مرحبا بك في منتدى الشرق الأوسط للعلوم العسكرية

[Hunter]

حصري لمنتدى الشرق الاوسط للعلوم العسكرية

مفهوم الرادار وأساسيات عمل الرادار
الجزء الاول





كلمة "RADAR" هي اختصار لـ RAdio Detection And Ranging
وقد تم تصميمه في الأصل حيث تم استخدام موجات الراديو لاكتشاف وجود هدف وتحديد بعده أو نطاقه
وقد لوحظ انعكاس الموجات الراديوية بواسطة الأشياء لأول مرة منذ أكثر من قرن مضى ففي عام 1903
و تم استخدام انعكاس موجات الراديو في ألمانيا لإثبات اكتشاف السفن في البحر
و استخدمت هذه التجارب المبكرة موجة مستمرة ( Continuous Wave ) واعتمدت على انعكاس الموجة المرسلة من هدف للإشارة إلى وجود هدف
و يمكن أن تكتشف إرسالات CW وجود جسم وإذا تم تشكيل الموجة الراديوية في حزمة ضيقة فيمكنها أيضا توفير معلومات السمت
لكن لا يمكن أن توفر إرسالات CW المدى .



كان نقص معلومات المدى قيدا خطيرا ولكن تم التغلب عليه أخيرا عن طريق تعديل إرسال الموجات الراديوية
لإرسال قطار من النبضات القصيرة بحيث يكون الوقت بين إرسال النبضة وعودة الصدى إلى المستقبل قياسا مباشرا للمدى



كما يعد تمييز الزاوية المستهدفة مهمة صعبة أخرى لأنظمة الرادار
حيث انة لكي يكتشف نظام الرادار هدفا يجب توجيه الهوائي نحو الهدف أثناء إرسال واستقبال طاقة التردد اللاسلكي.
حيث إن قدرة نظام الرادار على تحديد الزاوية بدقة هي دالة لعرض الحزمة الأفقي للهوائي فإذا تمت الإشارة إلى اكتساح الرادار إلى الشمال الحقيقي فيمكن قياس زاوية عودة الرادار بالنسبة إلى الشمال الحقيقي.



كما يعد تحديد سرعة الأهداف هو قدرة مهمة لأنظمة الرادار لتحقيق أن الرادارات تستفيد من تأثير دوبلر
تأثير دوبلر هو ظاهرة تغير أو إزاحة تردد الموجات الراديوية عندما تنعكس من هدف يتحرك بالنسبة للرادار لقياس السرعة الدقيقة
يقوم المعالج المركزي للرادار بحساب الاختلاف بين تردد الموجة المرسلة وتردد الموجة المنعكسة



( في الصور التالية يعبر الرمز fo عن التردد المرسل للرادار و الرمز ft عن تردد الموجة المنعكسة )

بالنسبة لهدف ثابت فإن تردد الإشارة المنعكسة سوف يساوي تردد الإشارة المرسلة



بالنسبة لهدف يتحرك نحو الرادار يكون تردد الإشارة المنعكسة أعلى من الإشارة المرسلة



بالنسبة لهدف يبتعد عن الرادار سيكون التردد المنعكس أقل من التردد المرسل



من المهم أن نلاحظ أن العوامل التي تؤثر على أزاحة دوبلر لا تستهدف السرعة المطلقة
وانما السرعة الشعاعية للهدف نتيجة لذلك تعتبر زاوية العرض بين الهدف والرادار مهمة للغاية.




مصطلحات اساسية

التردد ( Frequency )



تردد الإشارة المرسلة هو عدد المرات التي تكمل فيها طاقة التردد اللاسلكي دورة واحدة في الثانية

طول الموجة ( Wavelength )



من خصائص أي إشارة لتردد الراديو هو الطول الموجي.
الطول الموجي هو قياس المسافة المادية بين قمم الموجة الجيبية المنتشرة في الفضاء و معظم إشارات الرادار لها أطوال موجية تقاس بالسنتيمتر أو المليمترات
والطول الموجي والتردد لهما علاقة عكسية فكلما زاد التردد كان الطول الموجي أقصر



الاستقطاب ( Polarization )

الاستقطاب هو اتجاه موجة التردد الراديوي أثناء انتقالها عبر الفضاء
وهناك نوعان من الاستقطاب: خطي ودائري ويتم تحديد الاستقطاب بواسطة هوائي الرادار.

تتكون الطاقة الكهرومغناطيسية المتنقلة من مكونين: مجال إلكتروستاتيكي ومجال مغناطيسي.
هذان المجالان دائما متعامدان مع بعضهما البعض وعموديان على اتجاه السفر.
و يتم تعريف استقطاب الموجة من حيث الاتجاه إلى المجال الكهروستاتيكي وتكون هوائيات الرادار مستقطبة خطيا أو رأسيا أو أفقيا
الإشارة الموضحة فى الصورة مستقطبة رأسيا.



تستخدم بعض الرادارات الاستقطاب الدائري لتحسين اكتشاف الهدف في المطر و يمكن أن يكون الاستقطاب الدائري فى الاتجاه الأيمن أو الأيسر.
بالنسبة للاستقطاب الدائري يتغير اتجاه المجال الكهروستاتيكي بمرور الوقت ويتتبع موقعا دائريا حول مستوى ثابت متعامد مع اتجاه الانتشار.
اما بالنسبة للإشارة المستقطبة الدائرية اليمنى فيبدو أن الاتجاة الكهروستاتيكي يدور في اتجاه عقارب الساعة
على عكس الاشارة المستقطبة الدائرية اليسرى يكون الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة.



إن تأثير الاستقطاب على أجهزة الاستقبال والمرسلات واضح إلى حد ما
فإذا تم تصميم الهوائي لاستقبال استقطاب معين فسيواجه صعوبة في استقبال إشارة ذات استقطاب معاكس.
و يعرف هذا الموقف بأنه استقطاب متقاطع ويمكن أن يكون تأثير الاستقطاب المتقاطع على القتال الإلكتروني دراماتيكيا
اما إذا كان هوائي مستقبل تحذير الرادار مستقطبا لاستقبال إشارات مستقطبة رأسيا فقد لا يتم اكتشاف نظام تهديد يستخدم إشارة رادار مستقطبة أفقيا.
علاوة على ذلك إذا كان هوائي التشويش على نظام الهجوم الإلكتروني (EA) مستقطبا رأسيا أيضا فقد لا يتمكن من تشويش هذا النظام.



يوضح الجدول التالى تأثير الاستقطاب على مجموعات مختارة من هوائي الإرسال والاستقبال



أفق الرادار ( Radar horizon )



بغض النظر عن نوع المسح الذي يستخدمه نظام الرادار يمكن للتضاريس أن تحد من خط رؤية الرادار واكتشاف الهدف.
أفق الرادار هو المجال الحيوى من الأداء لأنظمة الكشف عن الطائرات التي يتم تحديدها من خلال المسافة التي ترتفع فيها حزمة الرادار بما يكفي فوق سطح الأرض لجعل اكتشاف هدف على مستوى منخفض مستحيلا بمعنى آخر هو أقصى مدى يمكن لنظام الرادار اكتشاف هدف بسبب انحناء الأرض.
ومن المهم أن نتذكر أن موجات الراديو التي تنتقل في الغلاف الجوي تكون منحنية أو منكسرة ولا تنتقل في خط مستقيم تماما
ومع ذلك تعتمد درجة الانكسار على الظروف الجوية التي تختلف اختلافا كبيرا ويصعب تحديدها بدقة والتنبؤ بها
لهذه الأسباب تستند معظم حسابات الرادار على افتراض أن موجات الراديو تنتقل في خط مستقيم
يعتمد مفهوم أفق الرادار على هذا الافتراض. (في الصيغة التالية تقاس المسافة بالأميال البحرية (نانومتر) ، ويقاس الارتفاع بالقدم)



يلعب الارتفاع المستهدف أيضا دورا مهما في أقصى مدى للكشف عن الرادار بسبب خط رؤية



​

 

[Hunter]

لزيادة أفق الرادار فإن الطريقة الشائعة هي زيادة ارتفاع الهوائي.



