 425 МГц (70 см). Он использовался при проектировании двух версий ИС-3, одной для корабельной, а другой для береговой обороны.
Италия, присоединившись к Германии, вступила во Вторую мировую войну в июне 1940 года без действующего БДР. Макет EC-3 был построен и испытан на крыше здания Академии, но большая часть работ по RDT была остановлена, поскольку прямая поддержка войны имела приоритет.
В начале 1939 года британское правительство пригласило представителей наиболее технически продвинутых наций Содружества посетить Англию для проведения брифингов и демонстраций с помощью сверхсекретного RDF (радара) технологии. На основании этого к сентябрю 1939 года разработки RDF были начаты в Австралии, Канаде, Новой Зеландии и Южной Африке. эта технология была независимо разработана в Венгрии в начале военного периода.
В Австралии в Сиднейском университете была создана радиофизическая лаборатория при Совете по научным и промышленным исследованиям; Джон Х. Пиддингтон отвечал за разработку RDF. Первым проектом была система береговой защиты на 200 МГц (1,5 м) для австралийской армии. Обозначенный ШД, он был впервые испытан в сентябре 1941 года и в итоге был установлен в 17 портах. После атаки японцев на Перл-Харбор, Королевским ВВС Австралии срочно потребовалась система предупреждения о воздушном движении, и команда Пиддингтона, взяв за основу ШД, собрала AW Mark I. через пять дней. Он устанавливался в Дарвине, Северная территория, когда 19 февраля 1942 года Австралия подверглась первой атаке японцев. Вскоре его переоборудовали в легкую передвижную версию LW-AW Mark II; он использовался австралийскими войсками, а также армией США при первых высадках на острова в южной части Тихого океана.
Первые разработки RDF в Канаде были в секции радио Национального исследовательского совета Канада. Используя коммерческие компоненты и практически без дальнейшей помощи со стороны Великобритании, Джон Таскер Хендерсон возглавил группу по разработке Night Watchman, системы предупреждения о поверхности для Королевского военно-морского флота Канады для защиты входа в Галифакс. Гавань. Успешно испытанный в июле 1940 года, этот набор работал на частоте 200 МГц (1,5 м), имел выходную мощность 1 кВт с длительностью импульса 0,5 мкс и использовал относительно небольшую фиксированную антенну. За этим последовал бортовой комплекс, обозначенный как Surface Warning 1st Canadian (SW1C) с антенной, вращающейся вручную с помощью рулевого колеса Chevrolet в кабине оператора. SW1C был впервые испытан в море в середине мая 1941 года, но его характеристики были настолько низкими по сравнению с корабельной РЛС модели 271 Королевского флота, что Королевский флот Канады в конечном итоге принял на вооружение британский 271 вместо SW1C.
Для береговой обороны канадской армии был разработан комплект 200 МГц с передатчиком, подобным «ночному сторожу». Названный CD, он использовал большую вращающуюся антенну на вершине деревянной башни высотой 70 футов (21 м). Компакт-диск был введен в эксплуатацию в январе 1942 года.
Эрнест Марсден представлял Новую Зеландию на брифингах в Англии, а затем основал два объекта для разработки RDF - один в Веллингтоне в секции радио Центральное почтовое отделение Новой Зеландии и еще одно в Университетском колледже Кентербери в Крайстчерче. Чарльз Н. Уотсон-Манро руководил разработкой наземных и воздушных установок в Веллингтоне, а Фредерик У. Уайт руководил разработкой корабельных установок в Крайстчерче.
До конца 1939 года группа Веллингтона преобразовала существующий передатчик 180 МГц (1,6 м) и мощностью 1 кВт для получения импульсов длительностью 2 мкс и проверила его для обнаружения крупных судов на расстоянии до 30 км; он был обозначен как CW (Наблюдение за прибрежной зоной). Подобный набор, обозначенный как CD (береговая оборона), использовал ЭЛТ для отображения и имел переключение лепестков на приемной антенне; он был развернут в Веллингтоне в конце 1940 года. Частично укомплектованный комплект ASV 200 МГц был доставлен из Великобритании Марсденом, а другая группа в Веллингтоне встроила его в самолет, установленный для Королевских ВВС Новой Зеландии ; это был первый полет в начале 1940 года. В Крайстчерче было меньше персонала и работа шла медленнее, но к июлю 1940 года была испытана установка 430 МГц (70 см), 5 кВт. Два типа, обозначенные как SW (предупреждение о судне) и SWG (предупреждение о судне, артиллерийское орудие), были приняты на вооружение Королевским флотом Новой Зеландии, начиная с августа 1941 года. Всего в Новой Зеландии было разработано 44 типа. Вторая мировая война.
