str03 (13)

od 1 milimetra do 10 kilometrów są właśnie falami radiowymi (światło i promienie Roentgena są również falami elektromagnetycznymi, ale o innej długości). Fale radiowe mogą rozprzestrzeniać się zarówno w ośrodkach materialnych, jak i w próżni, w odróżnieniu od fal sprężystych (dźwięk, ultradźwięk), które rozchodzą się tylko w ośrodkach materialnych (powietrze, woda).

Podstawowe właściwości fal radiowych są analogiczne do właściwości fal światła, a zatem charakteryzuje je:

—    stała i duża prędkość rozprzestrzeniania;

—    zdolność prostoliniowego rozchodzenia się;

—    kierunkowość promieniowania (zdolność skupiania się w wąskie wiązki);

—    zdolność odbijania się od przedmiotów, które znajdują się na drodze przebiegu fal.

Ostatnia z wymienionych właściwości fal radiowych — zdolność odbijania się, w radiofonii lub telewizji jest zjawiskiem szkodliwym. Od czasu pierwszych prób wykorzystania fal radiowych przeprowadzane są „zabiegi”, zmierzające do zmniejszenia szkodliwego zjawiska odbicia, ale równocześnie myśl ludzka poszła i w innym kierunku — zaczęto zastanawiać się nad możliwością wykorzystania zjawiska odbijania się fal radiowych do wykrywania i określania położenia obiektów w przestrzeni.

Fale radiowe odbijane są od wszystkich przedmiotów o odmiennych właściwościach elektrycznych niż ośrodek, w którym się rozprzestrzeniają (powietrze). Energia fal radiowych odbija się od ziemi, wody, lodu, metali, drzewa, organizmów żywych i wszystkich innych ciał. Wielkość odbicia zależy od rodzaju materiału, jego powierzchni oraz długości fali padającej na dany przedmiot Najlepsze jest odbicie od przedmiotów metalowych, których rozmiary są porównywalne z długością fali.

Proces odbicia fal radiowych polega na tym, że pod wpływem fal padających w każdym przedmiocie wzbudzane zostają prądy o tych samych częstotliwościach, które są przyczyną promieniowania wtórnego, rozchodzącego się we wszystkich kierunkach. Bardzo mała część energii fal pierwotnych (impulsu sondującego), po odbiciu się od obiektu, wraca w kierunku miejsca emisji (tzw. echo).

Z dużą dokładnością można przyjąć, że fale radiowe rozchodzą się prostoliniowo, a prędkość, z jaką pokonują przestrzeń, jest stała i równa prędkości światła, czyli około 300 000 kilometrów na sekundę. Czas, jaki upływa od momentu wysłania fali pierwotnej do momentu odbioru fali odbitej (echa), może być zmierzony. Ponieważ w czasie tym fala przebiega drogę od przeszkody i z powrotem, tzn. podwójną drogę do przeszkody, ze znanego z podstaw fizyki wzoru: S = Vt, można obliczyć, że odległość od przeszkody = V₂ X prędkość fali X czas przebiegu fali = 150 000 (km/s) X czas przebiegu (s). Jeśli do nadawania fal zastosuje się antenę kierunkową (skupiającą fale radiowe w wąskie wiązki), to odbity sygnał otrzymamy tylko wówczas, gdy będzie ona skierowana dokładnie na przeszkodę. A więc ustawienie anteny określi azymut, tj. poziomy kąt kierunkowy, pod którym znajduje się przeszkoda, względem kierunku odniesienia, np. północy.

Zatem przy użyciu odpowiednio zbudowanego nadajnika fal radiowych, odbiornika, anteny i przyrządów mierzących czas można określić położenie wybranego obiektu. Zespół wymienionych przyrządów — odpowiednio funkcjonalnie połączonych — w terminologii wojskowej nazywa się stacją radiolokacyjną lub krótko — radarem. W praktycznych rozwiązaniach stacji radiolokacyjnych do pomiaru czasu i azymutu stosowany jest wskaźnik, czyli odpowiednio przystosowana, powszechnie znana (m.in. stosowana w telewizorach) lampa oscyloskopowa.

ZARYS

HISTORII RADIOLOKACJI

Zasada działania radaru jest stosunkowo prosta. Tymczasem, jakby na przekór temu stwierdzeniu, realizacja urządzenia, przeznaczonego do praktycznego zastosowania, jest bardzo trudna. Praktyczne wykorzystanie znakomitych właściwości fal radiowych wymagało rozwoju wielu dziedzin nauki i techniki; od podstawowych badań z fizyki do praktycznych rozwiązań układów elektronicznych (również automatyki, mechaniki precyzyjnej i innych). Dlatego wynalezienia radaru nie można przypisać jednemu człowiekowi o takim czy innym obywatelstwie — złożył się na to dorobek kilku pokoleń uczonych i konstruktorów z całego świata.

3