هناك استثناء واحد لهذه القاعدة يطلق عليها رادار فوق الأفق (Over The Horizon)
على عكس من الرادار العادي الذي يكتشف الأهداف عن طريق إرسال واستقبال الراديو مباشرة منهم تقريبا في خط مستقيم
يجب على الرادار فوق الأفق استخدام مسار موجته "الانحناء" لتجاوز حدود انحناء الأرض
و هناك نوعان من رادار فوق الأفق OTH و هم :

رادار الموجة السماوية ( (OTH-B) Skywave radar )

يتغلب رادار الموجة السماوية على قيود انحناء الأرض باستخدام تردد منخفض جدا يتراوح في كثير من الأحيان بين 5-28 ميجاهرتز
وبالتالي يكون قادرا على "ارتداد" (تشتيت) موجته من الأيونوسفير (الطبقة المتأينة في الجزء العلوي من الغلاف الجوي).



بفضل هذا التصميم الفريد يمكن لرادار الموجة السماوية اكتشاف الطائرات على بعد آلاف الكيلومترات حتى لو كانت هذه الطائرات تطير على ارتفاع منخفض جدا ومع ذلك نظرا لأن رادار الموجة السماوية يستخدم ترددا منخفضا جدا فهي ليست فقط غير دقيقة للغاية ولكنها تتطلب أيضا هوائيات كبيرة للغاية وغالبا ما يصل ارتفاع كل هوائي فردي إلى 15-20 مترا بينما يتراوح طول مجموعة الرادار بأكملها غالبا ما بين 2-3 كم. علاوة على ذلك يجب فصل صفيف الاستقبال والإرسال
وتمركزه على بعد حوالي 150-200 كم من بعضها البعض نظرا لحجمها الشديد و تعد رادارات فوق الأفق أهدافا كبيرة وثابتة



علاوة على ذلك نظرا لأن رادار الموجة السماوية يحتاج إلى ارتداد موجته مرة أخرى من طبقة الأيونوسفير و هناك قيود على زاوية الاقتراب من ارتداد الموجة وبالتالي هناك منطقة عمياء كبيرة مخروطية الشكل أمام الرادار حيث لا يمكن اكتشاف الهدف وغالبا ما تسمى هذه المنطقة منطقة التخطي و غالبا ما يبلغ طول منطقة تخطي رادار الموجة السماوية 800-2700 كم ونتيجة لذلك لا يتم أستخدام رادار فوق الأفق الا لغرض التحذير



رادار الموجات السطحية / الأرضية ( Surface/Ground wave radar (OTH-SW) )

تتغلب رادارات الموجات السطحية او الأرضية على محدودية انحناء الأرض
باستخدام تردد إرسال منخفض جدا من 1.6-3 ميجاهرتز (يمكن أن يصل إلى 20 ميجاهرتز).
تميل هذه الموجات الكهرومغناطيسية إلى الانحناء أو "الانعراج" حول الحواف أو المنحنيات
وهي مقترنة بسطح المحيط الموصل لتشكيل "موجة أرضية" يمكنهم الانحناء فوق الأفق وسيتبعون انحناء الأرض
و على الرغم من الاسم الشائع لرادار "الموجة الأرضية" لا يمكن استخدام رادار الموجات السطحية / الأرضية
إلا على الخط الساحلي لأنها تتطلب خاصية التوصيل للمحيط.




و على غرار رادارات الموجة السماوية يتطلب رادار الموجة الأرضية أيضا هوائيات كبيرة لتشغيلها كما أن دقتها محدودة للغاية
ومع ذلك لا تحتوي رادارات الموجة الأرضية على نفس قيود منطقة التخطي مثل رادار الموجة السماوية
ويمكن أن تتمركز مجموعة الإرسال والاستقبال الفرعية الخاصة بها بالقرب من بعضها البعض على بعد 1-2 كم فقط
و من ناحية أخرى فإن مدى رادارات الموجة الأرضية أقصر بكثير من رادارات الموجة السماوية
حيث يمكن لرادارات الموجة السماوية اكتشاف الأهداف من مسافة تصل إلى 5500 كم
وغالبا ما تصل رادارات الموجة الأرضية الى مسافة 300-350 كم.

الانتشار ( Propagation )

تتأثر خصائص انتشار الطاقة الراديوية تأثرا عميقا بسطح الأرض والظروف الجوية يجب أن يأخذ أي تحليل لأداء الرادار في الاعتبار ظواهر الانتشار المرتبطة بإشعاع التردد الراديوي في بيئة "العالم الحقيقي" و تشمل أهم ظواهر الانتشار : الانكسار والانتشارالشاذ (مجاري الهواء) والتوهين.

الانكسار

في الفراغ تنتقل موجات الراديو في خط مستقيم ومع ذلك فإن موجات الراديو التي تنتشر داخل الغلاف الجوي للأرض لا تنتقل في خط مستقيم
حيث ينحني الغلاف الجوي للأرض أو ينكسر موجات الراديو.
ويتمثل أحد تأثيرات الانكسار الجوي لموجات الراديو في زيادة خط الرؤية للرادار حيث تعمل هذه الزيادة في الرادار على توسيع نطاق نظام الرادار بشكل فعال.




يحدث انكسار موجات الترددات الراديوية في الغلاف الجوي بسبب الاختلاف في سرعة الانتشار مع الارتفاع
و يستخدم مؤشر الانكسار لوصف هذا الاختلاف في السرعة
ويتم تحديده بواسطة المعادلة التالية



يستخدم مصطلح الانكسار (N) للتنبؤ بتأثير الانكسار على انتشار الموجات الراديوية
الانكسار هو تعبير "موسع النطاق" لمؤشر الانكسار ويستخدمه مصممو الرادار لحساب تأثير الانكسار على أنظمة الرادار الفعلية
في ترددات تشغيل الرادار العادية يمكن حساب انكسار الهواء المحتوي على بخار الماء باستخدام المعادلة التالية



مع زيادة الارتفاع ينخفض الضغط الجوي ومحتوى بخار الماء بسرعة و في الوقت نفسه تنخفض درجة الحرارة المطلقة ببطء بناء على معدل الزوال القياسي
و باستخدام المعادلة السابقة يمكن ملاحظة أن انكسار الغلاف الجوي يتناقص مع زيادة الارتفاع
و يعنى هذا الانخفاض في الانكسار أن سرعة موجات الراديو تزداد مع الارتفاع
والنتيجة هي الانحناء أو الانكسار الهابط لموجات الراديو و يؤثر انكسار الموجات الراديوية بشكل أساسي على أنظمة الرادار الأرضية
عند زوايا ارتفاع الهوائي المنخفضة خاصة في الأفق أو بالقرب منه
و بشكل عام بسبب الانكسار يزيد أفق الرادار لنظام الرادار على النظام البصري والأشعة تحت الحمراء بنسبة 10-15٪ تقريبا



الانتشار الشاذ (مجاري الهواء)

يحدث الانتشار غير القياسي أو الشاذ عندما يتم تعديل معامل الانكسار للغلاف الجوي عن طريق التغيرات في تدرج درجة الحرارة أو الضغط أو محتوى بخار الماء
ويمكن أن تؤدي هذه البارامترات إلى نشوء طائفة واسعة من شروط الانتشار غير القياسية.