Южная Африка не имела представителя на собраниях 1939 года в Англии, но в середине сентября, когда Эрнест Марсден возвращался на корабле в Новую Зеландию, Бэзил Ф. Дж. Шонланд поднялся на борт. и получил трехдневный инструктаж. Шенланд, мировой авторитет в области молний и директор Института геофизики Бернарда Прайса в Университете Витватерсранда, немедленно начал разработку RDF с использованием любительских радиокомпонентов и оборудования Института для мониторинга молний. Обозначенная JB (для Йоханнесбург ), мобильная система мощностью 90 МГц (3,3 м) и мощностью 500 Вт была испытана в ноябре 1939 года, всего через два месяца после ее запуска. Опытный образец эксплуатировался в Дурбане до конца 1939 г., обнаруживая корабли и самолеты на дистанциях до 80 км, а к марту следующего года система была развернута зенитными бригадами ЮАР. Силы обороны.
В Венгрии Золтан Лайош Бэй был профессором физики в Техническом университете Будапешта, а также директором по исследованиям в египесюльт Иззолампа (IZZO), радио и электротехническая производственная фирма. В конце 1942 года министр обороны поручил IZZO разработать систему радиолокации (rádiólokáció, радар). Используя журнальные статьи об ионосферных измерениях для получения информации об импульсной передаче, Бэй разработал систему под названием Sas (Eagle) на базе существующего коммуникационного оборудования.
Sas работал на частоте 120 МГц (2,5 м) и находился в кабине с отдельными передающими и приемными дипольными решетками; вся сборка была на вращающейся платформе. Согласно опубликованным записям, система была испытана в 1944 году на вершине горы Янош и имела дальность действия «лучше 500 км». Второй Sas был установлен в другом месте. Нет никаких указаний на то, что какая-либо установка Sas когда-либо использовалась в обычном режиме. После войны Бэй использовал модифицированный Sas, чтобы успешно отражать сигнал от Луны.
В начале Второй мировой войны в сентябре 1939 года., и Соединенное Королевство, и Германия знали о продолжающихся усилиях друг друга в радионавигации и его контрмерах - "Битве балок ". Кроме того, обе страны в целом были осведомлены о разработках другой стороны в области радиообнаружения и слежения и были сильно заинтересованы в них, и участвовали в активной кампании шпионажа и ложных утечек информации об их соответствующем оборудовании. К моменту Битвы за Британию обе стороны развернули дальнобойные и пеленгаторные блоки (радары) и станции управления как часть интегрированных средств ПВО. Однако немецкие системы Funkmessgerät (радиоизмерительные устройства) не могли помочь в наступательной роли и поэтому не поддерживались Адольфом Гитлером. Кроме того, Люфтваффе недостаточно оценили важность британских станций определения дальности и пеленга (RDF) как части средств противовоздушной обороны RAF, способствуя повышению их неудача.
В то время как Великобритания и Германия лидировали в довоенных достижениях в использовании радио для обнаружения и слежения за самолетами, были также разработки в Соединенных Штатах, Советском Союзе и Японии. Будем резюмированы системы военного времени во всех этих странах. Аббревиатура RADAR (от RAdio Detection And Ranging) была придумана ВМС США в 1940 году, и последующее название «радар» вскоре стало широко использоваться. Поисковые радары XAF и CXAM были разработаны Военно-морской исследовательской лабораторией и были первыми действующими радиолокаторами американского флота, произведенными RCA.
Когда Франция только что пала перед нацистами и у Британии не было денег на разработку магнетрона в больших масштабах, Черчилль согласился, что сэр Генри Тизард должен предложить магнетрон американцам в обмен на их финансовую и промышленную помощь (Миссия Тизарда ). Ранняя версия 6 кВт, построенная в Англии General Electric Company Research Laboratories, Wembley, London (не путать с американская компания General Electric с аналогичным названием) была передана правительству США в сентябре 1940 года. Британский магнетрон был в тысячу раз мощнее лучшего американского передатчика того времени и давал точные импульсы. На тот момент самый мощный производитель аналогичных микроволновых в США (клистрон) имел мощность всего десять ватт. Магнетрон с резонатором широко использовался во время Второй мировой войны в микроволновом радиолокационном оборудовании и часто приписывается тому, что радар союзников получил значительное преимущество в характеристиках перед немецкими и японскими радарами. таким образом напрямую влияя на исход войны. Позже известный историк Джеймс Финни Бакстер III описал его как «самый ценный груз, когда-либо доставленный к нашим берегам».
