Radar

Utseende flytta till sidofältet dölj För andra betydelser, se Radar (olika betydelser). Principen för en radar. Radar uppfälld på luftvärnssystemet Pantsir-S2.

Radar, militärförkortning: Rr (akronym av engelska: radio detection and ranging), är utrustning och teknik för upptäckt och avståndsbestämning med radiovågor.

Radar använder kortvågiga radiovågor, det vill säga elektromagnetisk strålning, för att identifiera avstånd, höjd och eventuellt färdriktning för olika föremål. En signal skickas ut, reflekteras mot föremålet och detekteras av avsändaren. Tekniken började användas under andra världskriget. Radar har idag en omfattande såväl civil som militär användning.

Historia

Ett av de första experimenten med en svensk radar bland hässjor vid Bromma flygfält, augusti 1945.

Den första radarliknande konstruktionen patenterades av den tyske ingenjören Christian Hülsmeyer redan 1904. Hans så kallade "Telemobiloskop" var främst avsett att undvika kollisioner mellan fartyg och annat i nedsatt sikt. Grunden till den moderna, och i dag mycket effektiva, radartekniken lades 1935, då den skotske fysikern Robert Watson-Watt konstruerade en anläggning där elektromagnetiska radiovågor reflekterades från fasta föremål och åstadkom ett eko som avbildades på en bildskärm. Militären drog nytta av upptäckten och bedrev i hemlighet utvecklingsarbete för att förbättra anordningens effektivitet. Man byggde skyndsamt upp en kedja av radarstationer längs den engelska sydkusten, Chain Home Radar. De första primitiva radaranläggningarna arbetade med frekvenser inom kortvågsområdet på 20–30 megahertz.

De brittiska bombningarna av tyska mål visade sig snart ha en mycket låg träffsäkerhet – omkring tio procent. Flygplanen behövde ett system som kunde hjälpa navigatören att finna målet med bättre säkerhet. Ursprungligen gjordes detta genom att leda planen med radiovågor som sändes från flera sändare, och där man letade efter den plats där radiosignalerna korsade varandra. Även den modellen hade alltför låg precision och man behövde en radaranläggning som var tillräckligt liten för att bäras av ett flygplan.

Problemet var främst att man inte kunde skapa kombinationen av hög frekvens och hög effekt, men detta löstes då man vid universitetet i Birmingham lyckades konstruera en magnetron med hålrumsresonatorer som skapar mikrovågor med en våglängd som är mindre än tio centimeter (mer än tre gigahertz); ju kortare våglängd desto högre precision uppnås. Magnetronen blev sedan huvudkomponenten i det som idag kallas radaranläggning.

Nazityskland hade också kommit en bit på väg med liknande system, kallat Peilfunk som betyder ungefär "pejlradio", men man låg efter britterna med tekniken. Telefunken var den ledande tillverkaren.

Till Sverige kom radarn under 1940-talet, men kallades här ”ekoradio”, vilket är ett bra ord för att beskriva funktionsprincipen. För att underlätta kommunikationen med andra länder övergick man snart till den internationellt vedertagna benämningen radar. Det var US Navy som myntade förkortningen radar 1940. I radarns "hemland" England användes "radiolocation" eller förkortningen RDF - "Range and Direction Finding". Tyskarna använde ordet "Funkmess" (radiomätning). I radarteknikens barndom förekom den svenska termen ekoradio, men det fick aldrig brett genomslag. I Sverige började ordet radar brukas 1946.

Radar arbetar i regel inom frekvensintervallet mellan 1 och 40 GHz. Det vanligaste frekvensområdet för radar är det som brukar kallas X-bandet och ligger mellan 8 och 12 GHz vilket ger en våglängd på omkring 3 cm. Det är främst fartygsradar för navigering som ligger i det intervallet. Även S-band med 10 cm våglängd är vanlig till sjöss, och obligatorisk på större fartyg. Den är exempelvis speciellt bra på att visa råkar i is. Militär och civil spaningsradar för till exempel luftövervakning har ofta större våglängd. Det beror bland annat på att atmosfärsdämpningen ökar markant vid omkring 11 GHz vilket är olämpligt om man vill ha stora räckvidder.