و هناك 3 أنواع من الانتشارالشاذ :

الانكسار الفرعي

يحدث عندما تتسبب الظروف الجوية في انحناء شعاع الرادار أقل مما هو عليه في الغلاف الجوي القياسي أو الانحناء لأعلى
و يحدث هذا عندما يكون الغلاف الجوي غير مستقر بالنسبة للغلاف الجوي القياسي
و يتسبب الانكسار الفرعي في تجاوز الرادار للأهداف التي يمكن ملاحظتها عادة في ظل الظروف الجوية القياسية
وينتج عن ذلك انخفاض في مدى أفق الرادار للرادار بالإضافة إلى ارتفاعات الصدى التي تم التقليل من شأنها
و تميل هذه الظاهرة إلى تقليل الفوضى الأرضية في عمليات قطع الارتفاع المنخفضة
ويكون الوضع الكلاسيكي الذي يحدث فيه الانكسار الفرعي هو السبر المقلوب الذي يتميز بمعدل انقضاء درجة الحرارة الجافة أو الحافظة للحرارة الفائقة وإمداد ثابت أو متزايد بالرطوبة مع الارتفاع
و عادة ما يكون الهواء القريب من السطح جافا ويكون هذا الوضع شائع في المناطق الصحراوية وعلى جانب لي من سلاسل الجبال خاصة خلال فترة ما بعد الظهر



الانكسار الفائق

يحدث عندما تتسبب الظروف الجوية في انحناء شعاع الرادار نحو سطح الأرض أكثر من الغلاف الجوي القياسي ولكن لا ينحني بما يكفي لتصل إلى سطح الأرض .
و يمكن أن يساعد هذا في زيادة أفق الرادار بشكل كبير و يتشكل تأثير الانكسار الفائق عندما ينخفض انكسار الغلاف الجوي بسرعة مع الارتفاع حيث يحدث هذا عندما تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع وينخفض محتوى بخار الماء مع الارتفاع و تسمى الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع انعكاس درجة الحرارة
و يحدث هذا غالبا عندما ينتقل تدفق الهواء الدافئ والجاف فوق سطح أكثر برودة
و يكون هذا أكثر فاعلية إذا كان السطح الأكثر برودة هو الماء بسبب الاختلاط حيث يتم تبريد الطبقات السفلية من الغلاف الجوي وترطيبها و يمكن أن يحدث ذلك أيضا مع تطور نسيم البحر مع هواء رطب بارد يتحرك إلى الداخل تحت كتلة هوائية قارية جافة دافئة
وبينما يساعد في توسيع أفق الرادار يؤدي تأثير الانكسار الفائق إلى المبالغة في تقدير الارتفاعات التي يقيسها الرادار
وعند حدوث انكسار فائق يتم ملاحظة هدف هطول الأمطار بزاوية ارتفاع أعلى من المعيارعلاوة على ذلك يمكن أن يؤدي ذلك إلى اكتشاف المزيد من الأصداء المطوية النطاق لأنه عندما ينحني الانكسار الفائق لشعاع الرادار يمكنه السفر لمسافات طويلة وينعكس عن الأهداف خارج النطاق الواضح للرادار
وهناك تأثير أخر غير موات للانكسار الفائق يتعلق بقدرة الرادار على اكتشاف الأهداف في نطاقات ممتدة
كما سيتم توسيع الفوضى الأرضية وهي نمط صدى شديد الانعكاس يتم إنشاؤه عادة من ميزات التضاريس والأجسام الأخرى القريبة من الرادار في ظل ظروف الانكسار الفائق.
و سيتم الكشف عن ميزات السطح وعرضها في نطاقات ممتدة عندما يكون شعاع الرادار منحنيا بما يكفي للسفر بالقرب من الأرض لمسافة طويلة
و تتضاءل فائدة الرادار لأنه غالبا ما يكون من الصعب التمييز بين العائد الأرضي وأهداف هطول الأمطار.




مجاري الهواء

هو شكل فريد من أشكال الانكسار الفائق و لإنتاج مجرى هواء يجب أن يكون انعكاس درجة الحرارة واضحا جدا حيث تعمل مجرى الانكسار الفائق
مثل دليل الموجة الذي يحبس موجة الراديو ومن شأن هذا أن يوجه إشارة الرادار ويقلل من التوهين.
و لكي تنتشر الموجة الراديوية داخل مجرى ما يجب أن تكون زاوية إشارة الرادار بالنسبة للقناة أقل من درجة واحدة
و تستفيد موجات الراديو المحاصرة بواسطة القناة من انخفاض الانكسار وتنتقل أبعد من المعتاد هذا يمكن أن يوسع بشكل كبير أفق نظام الرادار
و يمكن أن يؤدي تمديد نطاق الرادار داخل القناة إلى تقليل تغطية الرادار خارج القناة و تسمى منطقة التغطية الرادارية المنخفضة بسبب مجاري الهواء بفتحة الرادار
و بسبب ثقوب الرادار قد يؤدي نطاق الرادار الممتد الناجم عن القنوات إلى انخفاض في تغطية الرادار على طول مسارات الانتشار الأخرى
حيث يمكن لهذه الثقوب أن تقلل بشكل خطير من فعالية أنظمة رادار الإنذار المبكر
على سبيل المثال يستفيد نظام الرادار من قناة تشكلت على السطح لتوسيع نطاق الرادار على ارتفاع منخفض
و عادة ما يتم اكتشاف الأهداف المحمولة جوا التي تحلق فوق القناة مباشرة
ولكن بسبب مجاري الهواء قد يتم تفويت هذه الأهداف ويعد محتوى بخار الماء هو عاملا مهم في إنتاج القنوات
وبالتالي تتشكل معظم القنوات فوق الماء وفي المناخات الدافئة.




توهين



عند السفر عبر الغلاف الجوي يصطدم جزء من طاقة الموجات الراديوية بالأكسجين وبخار الماء ويتم امتصاصه كحرارة
ويتم فقدان التوهين بسبب غازات الغلاف الجوي بناء على تردد الموجة الراديوية
وفى الترددات التي تقل عن 1 جيجا هرتز يكون تأثير التوهين الجوي ضئيلا اما فى الترددات فوق 10 جيجا هرتز يزداد توهين الغلاف الجوي بشكل كبير.
و تؤثر هذه الخسارة الهائلة في الإشارة على مدى الكشف الأقصى للرادارات العاملة في نطاق الطول الموجي المليمتري
حيث ينخفض التوهين الراديوي مع زيادة الارتفاع.
و سيعتمد التوهين الذي يواجهه رادار جو-جو على ارتفاع الهدف بالإضافة إلى مدى الهدف اما بالنسبة للرادار الأرضي فسينخفض التوهين مع زيادة ارتفاع الهوائي.

​

 

[Hunter]

* تأثير تعدد المسارات:

بالنسبة للرادار الأرضي غالبا ما ينعكس الجزء السفلي من حزمة الرادار عن سطح الأرض ويتداخل مع الإشارة المستقبلة.



يمكن أن يكون هذا التداخل إما بناء (عندما يزيد من سعة الإشارة المستقبلة) أو مدمرا (عندما يقلل من سعة الإشارة المستقبلة)
حيث يمكننا أن يفكر في هذا على أنه "إلغاء نشط" طبيعي



و سيعتمد ما إذا كان التفاعل مدمرا أو بناء على حسب اختلاف الطورحيث ستتأثر المرحلة المختلفة بالمسافة / الارتفاع المستهدف / ارتفاع الهوائي / زاوية التزجيج / التردد



وسيعتمد مقدار تأثير الانعكاس من السطح على الإشارة المستقبلة على عامل يسمى معامل الانعكاس
حيث كلما زاد المعامل زادت سعة الانعكاس وبالتالي سوف يؤثر على الرادار أكثر
و بشكل عام سطح الأرض المستوي والبحر المسطح لهما معامل انعكاس مرتفع بينما سيكون للبحر الهائج والأرض الوعرة بشكل خاص معامل انعكاس منخفض للغاية
نتيجة لذلك فإن تأثير تعدد المسارات يؤثر على رادار السفينة أكثر بكثير من الرادار الأرضي



سيؤدي تفاعل التأثير متعدد المسارات إلى تقسيم تغطية الرادار إلى عدة فصوص صغيرة متعددة على عكس تغطية الفقاعات التي غالبا ما تظهر في الفيديو الإعلاني.
في ذروة الفص يمكن أن يصل نطاق الكشف إلى ضعف قيمة المساحة الخالية العادية على العكس من ذلك عند القيمة الفارغة يمكن أن يكون نطاق الكشف منخفضا يصل إلى الصفر.