Bell Telephone Laboratories сделали производимую версию магнетрона, доставленного в Америку. миссией Тизарда, а до конца 1940 года Радиационная лаборатория была создана в кампусе Массачусетского технологического института для разработки различных типов радаров, использующих магнетрон. К началу 1941 года переносные сантиметровые бортовые радары проходили испытания на американских и британских самолетах. В конце 1941 г. Исследовательский центр электросвязи в Великобритании использовал магнетрон для разработки революционного бортового радара для картографирования земли под кодовым названием H2S. Радар H2S был частично разработан Аланом Блюмлейном и Бернардом Ловеллом. Магнетронные радары, используемые США и Великобританией, могли обнаруживать перископ подводной лодки
. Закончилась Вторая мировая война, которая дала толчок огромному всплеску развития радаров. между союзниками и Германией в мае 1945 года, затем Япония в августе. С этим деятельность радаров в Германии и Японии прекратилась на несколько лет. В других странах, особенно в США, Великобритании и СССР, в политически нестабильные послевоенные годы продолжались усовершенствования радаров для использования в военных целях. Фактически, все эти три страны приложили значительные усилия для привлечения ученых и инженеров из Германии для работы над своими программами в области вооружений; в США это было в рамках операции «Скрепка».
. Еще до окончания войны были начаты различные проекты, направленные на невоенное применение радаров и близких к ним технологий. Военно-воздушные силы армии США и британские ВВС добились успехов в использовании радаров для управления посадкой самолетов, что быстро распространилось на гражданский сектор. Область радиоастрономии была одной из смежных технологий; Хотя он был открыт еще до войны, он сразу же стал процветать в конце 1940-х годов, когда многие ученые по всему миру сделали новую карьеру на основе своего опыта работы с радаром.
Четыре метода, очень важные для послевоенных радаров, были разработаны в конце 1940-х - начале 1950-х годов: импульсный доплеровский, моноимпульсный, фазированная антенная решетка и синтетическая апертура; первые три были известны и даже использовались во время военных разработок, но созрели позже.
. Одним из первых применений цифровых компьютеров было переключение фазы сигнала в элементах большой фазированной решетки. антенны. По мере появления компьютеров меньшего размера их быстро применили для цифровой обработки сигналов с использованием алгоритмов для улучшения характеристик радара.
Другие достижения в области радиолокационных систем и приложений в течение десятилетий после Второй мировой войны слишком многочисленны, чтобы их можно было здесь включить. Следующие разделы предназначены для предоставления репрезентативных образцов.
В Соединенных Штатах Rad Lab в Массачусетском технологическом институте официально закрыта в конце 1945 года. Военно-морская исследовательская лаборатория (NRL) и армейская служба Evans Signal Лаборатория продолжила новую деятельность по разработке сантиметровых радаров. ВВС США (USAF), отделенные от армии в 1946 году, сосредоточили радиолокационные исследования в своем Кембриджском исследовательском центре (CRC) в Hanscom Field, Массачусетс. В 1951 году Массачусетский технологический институт открыл Lincoln Laboratory для совместных разработок с CRC. В то время как Bell Telephone Laboratories приступила к серьезным модернизациям связи, они продолжили работу с армией в рамках своей текущей программы ПВО Nike
В Великобритании Исследовательский центр в области телекоммуникаций (TRE) и армейское научно-исследовательское и опытно-конструкторское предприятие (RRDE) продолжали работать на пониженных уровнях в Малверне, Вустершир, а затем в 1953 году были объединены в Исследовательский центр радаров. В 1948 году вся деятельность Королевского флота в области радио- и радиолокационных исследований была объединена в Адмиралтейское учреждение связи и радиолокации, расположенное недалеко от Портсмута, Хэмпшир. СССР, хотя и опустошенный войной, немедленно приступил к разработке нового оружия, включая радары.
В период холодной войны после Второй мировой войны основная «ось» сражения сместилась между Соединенными Штатами и Советским Союзом. К 1949 году у обеих сторон было ядерное оружие на бомбардировщиках. Чтобы обеспечить раннее предупреждение об атаке, оба развернули огромные радиолокационные сети все большей сложности во все более удаленных местах. На Западе первой такой системой была Pinetree Line, развернутая по всей Канаде в начале 1950-х годов, подкрепленная радарными пикетами на кораблях и нефтяных платформах у восточного и западного побережья.
Линия Пинетри изначально использовала старинные импульсные радары и вскоре была дополнена линией Средней Канады (MCL). Совершенствование советских технологий сделало эти линии неадекватными, и в рамках строительного проекта с участием 25000 человек в 1957 году была завершена линия дальнего предупреждения (линия DEW). Протянувшаяся от Аляски до Остров Баффинова острова и покрывающий более 6000 миль (9700 км), линия DEW состояла из 63 станций с мощными импульсными радарами L-диапазона AN / FPS-19, наиболее дополненными импульсным доплеровским режимом AN / FPS-23. системы. Советское подразделение испытало свою первую межконтинентальную баллистическую ракету (МБР) в августе 1957 года, а через несколько лет роль раннего предупреждения была почти полностью передана более способной Линии DEW.
