الرادار أوالكاشوف (بالإنجليزية: Radar)‏ هونظام يستخدم موجات كهرومغناطيسية للتعهد على بعد وارتفاع واتجاه وسرعة الأجسام الثابتة والمتحركة، كالطائرات، والسفن، والعربات، وحالة الطقس، وشكل التضاريس. يبعث جهاز الإرسال موجات لاسلكية تنعكس بواسطة الهدف فيتعهد عليها جهاز الاستقبال. وتكون الموجات المرتدة إلى المستقبل ضعيفة، فيعمل جهاز الاستقبال على تضخيم تلك الموجات مما يسهل على الكاشوف حتى يميز الموجات المرسلة عن طريقه من الموجات الأخرى كالموجات الصوتية وموجات الضوء. يستخدم الكاشوف في مجالات عديدة كالأرصاد الجويّة لفهم موعد هطول الأمطار، والمراقبة الجوية، ومن قبل الشرطة لكشف السرعة الزائدة، وأخيراً والأهم استخدامه بالمجال العسكري. سمي الرادار بهذا الاسم اختصارًا للعبارة الانجليزية (RAdio Detection And Ranging)، وتعني الكشف وتحديد المدى بالموجات اللاسلكية.

التاريخ

أول من استخدم الموجات اللاسلكية للكشف عن وجود أجسام معدنية عن بعد كان العالم الألماني كريستيان هولسماير الذي كشف عن وجود سفينة في الضباب ولكن من غير تحديد المسافة وذلك في عام 1904.

أنشأ نيكولا تيسلا رائد فهم الكهرباء الأسس المرتبطة بين الموجات ومستوى الطاقة قبل الحرب العالمية الثانية، وبالتحديد في شهر أغسطس من سنة 1917، فكان هذا الكاشوف البدائي.

أما الكاشوف أحادي النبض فقد ظهر في عام 1934 بالولايات المتحدة ثم ألمانيا وفرنسا، وذلك على يد إم يلي جيراردو، الذي اخترع أول كاشوف فرنسي حسب تصورات تيسلا الأساسية، في حين حتى أول ظهور للكاشوف الكامل كان في بريطانيا، حيث طوّر كإحدى وسائل الإنذار المبكرة عن أي هجوم للطائرات المعادية، وذلك في عام 1935. ازدادت نسبة الأبحاث خلال الحرب العالمية الثانية بهدف ابتكار أفضل الكواشف بوصفها تقنيات دفاعية، حتى ظهرت كواشف متحركة بمواصفات أفضل. وخلال السنوات التي تلت الحرب، استخدم الكاشوف بشكل كبير في المجال المدني، كمراقبة الملاحة الجوية والأرصاد وحتى بالمجال الفلكي بفهم القياسات الفلكية.

أساسيات عمل الكاشوف

الانعكاس

تنعكس الموجات الكهرطيسية، وأحيانًا تتبدد، عند أي اختلاف كبير في ثوابت العزل الكهربائي أوالتعاكس المغناطيسي (الديامغناطيسية)، وهذا يعني حتى المواد الصلبة الموجودة بالهواء أوالفراغ أوأي تغيير ملموس بالكثافة الذرية بين الجسم والبيئة المحيطة به يفترض أن يبدد الإشعاع أوالموجات اللاسلكية، وتنطبق هذه الظاهرة على الموصلات الكهربائية كالمعادن والألياف الكربونية والتي تساعد الكاشوف على الكشف على الطائرات والسفن بسهولة.

تحتوي المواد التي تمتص موجات الكاشوف على مقاومة ومواد مغناطيسية وتستخدم بالعربات العسكرية لخفض انعكاس الموجات، وكذلك الحال بالنسبة للأصباغ الداكنة.

تتشتت موجات الكاشوف بعدة أشكال اعتمادا على طول الموجة وشكل الهدف. فإذا كان طول الموجة أقصر من حجم الهدف فإن الموجة سترتد باتجاهات متغايرة كالضوء على المرآة، وإذا كانت الموجة أطول من حجم الهدف فإن الهدف سيكون متقاطب (الشحنات الموجبة والسالبة منفصلة) مثل الإريال ثنائي الأقطاب. استخدمت الكواشف المبكرة موجات ذات أطوال عالية أطول من الهدف مما جعلها تستقبل إشارات مبهمة، لكن الحديثة منها تستخدم أطوال قصيرة جدا بحيث يمكنها التقاط أهداف بحجم رغيف الخبز.