ستعاني رادارات الترددات المنخفضة أكثر من التأثير متعدد المسارات لأن المسافة بين فصوصها وفارغاتها متباعدة مما يؤدي إلى مناطق عمياء




عرض النبض ( Pulse width )

عرض النبضة (PW) المعروف أيضا باسم مدة النبضة (PD) هو الوقت الذي يرسل فيه جهاز الإرسال طاقة التردد اللاسلكي حيث يتم قياس عرض النبضة بالميكروثانية.
و له تأثير على قدرة دقة المدى أي مدى دقة الرادار في التمييز بين هدفين بناء على المدى
و دقة النطاق هي في أحسن الأحوال نصف المسافة التي تقطعها النبضة في وقت يساوي عرض النبضة و هذا القيد تفرضه الطبيعة



الفاصل الزمني لتكرار النبض / الوقت ( (PRI / PRT) Pulse recurrence interval/time )

وقت تكرار النبض هو الوقت المنقضي بين بداية نبضة المرسلة ونبضة التالية

تردد تكرار النبض ( (PRF) Pulse repetition frequency )

تردد تكرار النبض (PRF) هو عدد نبضات إشارة متكررة في وحدة زمنية محددة تقاس عادة بنبضات في الثانية ويتم التعبير عنها بالهرتز (هرتز).
و يرتبط تردد تكرار النبض (PRF) و الفاصل الزمني لتكرار النبض (PRI) في أن PRI هو معكوس PRF
و من المهم ملاحظة أن تردد تشغيل الرادار يختلف عن تردد تكرار النبضة على الرغم من أن كلاهما يقاس بالهرتز
فلكلاهما خصائص مختلفة تماما لإشارة الرادار النبضي و يحسب الرادار المدى إلى الهدف عن طريق قياس الوقت المنقضي بين إرسال النبض واستقبال عودة الهدف
بالنسبة لقياسات المدى الواضحة لا ينبغي تلقي أكثر من نبضة واحدة من الهدف لكل نبضة يرسلها الرادار
وبالتالي فإن الحد الأقصى للمدى المطلوب للرادار يحدد الحد الأقصى لتردد التكرار للرادار



الترنح ( Stagger )

يمكن أن يفترض الرادار العديد من التدابير التكيفية لتقليل قابليته للإجراءات الإلكترونية المضادة
و أحد الأشياء التي ستجعل مهمة جهاز التشويش المخادع أكثر صعوبة هو دمج قطارات النبضات المتداخلة
و يتم تحقيق ترنح تردد تكرار النبض من خلال التأكد من عدم تساوي PRIs المجاورة و يطلق على عدد PRIs المختلفة التي تم إنشاؤها وضع الترنح.
و سيكون للترنح ثنائي الموضع قيمتان PRI على سبيل المثال 300 ميكروثانية و 500 ميكروثانية كما هو موضح في الصورة



تردد تكرار النبض للرادار هو مجموع كل قطارات النبضات بحيث إذا تم تشغيل جهاز استقبال التحذير الراداري (RWR) على تردد تكرار النبض (PRF)
فإن التعريف الإضافي المتأصل في نمط الترنح لن يكون مفيدا
و يتم التغلب على هذه المشكلة عن طريق قياس PRI بدلا من PRF بحيث يقيس RWR الأساسي PRI عددا من المرات يساوي عدد مستويات الترنح.

نطاق كشف الرادار ( Radar Detection Range )

عندما نتكلم عن الطائرات وإلكترونيات الطيران الحديثة وخاصة الطائرات الشبحية مثل F-22 وأجهزة التشويش الحديثة مثل ALQ-99 أو أنظمة صواريخ أرض جو الحديثة
فإن العديد من المتحمسين لديهم افتراض غير دقيق بأن الكشف عن الرادار والتتبع هو جودة ثنائية
(إما أنهم يفترضون أن الرادار سيكتشف الطائرة دائما أو أن الطائرة غير مرئية تماما)
الا أن هذا الافتراض غير دقيق و بغض النظر عن الأنظمة التي تنطوي عليها فإن اكتشاف الرادار هو خاصية كمية تتأثر بعوامل
مثل قوة ذروة الرادار وتردد تكرار النبض والمقطع العرضي لرادار الهدف
و كسب الرادار وما إلى ذلك و يمكن تقدير نطاق الكشف عن الرادار من خلال المعادلة التالية



المقطع العرضي للرادار ( Radar Cross Section )

المقطع العرضي للرادار ليس هو نفسه مساحة الهدف على الرغم من أن وحدة المتر المربع غالبا ما تستخدم لقياس المقطع العرضي للرادار
(وحدة أخرى يمكن استخدامها لقياس RCS هي dBsm)
المقطع العرضي للرادار هو مقياس قدرة الهدف على عكس إشارات الرادار في اتجاه مستقبل الرادار
بمعنى آخر إنه مقياس لنسبة قوة التشتت العكسي لكل استراديان (وحدة الزاوية الصلبة) في اتجاه الرادار (من الهدف) إلى كثافة الطاقة التي يعترضها الهدف
و يتضمن التعريف المفاهيمى للمقطع العرضي للرادار حقيقة أنه ليس كل الطاقة المشعة تقع على الهدف.



المقطع العرضي المتوقع

يشير المقطع العرضي الهندسي إلى المنطقة التي يعرضها الهدف على الرادار أو المنطقة المتوقعة
و ستختلف هذه المنطقة اعتمادا على الزاوية أو الجانب الذي يعرضه الهدف للرادار
بمعنى آخر من المحتمل أن يقدم الهدف أصغر منطقة مسقطة للرادار إذا كان يطير مباشرة نحو الرادار ويتم عرضه وجها لوجه سيعرض المنظر من الجانب أو الأعلى أو الأسفل منطقة مسقطة أكبر بكثير.

الانعكاسية

لا تنعكس قوة الرادار بالضرورة بالتساوي من جميع أجزاء الطائرة حيث ان بعض المكونات تنتج انعكاسات رادارية أقوى من غيرها
بالإضافة إلى ذلك عادة ما يمتص الهدف بعض طاقة الرادار
ينطبق هذا الامتصاص بشكل خاص على الطائرات المطلية بمواد خاصة تسمى المواد الماصة للرادار (RAM) أو تلك التي تستخدم عاكسات داخلية
تسمى هياكل الرادار الماصة (RAS) التي تحبس موجات الرادار الواردة و تشير الانعكاسية إلى جزء من القوة المعترضة التي يعكسها الهدف بغض النظر عن الاتجاه

الاتجاهية

لا تنعكس طاقة الرادار بشكل متساوى و انما اعتمادا على شكل الهدف الدقيق ستنعكس موجة الرادار نحو اتجاه ما أكثر من الاتجاهات الاخرى
و تسمى القدرة المنعكسة نحو الرادار بالقدرة المرتدة
و تعرف الاتجاهية بأنها نسبة القدرة المرتدة في اتجاه الرادار إلى القدرة التي كانت ستشتت في هذا الاتجاه إذا كان التشتت في الواقع موحدا في جميع الاتجاهات

يمكن تقدير المقطع العرضي للرادار ذو الشكل المعدني البسيط من خلال المعادلة في الجدول التالى
(يمثل المتغير λ الطول الموجي للرادار والذي يفترض أنه أصغر من أبعاد الشكل.)



على عكس الكرة أو الأسطوانة تعتبر الطائرة هدفا معقدا للغاية فالديها العديد من العناصر والأشكال العاكسة
و بالنسبة لمثل هذه الأهداف لا توجد علاقة ثابتة بين سطح الهدف و المقطع العرضي للرادار وبالتالي يجب قياس المقطع العرضي لرادار الطائرات
لأنه يختلف اختلافا كبيرا اعتمادا على اتجاه الرادار المضيء.
مثال : محاكاة المقطع العرضي للرادار من طراز Mig-29 كدالة لزاوية العرض إلى الارتفاع.



مثال ٢: المقطع العرضي الراداري لطائرة شحن من طراز C-29 كدالة لزاوية العرض إلى الارتفاع



مثال 3: المقطع العرضي الراداري لمقاتلة AV-8B Harrier كدالة لزاوية العرض إلى الارتفاع



مثال 4: المقطع العرضي الراداري لمقاتلة F-15 Eagle مع المواد الماصة للرادار (RAM) وبدونها



مثال 5: المقطع العرضي الراداري لمروحية AH-64 Apache مع ذاكرة الوصول العشوائي وبدونه



مثال ٦: التباين في خصائص تشتت الرادار استنادا إلى توزيع الطائرة



​

 

[Hunter]

غالبا ما تكون المقطع العرضي الراداري للمركبات العسكرية البرية والبحرية أكبر من الطائرات العسكرية
لأن الأخيرة تكون أكثر تقريبا لأسباب ديناميكية هوائية
بينما تتكون المركبات الأرضية والبحرية غالبا من ألواح مدرعة مسطحة والكثير من الأقواس والهوائيات وما إلى ذلك.