И США, и Советский Союз тогда имели межконтинентальные баллистические ракеты с ядерными боеголовками, и каждая из них приступила к разработке основной системы противоракетной обороны (ПРО). В СССР это был Факел В-1000, и для этого были разработаны мощные радиолокационные системы. В конечном итоге она была развернута под Москвой как система противоракетной обороны А-35, при поддержке радаров, обозначенных НАТО как Cat House, Dog House и Курятник.
В 1957 году армия США инициировала создание системы ПРО, впервые получившей название Nike-X; это прошло через несколько имен, в конечном итоге превратившись в Safeguard Program. Для этого имелся радар обнаружения периметра дальнего действия (PAR) и более точный радар ракетной позиции (MSR).
PAR был размещен в 128-футовом (39 м) - высокое укрепленное ядерным оружием здание с одной стороной, наклоненной на 25 градусов, обращенной на север. Он содержал 6888 антенных элементов, разделенных на передающую и принимающую фазированные решетки. В передатчике L-диапазона использовалось 128 долговечных ламп бегущей волны (ЛБВ), имеющих общую мощность в мегаваттном диапазоне. PAR мог обнаруживать летящие ракеты за пределами атмосферы на расстояниях до 1800 миль (2900 км).).
MSR имел структуру усеченной пирамиды высотой 80 футов (24 м), каждая грань которой удерживала фазированную антенную решетку диаметром 13 футов (4,0 м) и содержала 5001 элемент решетки, используемый как для передачи, так и для приема.. В передатчике, работающем в S-диапазоне, использовались два параллельно работающих клистрона , каждый с мощностью мегаваттного уровня. MSR может искать цели со всех сторон, обнаруживая их на расстоянии до 480 км.
One Safeguard, предназначенный для защиты межконтинентальных баллистических ракет Minuteman ракетных шахт возле базы Гранд-Форкс в Северной Дакоте, был окончательно завершен в октябре 1975 года, но Конгресс США отозвал все финансирование после того, как он заработал хотя бы один день. В течение следующих десятилетий армия США и ВВС США разработали множество больших радиолокационных систем, но давно работающая компания BTL отказалась от военных разработок в 1970-х годах.
Современный радар, разработанный ВМС США, - это AN / SPY-1. Эта система S-диапазона мощностью 6 МВт, впервые принятая на вооружение в 1973 году, прошла через множество вариантов и является основным компонентом Aegis Combat System. Это автоматическая система обнаружения и отслеживания, управляемая компьютером с использованием четырех дополнительных трехмерных антенных решеток с пассивным электронным сканированием для обеспечения полусферического покрытия.
Радиолокационные сигналы, распространяющиеся по прямой видимости, обычно имеют дальность до наземных целей, ограниченную видимым горизонтом или менее примерно 10 миль ( 16 км). Воздушные цели могут быть обнаружены наземными радиолокаторами на больших дальностях, но, в лучшем случае, на нескольких сотнях миль. С самого начала радио было известно, что сигналы соответствующих частот (от 3 до 30 МГц) могут «отражаться» от ионосферы и приниматься на значительных расстояниях. Когда появились бомбардировщики и ракеты дальнего действия, возникла необходимость в радарах для раннего предупреждения на больших расстояниях. В начале 1950-х годов группа из морской исследовательской лаборатории разработала для этой цели радар Over-the-Horizon (OTH).
Чтобы отличить цели от других отражений, необходимо было использовать систему фазового доплера. Требовалось разработать очень чувствительные приемники с малошумящими усилителями. Поскольку сигнал, идущий к цели и возвращающийся, имел потери при распространении, пропорциональные дальности в четвертой степени, требовались мощный передатчик и большие антенны. Для анализа данных был необходим цифровой компьютер со значительными возможностями (новый в то время). В 1950 году их первая экспериментальная система смогла обнаружить запуски ракет в 600 милях (970 км) от мыса Канаверал и облако от ядерного взрыва в Неваде на расстоянии 1700 миль (2700 км).