Driver man upp frekvensen ännu högre kan man få reflexer från nederbörd och inversioner i atmosfären. Typisk frekvens för väderradar är 14 GHz. Man har även lyckats ta radarbilder av solen. Det stora avståndet innebär att man måste vänta drygt femton minuter på den reflekterade signalen (ekot).

Idag

Det här avsnittet behöver källhänvisningar för att kunna verifieras. (2015-07)
Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kan ifrågasättas och tas bort utan att det behöver diskuteras på diskussionssidan.
Även en förhållandevis enkel fartygsradar, utan ARPA, visar idag rätt mycket information

Radar har numera fått ett mycket brett användningsområde utöver användning för övervakning av luftrummet och fartygstrafiken. Alla större fartyg har idag egen fartygsradar och detsamma gäller flygplan. Även inom meteorologin är bruket av väderradar ett mycket viktigt hjälpmedel.

Man arbetar för tillfället på NASA med att utveckla en radaranläggning som ska kunna upptäcka föremål utanför solsystemet. Dessa anläggningar behöver vara mycket stora och det rör sig bara om någon enstaka anläggning på hela jorden. Val av arbetsfrekvens blir en kontroversiell fråga. Detta kommer vara en extrem långdistansradar som kräver synnerligen kraftiga sändare och högkänsliga mottagare. Kostnaderna blir stora för så kallat lobbyarbete inom Internationella teleunionen (ITU). Å ena sidan måste frekvensen vara tekniskt lämplig för ändamålet, och å andra sidan får andra radiotjänster inte störas.

Den andra ytterligheten föreligger vid kollisionsvarnare, som kan arbeta med kort räckvidd och måttligt känsliga mottagare. Bilindustrin har under flera år experimenterat med att bygga in radar i bilar för att öka säkerheten genom automatisk inbromsning i kösituationer. En variant är en anordning som varnar föraren för föremål som är i vägen vid backning av fordon. Där behövs bara få meters räckvidd. I kontrast med den galaktiska radarn blir det här fråga om massfabrikation med krav på låga priser på den färdiga produkten.

Även inom det aeronautiska området arbetar man med radar som ska förebygga kollision mellan luftfarkoster i närheten av varandra. Här rör det sig om räckviddskrav om ett fåtal km och en mellannivå på acceptabla kostnader.

Principer

Radarekvationen

Effekten Pr som återreflekteras till mottagarantennen ges av radarekvationen:

P r = P t G t A r σ F 4 ( 4 π ) 2 R t 2 R r 2 {\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}}

Här är

I normalfallet, när sändare och mottagare finns på samma plats, förenklas ekvationen eftersom Rt = Rr = R är ett och samma avstånd. Ekvationen blir:

P r = P t G t A r σ F 4 ( 4 π ) 2 R 4 {\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}}

Antenntyper

Modern fartygsmast med tre radarantenner, två tolvfots och en niofots. Phased array-antenn till ett robotvarningssystem i Alaska. Bällsta radartorn kallad "Golfbollen".

Litteratur

Se även

Referenser

Noter

  1. ^ ”Flygburna övningsmotmedel för FV jaktradarsystem perioden 1965 – 1998”. Arboga Elektronikhistoriska Förening (AEF). aef.se. https://www.aef.se/Avionik/Artiklar/Radarstorning/Flygburna_ovningsmotmedel.htm. Läst 29 december 2022. ”Anm 4. Flygplanets Radar och Störsändaren/sändning betecknas Rr och Ss.” 
  2. ^ ”Radar”. Termium Plus, the Government of Canada's terminology and linguistic data bank. Public Works and Government Services Canada. http://www.btb.termiumplus.gc.ca/tpv2alpha/alpha-eng.html?lang=eng&i=1&index=ent&__index=ent&srchtxt=radar&comencsrch.x=0&comencsrch.y=0. Läst 28 juli 2015. 

Externa länkar