مثال: المقطع العرضي للرادار لمدمرة بسرعة 10 جيجاهرتز



يمكن تصميم الطائرات لتشتيت أكثر من 99٪ من طاقة الإشارة بعيدا عن اتجاه الرادار وامتصاص 99٪ من الباقي ، مما يمنحها مقطع عرضي راداري أقل بكثير.

مثال: محاكاة المقطع العرضي للرادار لطائرة الشبح كدالة لزاوية العرض.



عند قراءة مخططات المقطع العرضي للرادار كدالة لمخططات العرض إلى الارتفاع من المهم أن تتذكر أن قيمة المقطع العرضي للرادار الأكبر
لا تؤدي دائما إلى مسافة اكتشاف أعلى إذا تغيرت زاوية العرض إلى الارتفاع.
( ودة لية موضيع اخر هيتم فية شرحة بالتفصيل )
السمة الفريدة للكرة هي أن المقطع العرضي للرادار لا يتأثر بتوجيهه نحو شعاع الرادار على عكس الأشكال الأخرى مثل الأسطوانة أو اللوحة
نتيجة لذلك غالبا ما تتم مقارنة المقطع العرضي الراداري للطائرة بكرة بحجم معين.



الانعكاس الراداري الكلي لجسم معقد مثل الطائرات المصنوعة من عدة أنواع مختلفة من الانعكاسات



العودة المرآوية ( Specular Return )

هذا هو أهم شكل من أشكال الانعكاس في المنطقة البصرية (عندما يكون حجم الهيكل أكبر من 10 أضعاف الطول الموجي) يعمل السطح مثل مرآة لنبض الرادار الساقطة
و تنعكس معظم طاقة الرادار الساقطة وفقا لقانون الانعكاس المرآوي (زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط )
و يمكن تقليل هذا النوع من الانعكاس بشكل كبير عن طريق التشكيل

ارتداد الموجة المنتقلة / السطحية ( Traveling/Surface wave return )

يمكن لضربة موجة الرادار الساقطة على جسم الطائرة أن تولد تيارا متنقلا على السطح ينتشر على طول مسار إلى حدود السطح مثل الحافة الأمامية والسطح المتقطع
و يمكن أن تتسبب هذه الحدود السطحية في حدوث موجة سفر عكسية أو جعل الموجة منتشرة في العديد من الاتجاهات
و يمكن تقليل هذا النوع من الانعكاس عن طريق امتصاص المواد بالرادار أو هيكل امتصاص الرادار أو تقليل فجوة السطح أو محاذاة الحواف
(بحيث تحدث فصوصها في منطقة ذات أولوية منخفضة)

الانحراف ( Diffraction )

هى موجة تضرب سطحا أو حافة حادة جدا مبعثرة بدلا من اتباع قانون الانعكاس المذهل.

عودة الموجة الزاحفة ( Creeping wave return )

هذا شكل من أشكال الموجة المتنقلة التي لا تواجه السطح المتقطع ولا تنعكس بسبب العائق عند السفر على طول سطح الجسم
وبالتالي فهي قادرة على السفر حول الجسم والعودة إلى الرادار و على عكس موجة السفر العادية تنتقل الموجة الزاحفة على طول السطح المظلل من موجة السقوط
(لأنها يجب أن تدور حول الجسم) نتيجة لذلك ستقل سعة الموجة الزاحفة كلما قطعت مسافة أطول لأنها لا تستطيع تغذية الطاقة من الموجة الساقطة في منطقة الظل
و تنتقل الموجة الزاحفة في الغالب حول جسم منحني أو دائري وبالتالي فإن المقاتلات الشبح وصواريخ كروز الشبحية لا تستخدم جسم أنبوبي
ومع ذلك فإن عودة الموجة الزاحفة أضعف بكثير من العودة المرآوية.



ينطبق نظام التردد العالي (أو المنطقة البصرية) عندما يكون محيط الجسم أطول 10 مرات على الأقل من الطول الموجي لموجة الرادار الساقطة
ففي هذا النظام تهيمن الآليات المرآوية على انعكاس الرادار (زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط) مثل اصطدام كرات البلياردو
و الانعكاس نحو الرادار المنبعث يتم تقليله عن طريق زاوية الأسطح بحيث نادرا ما تكون متعامدة مع الرادارات وقمع الانعكاسات من هياكل إعادة الدخول
مثل مآخذ المحرك وتجاويف الهوائي مع مجموعات من التشكيل الداخلي أو المواد الماصة للرادار (RAM) أو الأسطح الانتقائية للتردد
و في هذا النظام تعتبر آليات "الموجة السطحية" مساهمين صغارا في المقطع العرضي للرادار
لكنها لا تزال موجودة إذا كان الطول الموجي صغيرا بالنسبة إلى السطح فأن هذه الموجات تكون ضعيفة وسيؤدي تداخلها إلى توليد أقصى تشتيت عكسي
عندما تكون إشارة الرادار في زوايا الرعي و عندما تواجه هذه التيارات انقطاعات مثل نهاية سطح ما
فإنها تتغير فجأة وتنبعث منها "موجات حافة" و تتفاعل الموجات من الحواف المختلفة بشكل بناء أو مدمر بسبب مراحلها
والنتيجة هي أنها يمكن أن تقوي الانعكاس في الاتجاه المرآوي وتخلق فصوص جانبية وهى مروحة للعوائد حول الانعكاس المرآوي الذي يتموج بسرعة
ويضعف مع انحراف الزاوية عن الاتجاه المرآوي و عادة ما تكون انعكاسات الموجات السطحية صغيرة جدا في المنطقة البصرية.



منطقة مي أو المعروفة أيضًا باسم منطقة الرنين ( Mie region )

في هذه المنطقة حيث يمكن أن تتأرجح الموجة السطحية أيضا حول الجانب الخلفي للهيكل
لتصبح "موجات زاحفة" تطلق الطاقة بشكل تدريجي وتساهم في التشتت العكسي عندما تتأرجح مرة أخرى نحو رادار التهديد و يمكن أن تتداخل هذه الموجة الزاحفة
بشكل بناء أو مدمر مع التشتت الخلفي المرآوي لإنتاج اختلاف في المقطع العرضي للرادار للهدف و لا تتبع الموجة الزاحفة قاعدة المرآة مثل الانعكاس
وبالتالي فإن الشكل الزاوي الشائع للطائرات الشبح لا يساعد في انحرافها بعيدا عن رادار التهديد.



فلماذا يكون التخفي أقل فعالية عند التردد المنخفض؟

مع نمو الطول الموجي للرادار تنخفض شدة الانعكاسات المرآوية ولكن يتم توسيع عرض فصوصها
(تحدث نفس الظاهرة أيضا للرادار إذا ظل حجم الفتحة كما هو فإن تقليل التردد سيزيد من عرض حزمة الرادار)
نظرا لأن فصوص الانعكاس المرآوية تتسع يصبح التشكيل أقل فعالية لأنه سيكون من الصعب تحويل موجة الرادار بعيدا عن المصدر
(من المهم ملاحظة أنه في حين أن ظاهرة توسيع الفص هذه تجعل التشكيل أقل فعالية فإنها تقلل أيضا من شدة الانعكاس لأن الطاقة سيتم توزيعها على حجم أوسع)



تنخفض الانعكاسات المرآوية من الأسطح المستوية مع مربع الطول الموجي
ولكنها تتسع بشكل متناسب عند 1/10 طول السطح (يقترب من منطقة مي ) يبلغ عرضها حوالي 6 درجات.
عند التردد المنخفض يكون تأثير الموجة المتنقلة والحيود أيضا أكثر ضوحا و بالنسبة للأسطح المستوية تنمو الموجات المتنقلة مع مربع الطول الموجي
وترتفع زاوية ذروة التشتت العكسي مع الجذر التربيعي للطول الموجي (عند 1/10 طول السطح وتكون أكثر من 15 درجة)
و مع نمو قوة الموجة السطحية تنمو أيضا قوة عودة الموجة الزاحفة.
و تنمو أيضا حيود الطرف وموجات الحافة من الأوجه التي يتم عرضها قطريا مع مربع الطول الموجي والنتيجة النهائية هي أن القيمة الصافية للمقطع العرضي الراداري للطائرات الشبح غالبا ما تزداد في منطقة Mie و غالبا ما يتم الوصول إلى الحد الأقصى للمقطع العرضي للرادار عندما يصل الطول الموجي إلى محيط الهيكل