В начале 1970-х годов совместный американо-британский проект под кодовым названием Cobra Mist использовал радар OTH мощностью 10 МВт в Орфорднесс (место рождения британских радаров).), Англия, пытаясь обнаружить запуски самолетов и ракет над западной частью СССР. Из-за соглашений между СССР и США по ПРО от этого отказались в течение двух лет. В то же время Советы разрабатывали аналогичную систему; это успешно обнаружило пуск ракеты на расстоянии 2500 км (1600 миль). К 1976 году она превратилась в операционную систему под названием Duga («Арка» на английском языке), но известная западной разведке как Steel Yard и названная Woodpecker радиолюбителями и другими, пострадавшими от ее помех, - передатчиком. была оценена как имеющая мощность 10 МВт. Австралия, Канада и Франция также разработали радиолокационные системы OTH.
С появлением спутников с возможностями раннего предупреждения военные утратили большую часть интереса к радарам OTH. Однако в последние годы эта технология была повторно активирована для обнаружения и отслеживания морских перевозок в таких приложениях, как морская разведка и борьба с наркотиками.
Системы, использующие альтернативную технологию, также были разработаны для загоризонтного обнаружения. Из-за дифракции электромагнитные поверхностные волны рассеиваются к задней части объектов, и эти сигналы могут быть обнаружены в направлении, противоположном мощным передачам. Называемая OTH-SW (SW для поверхностной волны), Россия использует такую систему для наблюдения за Японским морем, а в Канаде есть система наблюдения за прибрежными районами.
В послевоенные годы началось революционное развитие Управления воздушным движением (УВД) - внедрение радаров. В 1946 году Управление гражданской авиации (CAA) представило экспериментальную башню с радаром для управления гражданскими полетами. К 1952 году CAA начало свое первое рутинное использование радара для управления заходом на посадку и вылетом. Четыре года спустя он разместил большой заказ на радары большой дальности для использования в маршрутных УВД; они имели возможность на больших высотах видеть самолеты в пределах 200 морских миль (370 км). В 1960 году для самолетов, летающих в определенных районах, стало требоваться наличие радарного транспондера, который идентифицировал самолет и помогал улучшить характеристики радара. С 1966 года ответственное агентство называлось Федеральное управление гражданской авиации (FAA).
A Терминал радиолокационного контроля захода на посадку (TRACON) - это служба УВД, обычно расположенная в непосредственной близости от крупного аэропорта. В ВВС США он известен как RAPCON (Radar Approach Control), а в ВМС США - как RATCF (Radar Air Traffic Control Facility). Обычно TRACON управляет воздушным судном в радиусе от 30 до 50 морских миль (от 56 до 93 км) от аэропорта на высоте от 10 000 до 15 000 футов (от 3 000 до 4 600 м). При этом используется один или несколько радаров наблюдения за аэропортом (ASR-8, 9 и 11, ASR-7 устарело), охватывающих небо каждые несколько секунд. Эти первичные радары ASR обычно работают в паре с вторичными радарами (запросчиками радиолокационных сигналов воздушного движения или ATCBI) типов ATCBI-5, Mode S или MSSR. В отличие от первичного радара, вторичный радар полагается на бортовой транспондер, который получает запрос с земли и отвечает соответствующим цифровым кодом, который включает идентификатор воздушного судна и сообщает высоту самолета. Принцип аналогичен военному МКФ Идентификация друга или врага. Вторичная антенная решетка радара находится на верхней части антенны первичного радара в месте расположения радара, причем обе они вращаются со скоростью примерно 12 оборотов в минуту.
Цифровой радар для наблюдения за аэропортом (DASR) - это новая радарная система TRACON, заменяющая старые аналоговые системы цифровыми технологиями. Гражданская номенклатура этих радаров - ASR-9 и ASR-11, а AN / GPN-30 используется военными.
В ASR-11 включены две радиолокационные системы. Первичный - это система S-диапазона (~ 2,8 ГГц) с импульсной мощностью 25 кВт. Он обеспечивает трехмерное слежение за самолетом-мишенью, а также измеряет интенсивность дождя. Вторичный - это система P-диапазона (~ 1,05 ГГц) с пиковой мощностью около 25 кВт. Он использует набор транспондеров для опроса самолетов и получения рабочих данных. Антенны обеих систем вращаются на вершине высокой башни.
Дэвид Атлас Во время Второй мировой войны операторы военных радаров заметили шум в отраженных эхосигналах из-за погодных условий как дождь, снег и мокрый снег. Сразу после войны военные ученые вернулись к мирной жизни или продолжили службу в вооруженных силах и продолжили свою работу по разработке способов использования этих эхо. В Соединенных Штатах Дэвид Атлас сначала для группы ВВС, а затем для MIT разработал первые оперативные метеорологические радары. В Канаде J.S. Маршалл и Р. Х. Дуглас сформировали "Группу штормовой погоды" в Монреале. Маршалл и его докторант Уолтер Палмер хорошо известны своей работой по распределению размеров капель в дожде средних широт, которая привела к пониманию отношения ZR, которое коррелирует заданную радиолокационную отражательную способность со скоростью, с которой вода падает на землю. В Соединенном Королевстве продолжались исследования по изучению моделей эхо-сигналов радара и погодных элементов, таких как стратиформ дождь и конвективные облака, и были проведены эксперименты для оценки потенциальных возможностей разных длин волн от 1 до 10 сантиметров.
