Ерте радар технологиясы: Лобты ауыстыру әдісі қалай нысананы анықтауды жақсартты? Бұл техника соғыс аяғына қарай конустық сканированиемен алмастырылды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Радардың алғашқы техникасы
Early radar technique
Лобтік ауыстыру – радарлардың бастапқы кезеңдерінде нысананы табудың дәлдігін арттыру үшін қолданылатын әдіс. Ол антеннаның орта сызығының екі жағына сәулені бағыттау үшін екі біршама алшақ орналасқан антенна элементін пайдаланады. Радар сигналы осы екі элемент арасында ауысып, дисплейде екі "импульс" (blip) тудырады. Оператор импульстардың ұзындығын салыстыру арқылы қайсысынан күшті сигнал келіп тұрғанын анықтап, антеннаны нысанаға тікелей бағыттау үшін қай бағытта жылжыту керектігін біледі. Бұл принцип қысқа ғана уақыт қолданылды және Екінші дүниежүзілік соғыстың соңына қарай конустық сканерлеу жүйелерімен толығымен ысталды. Бұл әдіс кейде "реттік лобтау" деп те аталады, әсіресе сигнал екі ғана емес, бірнеше бұрыш бойынша ауысқанда.
Lobe switching is a method used on early radar sets to improve tracking accuracy. It uses two slightly separated antenna elements to send the beam slightly to either side of the midline of the antenna. The radar signal switched between the two and produced two "blips" on the display. By comparing the lengths of the blips, the operator could find which one gave the stronger return, thereby indicating which direction the antenna should be moved to point directly at the target. The concept was used only briefly, and was almost completely replaced by conical scanning systems by the end of World War II. The concept is also infrequently referred to as sequential lobing, particularly when the signal steps between several different angles rather than just two.
Сипаттама
Ертедегі радар антенналары көбінесе пассивті рефлектордың алдында орналасқан бірнеше кішкентай дипольді антенналардан тұратын. Дипольдер сигналды сол бағытта "шоғырландыру" үшін конструктивті түрде кедерлесуге бейімделгендей орналастырылды. Сәуленің бұрыштық таралуы элементтердің санына байланысты, элементтердің көбірек саны шоғырланған сәулеге әкеледі. Мұндай элементтердің көп саны идеалды болар еді, бірақ оларды радио көзінің толқын ұзындығына байланысты белгілі бір қашықтықта орналастыру қажет болғандықтан, бұл практикалық емес. Британдықтар мен америкалықтар қолданған ертедегі "ұзын толқынды" жүйелерде элементтер бірнеше фут аралыққа орналастырылуға мәжбүр болды, бұл кез келген орташа өлшемді антенна үшін дипольдердің санын оншақты ғана шектеді. Мұндай жүйелердегі сәуле бұрыштары көбінесе қару-жарақтарды орнату үшін тікелей қолдануға жарамсыз болды. Мысалы, АҚШ-тың SCR-268 радарының сәуле ені 2 градусқа тең болды, және нысана осы сәулеге кіргеннен кейін оператор оның сәуледе қай жерде екенін анықтау қиын болды. Тікелей ату үшін шамамен 0,1 градус бұрыштық дәлдік қажет болды. Бастапқыда жүйе радармен нысанаға бағытталған іздеу шаммен жұптастырылды. Іздеу шамы содан кейін нысананы қолмен қадағалап, мергендер нысананы көзбен анықтайтын. Осы рөлде, тіпті күндіз де радар ұсынған қашықтық туралы ақпарат өте құнды болды. Лобты ауыстыру, аздаған күрделілікпен салыстырғанда, айтарлықтай жақсартылған дәлдікті қамтамасыз етті. Диполь элементтерінің бір жиынтығының орнына, массивтің әр нүктесіне екеуі орналастырылды. Содан кейін радиосигнал екі диполь жиынтығы арасында, әдетте мотормен басқарылатын механикалық коммутатор арқылы ауыстырылды. Бір жиынтықтың кері сигналдық импульсы сәл кешіктіріліп, оператордың осциллографындағы "пигін" бір жаққа сәл ығыстырылды. Ауысу жылдамдығы көзге көрінбейтін болғандықтан, дисплейде екі анық пік пайда болды. Әр лоб ортадан сәл ауытқуына байланысты, егер нысана антеннаның ортасынан (тұтастай алғанда) ауытқыса, екі кері сигналдың бірі екіншісінен күштірек болар еді. Осылайша оператор дисплейде екі кері сигналдың биіктігін теңестіру арқылы антеннаны нысанаға бағыттап ұстай алатын. Лобтардың жапсарласуы өте аз болғандықтан, екі кері сигнал тең болатын бұрыш өте кішкентай болды – нысананың орталық сызықтан тіпті аз ғана ауытқуы бір сигналды жылдам күшейтетін. Нәтижесінде алынған өлшем әлдеқайда дәл болды. Конустық сканерлеу тұжырымдамасы бойынша лобты ауыстыруға ұқсас болды, бірақ атауынан көрінетіндей, ол екі бағыттың орнына айналмалы түрде жұмыс істеді. Бұл операторға қай бағытта ең күшті кері сигналды алуға мүмкіндік берді және осының арқасында жұмыс істеу әлдеқайда оңай болды. Конустық сканерлеу тек бір қоректендіру мүйізі бар антенналарда ғана оңай қолданылуы мүмкін, бұл тек микротолқынды радарларда ғана тиімді. Мұндай жүйелер пайдалануға енгізілгеннен кейін, лобты ауыстыру көбінесе қолданудан шығарылды.