مثال: محاكاة المقطع العرضي للرادار لطائرة B-2 وصواريخ AGM-86 كدالة لزاوية العرض إلى الارتفاع
(عند 10 جيجاهرتز و 1 جيجاهرتز على التوالي)





مثال: قياس الغرفة عديمة الصدى لطراز F-117 المعدني في نطاق التردد من 0.1-2 جيجا هرتز



هناك اعتقاد خاطئ شائع بأن أي رادار منخفض التردد يمكن أن يجعل الطائرات الشبح عديمة الفائدة بغض النظر عن قوة الإرسال أو حجم الفتحة
(على سبيل المثال جهاز إرسال Tikhomirov NIIP L-band على الحافة الأمامية لمقاتلات Flanker غالبا ما يستشهد به كنظام شبح مضاد)
وهذا خطأ في حين أنه من الصحيح أن الطائرات الشبح غالبا ما يكون لها مقطع عرضي راداري أعلى في منطقة Mie
الاانة من المهم أن نتذكر أنه بالنظر إلى مساحة فتحة الرادار المتساوية سيكون للرادارات ذات التردد المنخفض شعاع أوسع بكثير مقارنة بالرادارات عالية التردد
وبالتالي فإن تركيز الطاقة سيكون أقل بكثير مما يجعلها أكثر عرضة للتشويش كما أن الكسب المنخفض يؤدي أيضًا إلى انخفاض الدقة
علاوة على ذلك كما ذكرنا سابقا أدى التردد المنخفض أيضا إلى عرض شعاع انعكاس أوسع وبالتالي انعكاس أضعف نتيجة لذلك تمتلك معظم الرادارات منخفضة التردد على هوائي إرسال أكبر بكثير مقارنة برادار التردد العالي والمتوسط (للحصول على عرض شعاع ضيق)
وهذا هو السبب أيضا في أن رادار التحكم في إطلاق النار لا يزال يعمل في النطاق X
لأن رادارات النطاق L والنطاق VHF ذات الحجم المماثل ستكون غير دقيقة للغاية لأي غرض آخر غير الإنذار المبكر.


لذا السؤال الان هل هناك أي طريقة للطائرات الشبح الحديثة لتقليل عودتها حتى في منطقة Mie ؟ و الاجابة نعم

فى البداية يمكن تقليل التأثير السلبي للموجة المتنقلة والحيود من خلال محاذاة الانقطاعات لتوجيه الموجات المتنقلة نحو زوايا العودة المرآوية التي لا مفر منها
مثل الحافة الأمامية للجناح وبالتالي الحد من تأثيرها في زوايا أخرى.

مثال: تستخدم الحواف المسننة في المكان الذي يوجد فيه انقطاع حالي مثل باب حجرة السلاح بحيث تنعكس عودة الموجة المتحركة نحو زاوية أقل أهمية



هناك طريقة أخرى شائعة لتقليل تأثير الموجة السطحية وهي تصميم جوانب هيكل الطائرة بزوايا غير متعامدة وبالتالي فإن الرادارات تراها على طول أقطارها بزوايا منخفضة وعبر أصغر زوايا الأوجه مما يحد من منطقة انبعاث موجة الحافة و يمكن أيضا تقليل حيود الموجة السطحية عن طريق مزج الجوانب حيث تم تصميم أول طائرة شبح F-117 ببرنامج كمبيوتر يمكنه فقط التنبؤ بالانعكاسات من الأسطح المستوية مما يستلزم شكلا كامل الأوجه ولكن جميع الطائرات الشبح اللاحقة مثل B-2 و F-35 و F-22 و X-47 تستخدم جوانب مختلطة الأشكال المكونة من جوانب مخلوطة ليست فقط أكثر ديناميكية هوائية ولكنها تسمح أيضا للتيارات بالانتقال بسلاسة عند حوافها مما يقلل من تشتت الموجات السطحية لذلك تتمتع الأجسام المخلوطة بإمكانية وجود مقطع عرضي راداري أقل من الهياكل ذات الأوجه الكاملة خاصة في نظام التردد المنخفض كما ان مزج المنحنيات حول الطائرة بطريقة رياضية دقيقة يمكن أن يقلل من المقطع العرضي الراداري حول مستوى السمت بترتيب من حيث الحجم
و غالبا ما تكون العقوبة عبارة عن اتساع طفيف للعودة المرآوية عند المنحنيات ولكن في الاتجاهات التي تقل فيها رادارات التهديد عن التمركز
ويعتبر هذا أحد الاكتشافات العظيمة للجيل الثاني من تكنولوجيا التخفي.




مثال: الإطار الجوي للطائرات الشبح من الجيل الأول مثل F-117 له وجه كامل
في حين أن الجيل الثاني والثالث من الطائرات الشبح مثل F-35 و B-2 و X-47 يستخدم تصميم الوجه الممزوج عند الحاجة.



ومع ذلك من المهم أن تتذكر أنه على الرغم من أن شكل الجسم الممزوج يمكن أن يستفيد من خصائص التخفي لأنها تقلل من تشتت السطح مقارنة بتصميم الوجه الحاد
الا الجسم الدائري الكامل (الأنبوب) سيء للغاية لتطبيق التخفي والسبب هو أن الموجة السطحية لا تتشتت ولكنها ستنتقل دائرة كاملة حول الجسم وتعود إلى المصدر
(المعروف أيضا باسم عودة الموجة الزاحفة)



في حين أنه من الممكن تقليل عدد الحواف الحادة بتصميم الحواف الممزوجة إلا أنه لا يمكن التخلص منها جميعا على سبيل المثال سيكون للطائرة دائما حواف جناح ومدخل
وبالتالي هناك حاجة إلى معالجة الحافة الخلفية والحافة الرائدة



تقليل تأثير حيود الحافة يمكن جعل الحافة الأمامية للجناح والمدخل سطحا كهرومغناطيسيا ناعما ويتم ذلك باستخدام مادة خفيفة الوزن مثل قرص العسل المصنوع من الألياف الزجاجية المحملة بالكربون بتركيز متزايد من الطرف إلى القاعدة.


​

 

[Hunter]

بدلا من ذلك يمكن لصق لوح مقاومة مدبب أو طلاؤه على الحافة لتحقيق نفس النتيجة بالإضافة إلى ذلك يمكن تصنيع الحافة من ممتص الكتلة لتحسين النتيجة
و على غرار المثال السابق ستنخفض مقاومة الصفيحة من الحد الأقصى عند الطرف الأمامي للحافة إلى ما يقرب من الصفر في الخلف
و يمكن زيادة مقاومة الصفيحة عن طريق إضافة ثقوب وتقليلها بإضافة جزيئات معدنية فيها.



يسمح هذا للتيار السطحي بالانتقال ببطء بدلا من أن يتم امتصاصه بشكل مفاجئ وبالتالي تقليل انحراف الحافة وكذلك الموجة السطحية



من ناحية أخرى سيتم تقليل عودة الموجة الزاحفة عن طريق معالجة الحافة الخلفية
وغالبا ما يتم تطبيق شريط رفيع عالي المقاومة على الحافة الخلفية لامتصاص طاقة الموجة السطحية



كما ذكرنا سابقا يجب أن يكون للشريط المقاوم عرض لا يقل عن نصف الطول الموجي لأدنى تردد مهم ليكون فعالا
لذلك من المعقول تقدير أدنى تردد حيث يمكن أن تظل معالجة الحافة فعالة.