Между 1950 и 1980 годами метеорологические службы по всему миру построили радары отражательной способности, которые измеряют местоположение и интенсивность осадков. В Соединенных Штатах Америки U.S. Бюро погоды, созданное в 1870 году для обеспечения метеорологических наблюдений и оповещения о приближающихся штормах, разработало WSR-1 (Weather Surveillance Radar-1), один из первых метеорологических радаров.. Это была модифицированная версия радара AN / APS-2F, которую Бюро погоды приобрело у ВМФ. WSR-1A, WSR-3 и WSR-4 также были вариантами этой РЛС. За ним последовал WSR-57 (радар для наблюдения за погодой - 1957), первый метеорологический радар, разработанный специально для национальной сети предупреждения. Используя технологию времен Второй мировой войны, основанную на электронных лампах, он давал только грубые данные об отражательной способности и не давал информации о скорости. Работая на частоте 2,89 ГГц (S-диапазон), он имел пиковую мощность 410 кВт и максимальную дальность действия около 580 миль (930 км). AN / FPS-41 был военным обозначением WSR-57.
Ранним метеорологам приходилось наблюдать электронно-лучевую трубку. В 1970-х годах радары начали стандартизировать и объединять в более крупные сети. Следующим значительным изменением в США стала серия WSR-74, начавшая работу в 1974 году. Было два типа: WSR-74S, для замены и заполнения пробелов в национальной сети WSR-57, и WSR-74C, в первую очередь для местного использования. Оба были на основе транзисторов, и их основное техническое различие было обозначено буквой диапазон S (лучше подходит для больших расстояний) и диапазон C соответственно. До 1990-х годов в стране было 128 радаров моделей WSR-57 и WSR-74.
Первые устройства для захвата радиолокационных изображений были разработаны в тот же период. Количество сканированных углов было увеличено, чтобы получить трехмерное изображение осадков, чтобы можно было выполнять горизонтальные сечения (CAPPI ) и вертикальные. Тогда исследования организации гроз стали возможны для проекта Alberta Hail Project в Канаде и, в частности, Национальной лаборатории сильных штормов (NSSL) в США. NSSL, созданный в 1964 году, начал эксперименты с сигналами двойной поляризации и с использованием эффекта Доплера. В мае 1973 года торнадо обрушился на Юнион-Сити, Оклахома, к западу от Оклахома-Сити. Впервые радар с допплеризацией с длиной волны 10 см от NSSL задокументировал весь жизненный цикл торнадо. Исследователи обнаружили мезомасштабное вращение облака наверху до того, как торнадо коснулся земли: сигнатура вихря торнадо. Исследования NSSL помогли убедить Национальную метеорологическую службу в том, что доплеровский радар является важнейшим инструментом прогнозирования.
В период с 1980 по 2000 год сети метеорологических радаров стали нормой в Северной Америке, Европе, Японии и других развитых странах. страны. Обычные радары были заменены доплеровскими радарами, которые помимо определения местоположения и интенсивности могли отслеживать относительную скорость частиц в воздухе. В США строительство сети, состоящей из радаров с длиной волны 10 см (4 дюйма) под названием NEXRAD или WSR-88D (радар метеорологической службы 1988 Doppler), было начато в 1988 году после исследования NSSL. В Канаде Министерство охраны окружающей среды Канады построило к 1985 году станцию King City с пятисантиметровым исследовательским доплеровским радаром; Университет Макгилла доплерировал свой радар (Радарная обсерватория Дж. С. Маршалла ) в 1993 году. Это привело к полному Канадская доплеровская сеть в период с 1998 по 2004 год. Франция и другие европейские страны перешли на доплеровскую сеть в конце 1990-х - начале 2000-х годов. Между тем, быстрый прогресс компьютерных технологий привел к появлению алгоритмов для обнаружения признаков суровой погоды и множеству «продуктов» для средств массовой информации и исследователей.
После 2000 года исследования технологии двойной поляризации перешли в оперативное использование, увеличивая объем доступной информации о типах осадков (например, дождь или снег). «Двойная поляризация» означает, что излучается микроволновое излучение, которое поляризовано как по горизонтали, так и по вертикали (относительно земли). К концу десятилетия ожидается широкомасштабное развертывание в некоторых странах, таких как США, Франция и Канада.