تنعكس الموجات اللاسلكية القصيرة من الزوايا والمنحنيات بطريقة مماثلة للمعان بترة زجاج مدورة. وللأهداف الأكثر عكسا للموجات القصيرة زوايا يصل قياسها إلى 90 درجة بين الأسطح المنعكسة، الجسم الذي يحتوي على ثلاثة أسطح تلتقي بزاوية واحدة كزاوية علبة، تعكس الموجات الداخلة إليها مباشرة إلى المصدر وتسمى بالزوايا العاكسة وهذه الكيفية تستعمل لتسهيل الكشف الرإداري وتوجد بالقوارب لتسهيل حالات الإنقاذ وتقليل الاصطدامات.

وهناك أنواع من الأجسام المصممة لتجنب الكشف الرإداري، وذلك بعمل زوايا أجسامها بكيفية تمنع الكشف، حيت حتى حوافها تكون عمودية لاتجاه الكشف مما يقود لاتجاه العكس كما بطائرة الشبح، ومع ذلك فإن التخفي لاقد يكون كاملا بسبب عامل انحراف الموجات وخاصة للموجات الطويلة.

معادلة الكاشوف

كمية الطاقة للإشارة المرتدة إلى الكاشوف المرسل تعطى بالمعادلة التالية:

${\displaystyle P_{r ={{P_{t G_{t A_{r \sigma F^{4 \over {{(4\pi ) ^{2 R_{t ^{2 R_{r ^{2$

في حال كان جهاز الإرسال والاستقبال على نفس الموضع فستكون المسافة المرسلة إلى الهدف هي نفسها.

${\displaystyle P_{r ={{P_{t G_{t A_{r \sigma F^{4 \over {{(4\pi ) ^{2 R^{4$

حيث أن:

• P_t = الطاقة المرسلة
• G_t = زيادة إرسال الهوائي (معامل التضخيم)
• A_r = مساحة سطح هوائي الاستقبال الفعالة
• σ = المبتر العرضي للرادار
• F = عامل الانتشار
• R_t = المسافة أوالمدى بين المرسل والهدف
• R_r = المسافة أوالمدى بين المستقبل والهدف
• R = المسافة أوالمدى بين المرسل أوالمستقبل والهدف (في حال كانا في نفس الموضع)

يلاحظ من خلال المعادلة حتى كمية طاقة الإشارة المرتدة تضعف إلى مستوى أقل من ربع طاقة المدى مما يعني حتى قوة الإشارة المستلمة تكون ضعيفة جدا.

عامل الانتشار=1 في حالة الفراغ مما يفيد بعدم وجود أي تشويش، وهذا العامل ينسب إلى تأثير الانتشار والتضليل وطبيعة البيئة المحيطة وحتى الفقدان خلال الطريق. بعض المعادلات الرياضية التي تطور إشارة الكاشوف تضيف تصنيف زمن التردد (المويجة) وتستخدم في كشف الأهداف المتحركة.

الاستقطاب

يتعامد المجال الكهربائي لإشارات الكاشوف المرسلة مع اتجاه الموجة، واتجاه هذا المجالقد يكون هواستقطاب الموجة، وبالتالي فإن قطبية الكاشوف تكون إما أفقية أوعمودية أوعلى شكل خط مستقيم أودائرية، حتى يمكنه الكشف على عدة أنواع من الانعكاسات، فمثلا الاستقطاب الأفقي يستخدم لتقليل التشويش الآتي من المطر، والاستقطاب المعاد على خط مستقيم يستخدم للتعريف على الأجسام المعدنية، والاستقطاب العشوائي المعاد يشير على الأسطح الصغيرة والأجسام الصلبة كالصخور والأرض وهذا النوع من الكواشف يستخدم لمراقبة الملاحة الجوية.

التداخل

يهدف نظام الكاشوف إلى تخطي بعض الإشارات غير المرغوبة الناشئة من مصادر داخلية أوخارجية، سواء سلبية أوإيجابية، حتى تظهر الأهداف الحقيقية. وتعهد تلك المقدرة على تخطي موجات التشويش بنسبة الإشارة إلى الضجيج، (بالإنجليزية: signal to noise ratio, SNR)‏، وحدثا كانت النسبة سالفة الذكر مرتفعة حدثا كانت نقاوة الموجة المستقبلة أفضل.