على سبيل المثال: يتراوح عرض شريط حافة مدخل / شريط معالجة F-35 بين 22-25.4 سم
مما يشير إلى أن أدنى تردد حيث يمكن أن يظل المعالجة فعالا هو حوالي 0.5-0.7 جيجاهرتز



منطقة رايلي ( Rayleigh Region )

تنطبق منطقة رايلي عندما يكون محيط الجسم أصغر من الطول الموجي للرادار
و من المفاهيم الخاطئة الشائعة أنه كلما انخفض تردد تشغيل الرادار (الطول الموجي الأطول) كان من الأفضل أن يؤدي مرة أخرى أصول التخفي ولكن هذا خطأ
و من المهم أن نتذكر أن المقطع العرضي الراداري للطائرات لا تنمو بالضرورة خطيا مع زيادة التردد و بمجرد أن يتجاوز الطول الموجي للرادار محيط الهدف
تتوقف تفاصيل هندسة الهدف عن كونها مهمة ويؤثر شكلها العام فقط على الانعكاس
وتعتبر موجة الرادار أطول من الهيكل وتدفع التيار من جانبها إلى الجانب الآخر مع تناوب المجال مما يجعلها تعمل مثل ثنائي القطب
و تنبعث منها موجات كهرومغناطيسية في جميع الاتجاهات تقريبا
و تعرف هذه الظاهرة باسم تشتت رايلي عند هذه النقطة سينخفض المقطع العرضي الراداري للطائرة مع القوة الرابعة للطول الموجي
ويمكن أن يصبح أصغر بشكل كبير مع انخفاض التردد.



شيء واحد يجب أن نتذكره هو أن الطائرات عبارة عن جسم ذو شكل معقد للغاية مع العديد من المكونات ذات الأحجام المختلفة وبالتالي حتى في الطول موجي محدد
وجدنا غالبا أن بعض أجزاء الطائرة يمكن أن تكون في منطقة رايلي وبعضها في منطقة مي والباقي في المنطقة البصرية.
و من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن استقطاب الرادار له أيضا تأثير أيضًا على قدراتهم ضد الطائرات الشبح

و ضد الطائرات الشبح الممزوجة بجسم الطائرة فإن المقطع العرضي الراداري المستقطب الرأسي (المكتوب ك VV)
أعلى من المقطع العرضي الراداري المستقطب الأفقي (المكتوب ك HH) في معظم الحالات
في حين أن منحنى المقطع العرضي الراداري للطائرة الشبح ذات الأجنحة الطائرة هو عكس ذلك تماما و بالنسبة لكل من تصميم التخفي تنخفض مستويات المقطع العرضي الراداري للاستقطاب الأفقي والرأسي مع زيادة التردد لكن المقطع العرضي الراداري المستقطبة الأفقية لها اتجاه هبوطي أسرع
و التوزيع السطحي له تأثير ضئيل على خصائص المقطع العرضي الراداري المستقطبة أفقيا.
و على العكس من ذلك له تأثير كبير على خصائص المقطع العرضي الراداري المستقطبة رأسيا وتزداد سعة المقطع العرضي الراداري المستقطبة الرأسية مع سمك المقطع العرضي الممتد.



نطاق الكشف عن الرادار و المقطع العرضي للرادار




كسب الرادار (الاتجاهية)



تنبعث معظم المشعات إشعاعا أقوى في اتجاه واحد من اتجاه آخر كهوائي إرسال
و يصف الكسب مدى جودة تحويل الهوائي لطاقة الإدخال إلى موجات راديو متجهة في اتجاه محدد
في مصطلح الشخص العادي يصف الكسب مدى ضيق شعاع الرادار و رادارات الكسب العالي تخلق عرض شعاع ضيق
ورادارات الكسب المنخفض تخلق عرض شعاع واسع
يستفيد عرض شعاع الرادار الضيق من دقة الرادار ونطاق الكشف بينما يستفيد شعاع الرادار العريض من وقت مسح القطاع
و العلاقة بين كسب الرادار وتردد التشغيل و فتحة الرادار موضحة في الجدول أدناه.



عرض شعاع الرادار ودقة السمت و الارتفاع



كما ذكرنا سابقا يلعب عرض شعاع الرادار دورا حيويا في خصائص الدقة الزاوية لأنه طالما بقيت الأهداف داخل حزمة الرادار فسيكون هناك انعكاس
والمشكلة هي أنه إذا كانت عدة أهداف تطير بالقرب من درجة كافية بحيث يكون فصلها الزاوي أصغر من عرض شعاع الرادار سيتم مزج جميع أصداء العودة في عودة واحدة والرادار سيعرض هدفا واحدا فقط على الشاشة و لعرض اثنين من عوائد الرادار مميزين لهدفين قريبين من بعضهما البعض يجب أن تكون حزمة الرادار قادرة على المرور بينهما دون التسبب في العودة
و دقة السمت والارتفاع هي قدرة الرادار على عرض هدفين يحلقان في نفس النطاق تقريبا مع فصل زاوي معين مثل مقاتلتين تحلقان على شكل تكتيكي على التوالي
و عادة ما يتم التعبير عن قدرة دقة السمت والارتفاع بالأميال البحرية وتتوافق مع الحد الأدنى للفصل الزاوي المطلوب بين هدفين للعرض المنفصل.

و يمكن تقدير الدقة الزاوية بالأميال البحرية (1.852 كم) بالمعادلة التالية



و من المهم أن تتذكر أن عرض الحزمة الرأسية للرادار ليس ضروريا مثل عرض الحزمة الأفقي وبالتالي قد تكون دقة السمت والارتفاع مختلفة.

دقة المدى ( Range Resolution )

دقة المدى هي قدرة الرادار على فصل هدفين قريبين من بعضهما البعض في النطاق وهما في نفس السمت تقريبا و يتم تحديد قدرة دقة المدى حسب عرض النبضة
و تحتل نبضة الرادار في الفضاء الحر مسافة مادية تساوي عرض النبضة مضروبا في سرعة الضوء والتي تبلغ حوالي 984 قدما لكل ميكروثانية
و إذا كان هدفان أقرب من بعضهما البعض من نصف هذه المسافة المادية فلن يتمكن الرادار من حل العوائد في النطاق وسيتم عرض هدف واحد فقط.



عادة ما يتم التعبير عن دقة مدى الرادار بالأقدام ويمكن حسابها باستخدام المعادلة التالية
وهى الحد الأدنى للفصل المطلوب بين هدفين حتى يتمكن الرادار من عرضهما بشكل منفصل على نطاق الرادار لذا فإن القيمة الأصغر لدقة النطاق أمر مرغوب فيه



كما أوضحنا سابقا كلما طالت مدة النبض كانت الدقة أسوأ فدقة المدى تتناسب مع عرض النبضة وتتناسب عكسيا مع عرض النطاق الترددي



ستعمل النبضة الأقصر على تحسين دقة المدى ولكنها ستقلل أيضا من قوة موجة الرادار المرسلة وبالتالي تقليل مدى اكتشاف الرادار.



و لتحسين مدى كشف الرادار ودقة المدى في نفس الوقت تم اختراع تقنية تسمى ضغط النبض.

ضغط النبض ( Pulse compression )

يأتي ضغط النبض من الحاجة إلى نبضة كبيرة بما يكفي دون التضحية بدقة المدى .
المبادئ الأساسية لضغط النبض بسيطة بدلا من إرسال نبضة مربعة بنفس الخاصية من البداية إلى النهاية يرسل الرادار بدلا من ذلك نبضات طويلة جدا يمكن تقسيمها إلى عدة نبضات فرعية بعد التصفية المتطابقة وبالتالي فإن دقة مدى الرادار ستعتمد بعد ذلك على طول النبضات الفرعية بدلا من طول النبضة الإجمالي
يمكن أن يكون ضغط النبض إما طورًا أو بترددًا مشفرًا و تتمثل إحدى الفوائد الجانبية لضغط الكود في أنه يجعل الرادار أكثر مقاومة للتشويش.



أحد الأشكال الأولى لضغط النبض هو ضغط الزقزقة (المعروف أيضا باسم النبضة المعدلة بالتردد الخطي) حيث يزيد تردد النبضة أو ينقص مع مرور الوقت.