С 2003 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований США экспериментирует с радаром с фазированной антенной решеткой в качестве замены обычной параболической антенны для обеспечения большего разрешения по времени в атмосферное зондирование. Это было бы очень важно во время сильных гроз, поскольку их развитие можно лучше оценить с помощью более своевременных данных.
Также в 2003 году Национальный научный фонд учредил Центр инженерных исследований для совместного адаптивного зондирования атмосферы, «CASA», междисциплинарное межуниверситетское сотрудничество инженеров, специалистов по информатике, метеорологов и социологов для проведения фундаментальных исследований, разработки перспективных технологий и развертывания прототипов инженерных систем, предназначенных для дополнения существующих радиолокационных систем путем отбора проб нижней тропосферы, в целом, с недостаточной дискретизацией нижней тропосферы с помощью недорогих радаров с быстрым сканированием, двойной поляризацией, механическим сканированием и фазированной решеткой.
Индикатор планового местоположения, датируемый ранней эпохой радаров и до сих пор являющийся наиболее распространенным типом отображения, предоставляет карту целей, окружающих радар. место расположения. Если антенна радара на самолете направлена вниз, создается карта местности, и чем больше антенна, тем выше разрешение изображения. После появления сантиметрового радара, нисходящие радары - H2S (L-Band) и H2X (C-Band) - предоставляли карты в реальном времени, используемые США и Великобританией. при бомбардировке проходит над Европой ночью и сквозь густые облака.
В 1951 году Карл Вили возглавил группу в Goodyear Aircraft Corporation (позже Goodyear Aerospace ) по разработке методики значительного расширения и улучшения разрешения изображений, генерируемых радаром. Называемая радаром с синтезированной апертурой (SAR), антенна обычного размера, прикрепленная к борту самолета, используется с очень сложной обработкой сигнала для получения изображения, которое в противном случае потребовало бы гораздо большей сканирующей антенны; отсюда и название синтетической диафрагмы. По мере того, как каждый импульс испускается, он распространяется по боковой полосе на местность. Возврат распределен во времени из-за отражений от объектов на разном расстоянии. Движение аппарата по траектории полета дает приращения по горизонтали. Амплитуда и фаза отраженных сигналов объединяются процессором сигналов с использованием методов преобразования Фурье при формировании изображения. Общая техника очень похожа на оптическую голографию.
. За прошедшие годы было создано множество вариаций SAR, что привело к разнообразным применениям. В исходных системах обработка сигналов была слишком сложной для работы на борту; сигналы были записаны и обработаны позже. Затем для создания изображений в реальном времени были опробованы процессоры, использующие оптические технологии, но достижения в области высокоскоростной электроники теперь позволяют использовать встроенные процессы для большинства приложений. Ранние системы давали разрешение в десятки метров, но более современные бортовые системы обеспечивают разрешение примерно до 10 см. Современные сверхширокополосные системы имеют разрешение в несколько миллиметров.
Есть много других послевоенных радарных систем и приложений. Отметим лишь некоторые.
Самым распространенным сегодня радаром, несомненно, является радар. Это небольшой, обычно портативный доплеровский радар, который используется для определения скорости движения объектов, особенно грузовиков и автомобилей, при регулировании дорожного движения, а также бейсбольных мячей, бегунов или других движущихся объектов в спорте.. Это устройство также можно использовать для измерения скорости движения воды и непрерывно производимых материалов. Радар не возвращает информацию о местоположении объекта; он использует эффект Доплера для измерения скорости цели. Впервые разработанные в 1954 году, большинство радаров работают с очень малой мощностью в диапазонах X или Ku. Некоторые используют инфракрасное излучение или лазер свет; их обычно называют LIDAR. Родственная технология для измерения скорости в текущих жидкостях или газах называется лазерной доплеровской велосиметрией ; эта технология появилась в середине 1960-х годов.
Поскольку импульсные радары изначально разрабатывались, было исследовано использование очень узких импульсов. Длина импульса определяет точность измерения расстояния радаром - чем короче импульс, тем выше точность. Кроме того, для данной частоты повторения импульсов (PRF) более короткий импульс приводит к более высокой пиковой мощности. Гармонический анализ показывает, что чем уже импульс, тем шире полоса частот, в которой содержится энергия, поэтому такие системы также называют широкополосными радарами. В первые дни электроники для генерации и приема этих импульсов не было; таким образом, изначально практически не применялось.
К 1970-м годам достижения в области электроники привели к возобновлению интереса к тому, что часто называли радаром с короткими импульсами. С дальнейшим развитием стало практичным генерировать импульсы, имеющие ширину того же порядка, что и период РЧ несущей (T = 1 / f). Сейчас это обычно называют импульсным радаром.