الضوضاء

إشارة الضوضاء هي مصدر داخلي من الاختلافات المتعددة للإشارة، وتشكلت إلى حد ما من قبل البتر الإلكترونية الداخلية. وهي مضافة بشكل عشوائي على الموجة المرتدة بالكاشوف المستقبل، وحدثا ضعفت الإشارة المستقبلة حدثا زادت صعوبة تطهيرها من الضجيج، وأفضل مثال على ذلك هوسماع همسات بجانب طريق مزدحم. لذلك من الأهمية تقليل تلك الضوضاء بتقليل عواملها، وتقاس تلك الضوضاء المنتجة داخل الجهاز المستقبل مقارنة مع الجهاز المثالي وحدثا قلت الكمية المقروءة حدثا كان الاستقبال أفضل.

هناك ضوضاء ذات مصدر خارجيقد يكون سببها عادة الحرارة الطبيعية المحيطة بالهدف. في أنظمة الكاشوف الحديثة، تكون أجهزة الاستقبال ذات كفاءة بحيث حتى الضوضاء الداخلية تكون بسيطة وأقل حدة من الضوضاء الخارجية. أيضا هناك ما يعهد بالضوضاء المتبترة، التي تظهر خلال مرور الإلكترونات وتكون ذات علاقة عكسية مع الموجة، بمعنى أنه حدثا زادت قوة الموجة حدثا قلت تلك الضوضاء بشكل كبير. يستخدم الكاشوف النبضي النظام التمازجي، بمعنى اقتران ترددين.

الموجة المزعجة

يرجع مصدر الموجة المزعجة أوالفوضوية إلى الموجة اللاسلكية الحقيقية، وهي تعبير عن صدى لموجة تعود من الهدف غير ذات فائدة بالنسبة للعامل على الكاشوف. ومن الأهداف التي تحتوي على الموجة الفوضوية:

• الأجسام طبيعية كالأرض والبحر، والمنتشرة كالمطر والثلج والأعاصير الرملية والجوية والحيوانات وتأثير الغلاف الجوي والنيازك الصغيرة وحتى الأجسام المبتكرة من قبل البشرية كالمباني أومضادات الكواشف كالشذرات والخدع الرإدارية.