و من المهم أن نتذكر أن الزقزقة وضغط النبض المشفر ثنائي الطور ليسا سوى الشكلين الأساسيين لضغط النبض
و يستخدم الرادار الحديث أنواعا مختلفة من ضغط النبض
مثل تسلسلات الضوضاء العشوائية الزائفة ، متعدد الأطوار ، رباعية الأطوار ، كود كوستاس ،أكواد ويلتي ، كود هوفمان

مقارنة بين ضغط النبض المشفر بالطور مقابل ضغط النبض المشفر بالتردد



خلية دقة الرادار ( Radar Resolution Cell )

يشكل عرض نبضة الرادار وعرض الحزمة الأفقي وعرض الحزمة الرأسي خلية دقة ثلاثية الأبعاد
خلية الدقة هي أصغر حجم للمجال الجوي لا يستطيع فيه الرادار تحديد وجود أكثر من هدف واحد
خلية الدقة للرادار هي مقياس لمدى قدرة الرادار على حل الأهداف في المدى والسمت والارتفاع و تختلف الأبعاد الأفقية والرأسية لخلية الدقة باختلاف النطاق
كلما اقتربنا من الرادار كانت خلية الدقة أصغر و يمكن حساب البعد المادي لخلية الدقة بسهولة باستخدام المعادلة المعطاة للمدى ودقة الزاوية المذكورة فى الاعلى .



​

 

[Hunter]

كسب الرادار ومدى كشف الرادار



دورة العمل ( Duty cycle )

دورة العمل هي جزء من الوقت الذي يكون فيه النظام في حالة "نشطة"
وتعتبر دورة العمل هي نسبة الوقت الذي يتم خلاله تشغيل مكون أو جهاز أو نظام
فإذا كان جهاز الإرسال يعمل لمدة 1 ميكروثانية وتم إيقاف تشغيله لمدة 99 ميكروثانية يتم تشغيله لمدة 1 ميكروثانية مرة أخرى وهكذا
يعمل جهاز الإرسال لمدة واحد من 100 ميكروثانية أو 1/100 من الوقت وبالتالي فإن دورة عمله هي 1/100 أو 1 بالمائة
و تستخدم دورة العمل لحساب كل من قوة الذروة ومتوسط قوة نظام الرادار.



قوة الذروة ( peak power )

يمكن بسهولة تحديد محتوى الطاقة في إرسال رادار الموجة المستمرة لأن جهاز الإرسال يعمل بشكل مستمر
ومع ذلك يتم تشغيل وإيقاف أجهزة إرسال الرادار النبضي لتوفير معلومات توقيت النطاق مع كل نبضة
و كمية الطاقة في هذا الشكل الموجي مهمة لأن النطاق الأقصى يرتبط ارتباطا مباشرا بقدرة خرج جهاز الإرسال
فكلما زادت الطاقة التي ينقلها نظام الرادار زاد مدى الكشف عن الهدف
و قوة الذروة هي سعة أو قوة نبضة رادار فردية.



متوسط الطاقة ( Average power )

متوسط الطاقة هو الطاقة الموزعة على وقت تكرار النبض
و يمكن حساب الطاقة المنقولة بواسطة متوسط الطاقة بضرب متوسط الطاقة في الفاصل الزمني لتكرارالوقت ( PRT )
و نظرا لأن الطاقة في مجموعة من النبضات تحدد مدى الكشف فإن متوسط القدرة أو الطاقة يوفر مقياسا أفضل لمدى الكشف عن الرادار مقارنة بقدرة الذروة
و يمكن زيادة متوسط الطاقة عن طريق زيادة تردد تكرار النبض (PRF) عن طريق زيادة عرض النبضة أو عن طريق زيادة طاقة الذروة.



الحد الأدنى من الإشارة القابلة للكشف (P-min)

يرسل الرادار نبضات ويحلل الانعكاس لاكتشاف الأهداف وتتبعها و تتنافس قوة إشارة الانعكاس مع بعض الإشارات المتداخلة من أجل اكتشافها أو التعرف عليها
و قد تكون مصادر الإشارة المتداخلة هي العوائد الأرضية أو البحرية أو ارتداد فوضى الأرصاد الجوية أو انعكاسات الغلاف الجوي أو التشويش أو على الأرجح الضوضاء العشوائية المتولدة داخل دائرة الاستقبال و المصدر الأخير موجود دائما إلى حد ما في حين أن المصادر الأخرى متغيرة
ويمكن أن تكون صفرا لذلك يتم استخدام طاقة الضوضاء الداخلية عادة لتحديد المدى الأقصى لنظام الرادار
ويتحدد أقصى أداء للمدى من خلال نسبة إشارة إلى ضوضاء صغيرة جدا عندما تبدأ الإشارة في التلاشي وتصبح غير قابلة للتمييز عن الضوضاء.



وقت الراحة ( Rest Time )

وقت الراحة هو الوقت بين نهاية نبضة مرسلة وبداية النبضة التالية حيث إنه يمثل إجمالي الوقت الذي لا ينقله الرادار و يقاس وقت الراحة بالميكروثانية

وقت الاسترداد ( Recovery Time )

لا يعتبر الرادار جهاز إرسال فحسب بل جهاز استقبال أيضا و وقت الاسترداد هو الوقت الذي يلي وقت الإرسال مباشرة والذي يكون خلاله جهاز الاستقبال غير قادر على معالجة طاقة الرادار العائدة و و يتم تحديد وقت الاسترداد من خلال مقدار العزل بين جهاز الإرسال والاستقبال وكفاءة وحدة الطباعة على الوجهين
و يمتد جزء من خرج جهاز الإرسال عالي الطاقة إلى جهاز الاستقبال ويشبع هذا النظام
ويعتبرالوقت اللازم لجهاز الاستقبال للتعافي من هذه الحالة هو وقت الاسترداد

وقت الاستماع ( Listening time )

وقت الاستماع هو الوقت الذي يمكن فيه لجهاز الاستقبال معالجة المرتجعات المستهدفة التي غالبا ما يتم التعبير عنها بالميكروثانية
و يتم قياس وقت الاستماع من نهاية وقت الاسترداد إلى بداية النبض التالي أو PRT- (PW + RT).

العلاقة بين وقت الاسترداد ووقت الراحة ووقت الاستماع موضحة في الرسم البياني التالى






والى هنا انتهى موضوعنا فى جزئة الاول
والى اللقاء قريب فى الجزء الثانى من الموضوع ان شاء الله​

 

[Hunter]

شوفلك حل فى موضوع الحد الاقصى للصور ياهندسة @hazem مش عارفين نشتغل 😅​

 

[JOKer 88]

انا لسه هقراه بس تسلم بجد مواضيعك بالغه في الاهميه والاستفاده ❤️

 

[𓈙𓉔𓏲𓎡𓂋𓏭]

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

ايه العظمة دي ياجدع..تسلم ايدك ❤️❤️❤️

 

[Hunter]

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

​

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

تسلم ياغالى الترجمة تعبتنى الصراحة
اسبوع كامل بترجم فى الموضوع خصوصا المصطلحات المختصرة 😅

 

[s e t]

تحياتى لحضرتك على هذا الموضوع من افضل 3 مواضيع قرأتها من 4 سنين حاجه محترمه جدا بجدا الواحد بيستنى مواضيعك

Hunter​

حقيقى بتيجى بالحلو كله

​

 

[MaD84]

تسلم ايدك يا @Hunter

الموضوع رائع

 

[hazem]

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

حاضر هاشوف حل النهاردة هتخرب بيتي بس تمام 😂😂😂😂😂😂

 

[Hunter]

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

لا خلاص انا ميرضنيش ان بيتك يتخرب برضو
همشى نفسى بالوضع الحالى انا اتعودت خلاص 😅

 

[OSORIS]

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

ممتع يا صديقي المحترم هانتر ...احب اكرر قرائته لاني متاكد اني هكتشف معلومات اكتر 🌹🌹🌹

 

[Hunter]

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

من فضلك, تسجيل الدخول أو تسجيل لعرض المحتوى !

 

[S.P.Q.R]

تسلم ايدك يا كبير @Hunter
الحقيقة من اجمل الموضوع العسكرية التي قرأتها و اقيمها على الاطلاق
استمتعت جدا بقراءة الموضوع قراءة سريعة لكن الموضوع يحتاج لقراءته مرة تانية بسبب غزارة المعلومات و الشرح المدعوم بالصور

 

[Mohamed Salah]

تسلم يا استاذنا علي الموضوع العظيم ده @Hunter 🌷🌷

 

[Hunter]

​

 

[الصباح]

موضوع دسم وشامل
شكرا للزميل @Hunter
على المجهود الكبير ​