Первое существенное применение этой технологии было в георадаре (GPR). Разработанный в 1970-х годах, георадар в настоящее время используется для анализа структурных оснований, археологических раскопок, поиска сокровищ, идентификации неразорвавшихся боеприпасов и других мелких исследований. Это возможно, потому что импульсный радар может точно определить границы между общей средой (почвой) и желаемой целью. Однако результаты не являются уникальными и сильно зависят от навыков оператора и последующей интерпретации данных.
В сухой или иной благоприятной почве и скале часто возможно проникновение на глубину до 300 футов (91 м). Для измерения расстояний на этих коротких дистанциях передаваемый импульс обычно имеет длительность только один радиочастотный цикл; При несущей 100 МГц и PRF 10 кГц (типичные параметры) длительность импульса составляет всего 10 нс (наносекунда). приводя к обозначению «импульс». На рынке имеется множество георадарных систем в версиях с рюкзаком и тележкой на колесах с импульсной мощностью до киловатта.
С постоянным развитием электроники, системы с длительностью импульсов, измеряемой в пикосекундах Стало возможным. Применения столь же разнообразны, как датчики безопасности и движения, устройства обнаружения строений, устройства предупреждения о столкновении и мониторы динамики сердца. Некоторые из этих устройств имеют размер со спичечный коробок, в том числе источник питания с длительным сроком службы.
По мере разработки радара астрономы рассматривали возможность его применения при наблюдениях за Луной и другими объектами, близкими к ближнему. внеземными объектами. В 1944 году Золтан Лайош Бэй поставил эту задачу в качестве главной цели, когда он разработал радар в Венгрии. Его радарный телескоп был забран советской армией-завоевателем и его пришлось перестраивать, что задержало эксперимент. В рамках проекта «Диана», проводимого Армейской лабораторией сигналов Эванса в Нью-Джерси, модифицированная РЛС SCR-271 (фиксированная версия SCR-270 ), работающая на частоте 110 МГц с 3 Пиковая мощность в кВт использовалась для приема эхо-сигналов от Луны 10 января 1946 года. Золтан-Бей сделал это 6 февраля следующего года.
Play media Кинохроника 1946 года Радиоастрономия также имела свои началось после Второй мировой войны, и многие ученые, участвовавшие в разработке радаров, затем занялись этой областью. В последующие годы был построен ряд радиообсерваторий; однако из-за дополнительных затрат и сложности использования передатчиков и соответствующего приемного оборудования очень немногие из них были предназначены для радиолокационной астрономии. Фактически, практически все основные виды радиолокационной астрономии проводились в дополнение к радиоастрономическим обсерваториям.
Радиотелескоп в обсерватории Аресибо, открытый в 1963 году, является крупнейшим в мире. Принадлежащий Национальному научному фонду США и управляемый подрядчиком, он используется в основном для радиоастрономии, но имеется оборудование для радиолокационной астрономии. Сюда входят передатчики, работающие на частотах 47 МГц, 439 МГц и 2,38 ГГц, все с очень высокой импульсной мощностью. Он имеет фиксированный фиксированный первичный отражатель длиной 305 м (1000 футов) ; вторичный отражатель находится на треках, чтобы обеспечить точное наведение на различные части неба. Многие важные научные открытия были сделаны с помощью радиолокационного телескопа Аресибо, включая картографирование шероховатости поверхности Марса и наблюдения Сатурна и его крупнейшего спутника Титана. В 1989 году обсерватория впервые в истории получила радарное изображение астероида .
Несколько космических кораблей, вращающихся вокруг Луны, Меркурия, Венеры, Марса и Сатурна, несли радары для картографирования поверхности; В миссии Mars Express был установлен радар подземного проникновения. Радиолокационные системы на ряде самолетов и космических кораблей нанесли на карту всю Землю для различных целей; в рамках миссии по изучению топографии радара шаттла вся планета была нанесена на карту с разрешением 30 м.
Обсерватория Джодрелл-Бэнк, подразделение Манчестерского университета в Великобритании, первоначально была основана Бернардом Ловеллом как радиолокационная астрономия. объект. Первоначально он использовал радиолокационную систему GL-II, работающую на частоте 71 МГц (4,2 м). Первые наблюдения были ионизированными следами в метеорном потоке Геминиды в декабре 1945 года. Вскоре установка превратилась в третью по величине радиообсерваторию в мире, но некоторые виды радиолокационной астрономии продолжались. Самый большой (250 футов или 76 м в диаметре) из трех полностью управляемых радиотелескопов был введен в эксплуатацию как раз вовремя, когда в октябре 1957 года был запущен радиолокационный трек Спутник-1, первый искусственный спутник Земли.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с . Радаром. |