Early radar antennas generally consisted of a number of small dipole antennas in front of a passive reflector. The dipoles were placed in order to have them constructively interfere in front of the antenna, thereby "aiming" the signal in that direction. The beam's angular spread is a function of the number of elements, with more elements producing a more tightly focussed beam. A huge number of such elements would be ideal, but impractical due to them having to be placed at a specific distance to each other depending on the wavelength of the radio source being used. In early "longwave" systems, like those used by the British and US, this forced the elements to be placed several feet apart, limiting the number of dipoles to perhaps a dozen for any reasonably sized antenna. The resulting beam angles for such a system were generally too wide to be used directly for gun laying. For instance, the US's SCR 268 had a beam width of 2 degrees, and once the target entered that beam, the operator could not easily say where in the beam it was. An angle accuracy of about 0.1 degree would be needed for direct gunlaying. In early use the system was instead paired with a searchlight, which would be directed onto the target by the radar. The searchlight would then track the target manually and the gunners would aim visually. In this role, even during the day, the range information the radar provided was still invaluable. Lobe switching offered greatly improved accuracy for the addition of a small amount of complexity. Instead of a single set of dipole elements, two were placed at each point on the array. The radio signal was then alternately switched between the two sets of dipoles, normally through a motor driven mechanical switch. The return signal from one set was sent through a small delay, shifting its "peak" on the operator's oscilloscope slightly to one side. Since the switching was faster than the eye could follow, the result appeared as two well formed peaks on the display. Since each lobe was slightly off center, if the target was not centered down the middle of the antenna (as a whole), one of the two return signals would have greater strength than the other. Thus the operator could keep the antenna pointed at the target simply by moving it to make both returns equal height on the display. Since the lobes were arranged to overlap only slightly, there was only a very small angle where the two returns would be equal – even slight movements of the target out of the centerline would quickly make one signal much stronger. The resulting measurement was therefore much more accurate. Conical scanning was similar in concept to lobe switching, but as the name implies it was operated in a rotary fashion instead of two directions. This allowed the operator to get a 2 D view of which direction had the strongest return, and was much easier to operate as a result. Conical scanning could only easily be used on an antenna with a single feed horn, which is only practical with microwave radars. As such systems were introduced into service, lobe switching generally disappeared.
Жағдайдың бұзылуы
Радардың негізгі жұмыс жиіліктерін білген жағдайда, лобты ауыстыратын радарды салыстырмалы түрде оңай бұғаттауға болады. Лобтарды секундына 30 рет ауыстыратын жиынтықта, секундына 30 рет өзгеретін әлсіз сигнал жіберуге арналған бұғаттағыш құрылғысын жасауға болады, бірақ бұл сигнал радардың лобы ұшақтан бұрылған кезде ғана жіберіледі, оны қабылданған сигналдың ең төмен нүктесін іздеу арқылы анықтау оңай. Қабылдағыш жағында екі сигнал қосылады, ал ұшақтың бұғаттағышынан келетін қосымша сигнал күшті/әлсіз сигналды «тегістейді». Бұл радардың бұрыштық ақпаратын жоққа шығарады және жалпы бұрыштық бақылаудан басқа, нақты бақылауды қиындатады.
It is possible to jam a lobe switching radar with relative ease if one knows the basic operating frequencies of the radar. In the case of a lobe switching set that switches lobes 30 times a second, a jammer can be constructed to send out a weak signal on the same frequency that also varies 30 times a second, but only sends out a signal when the radar's lobe is pointed away from the aircraft – which is easily found by looking for a low point in the received signal. At the receiver end the two signals are mixed, and the additional signal from the aircraft's jammer "smooths out" the strong/weak signal that would otherwise be seen. This denies the radar angle information, and can make anything but gross angle tracking difficult.
Тек қабылдаудағы жамбас
Бұл мәселені болдырмаудың бір жолы – тек қабылдау кезінде лобты пайдалану (LORO) деп аталады, ол лобтық емес сигналды жіберу үшін антенна элементтерінің бір жиынтығын, ал қабылдау кезінде лобты ауыстыру үшін екі қосымша жиынтықты қолданады. Жұмыс принципі негізінен қалыпты лобты радарға ұқсас, бірақ ол нысана ұшағына лобтық туралы ешқандай ақпарат бермейді, бұл үшін қосымша антенна элементтері (немесе көбінесе, екінші антенна) қажет болады. LORO радарларын жабу үшін синхронды емес сигнал "блоктарын" пайдалануға болады, бірақ бұл қалыпты лобты жүйеге қарағанда тиімділігі төмен және көбінесе оператордың жұмысын толығымен мүмкін емес емес, қиындатады. SCR 268, АҚШ армиясының алғашқы радар жүйесі, ұшақтарға қарсы іздеу шамдарының сәулелерін бағыттау үшін қабылдау антенналарының лобтық ауысуын пайдаланған алғашқы радарлардың бірі болды.
One way to avoid this problem is known as lobe on receive only (LORO), which uses one set of antenna elements to send a non lobe switched signal, and two additional sets for lobe switching on reception. Operation is basically identical to a normal lobing radar, but it denies any information about the lobing to the target aircraft, for the cost of some additional antenna elements (or more commonly, a second antenna). Unsynchronized "blocks" of signal can be used to jam LORO radars, although it is not as effective as against a normal lobing system and generally makes the operator's job more difficult, as opposed to impossible. The SCR 268, the US Army's first radar system, was one of the first radar sets to use lobe switching of its receiving antennas as a means to aim anti aircraft searchlight beams at aircraft.