• تظهر إحدى أشكال التشويش بسبب طول كبل مرشد الموجة (بالإنجليزية: waveguide)‏ ما بين جهاز المرسل-المستقبل (بالإنجليزية: transceiver)‏ وبين الهوائي، بشاشات الكاشوف ذات مبين المسقط الإسقاطي (بالإنجليزية: plan position indicator, PPI)‏ عليها ورادارها الدوار، حيث تظهر نقط أشبه بالومضات بمنتصف الشاشة تكون عادة بسبب صدى الغبار الذي يسبب تغيير بالإشارة اللاسلكية. معظم تلك الومضات تكون بسبب انعكاس الموجات المرسلة قبل خروجها من الهوائي، وفي سبيل التقليل من تلك الومضات ينبغي تغيير التوقيت ما بين لحظة الإرسال واللحظة التي يبدأ الاستقبال بالعمل.
• بعض الموجات المزعجة تكون غير فهم لبعض الكواشف، ومثال ذلك غيوم الأعاصير التي لا يتعهد عليها كاشوف أسلحة الدفاع الجوي ولكنها فهم بكواشف الأرصاد الجوية، بتلك الحالة تعتبر هذه الموجة سلبية بسبب عدم الحاجة لها. هناك عدة طرق لكشف وتحييد تلك الموجات التي تعتبر بتلك الحالة مزعجة، وتعتمد تلك الطرق على ظهور الموجة المزعجة ثابتة خلال الكشف الرإداري، لذلك عند مقارنة تسلسل صدى الكشف يلاحظ حتى الموجات المرغوبة تتحرك بينما جميع موجات الصدى الثابتة تختفي من على الشاشة.
• موجات البحر الفوضوية تقلل بواسطة الاستقطاب الأفقي والمطر يقلل بواسطة الاستقطاب الدائري. يلاحظ أنه بحالة كاشوف الأرصاد الجوية تكون تلك الخصائص مطلوبة لذلك يستعمل استقطاب الخط المستقيم لكشف المطر وحالة البحر وغيرهما. هناك كيفية تسمى "ثابت معدل الإنذارات الكاذبة" (بالإنجليزية: Constant False-Alarm Rate)‏، وهي شكل من أشكال ضبط الزيادة التلقائية (بالإنجليزية: Automatic Gain Control)‏، وهي تعتمد على كون صدى الموجات الفوضوية الراجعة أكثر بكثير من صدى الأهداف المرغوبة، وبالتالي فإن زيادة الجهاز المستقبل ستعدل تلقائيا للمحافظة على المعدل الثابت للموجات للفوضوية المرئية، وقد لايمكن لهذا الجهاز حتى يعمل بكفاءة في حالة استقبال هدفقد يكون مغلف بموجة فوضوية قوية، ولكن له المقدرة على تمييز مصدر الموجات القوية. كان ضبط الزيادة التلقائية يتم التحكم به إلكترونيا في السابق، لكن حاليا أصبح مبرمجا ويسيطر على الزيادة مع قابلية أكثر للتعديل للكشف عن خلايا محددة بالكاشوف.
• قد تنشأ بعض الموجات الفوضوية من صدى ذومسارات متعددة صادر عن هدف حقيقي وذلك بسبب الانعكاسات الأرضية والغلاف الجوي أوانعكاس الغلاف الأيوني. يعتبر هذا النوع من الموجات الفوضوية مزعجا بالنسبة للبعض بسبب أنها تتحرك وتتصرف كهدف حقيقي، الأمر الذي ينتج عنه ما يسمى بالأشباح أوالخيال.

ومثال هذا: صدى الطائرة إلى الكاشوف هوانعكاس من عدة اتجاهات من الأرض ومن فوق الهدف يظهر على جهاز الاستقبال كهدف حقيقي تحت الهدف الأصلي. قد يحاول الكاشوف حتى يوحد الأهداف معطيا للهدف ازدياد غير حقيقي أوقد يمنعها بالمرة وهوالاحتمال الأسوأ، بسبب اختلاف المعطيات للهدف أولأن التطبيقات تكون غير ممكنة. يمكن التغلب على تلك المشاكل بواسطة دمج الخريطة بالكاشوف ومنع جميع أنواع الصدى التي تظهر تحت الأرض أوفوق ازدياد معين.

تستخدم الأنواع الحديثة من الكواشف الأرضية للمطارات الخوارزميات للتعهد على الأهداف المزيفة بواسطة مقارنة النبضات الآتية حديثا مع المجاورة معها، مثل حساب الراجع غير المحتمل مثل حساب الارتفاع والمسافة والتوقيت ما بين الإرسال والاستقبال.

التشويش

إن مصدر تشويش الردار هوالموجات اللاسلكية الناشئة من خارج النظام، وهي ترسل على موجة الردار وتخفي الأهداف المرغوبة. قد يحدث التشويش متعمدا، كما في حالة الأسلحة المضاد للردارات المستخدمة في الحروب الإلكترونية، وقد يحدث غير متعمد كما في حالة موجات الردارات الصديقة التي تعمل على نفس الموجة الرإدارية. ينظر إلى التشويش على أنه قوة تداخل فعالة، لأنها تنشأ من عناصر خارج النظام غير مرتبطة بإشارات الردار.

يعتبر التشويش معضلة معقدة، ذلك لأن الموجة المشوشة بحاجة حتى تتوجه إلى الكاشوف المعني دون حاجة للرجوع، بينما موجة الكاشوف تتجه ذهابا وإيابا: الكاشوف-الهدف-الكاشوف، فتقل قوتها بشكل ملموس مع عودتها للمستقبِل. بحاجة أجهزة التشويش إلى طاقة أقل من أجهزة الكاشوف ولكنها تظل ذات فعالية قوية وقادرة على إخفاء الأهداف، الواقعة ضمن مدى البصر، من المشوش إلى الكاشوف (فص التشويش الرئيسي، Mainlobe Jamming). للمشوش تأثير مضاف إلى تأثير الكاشوف على طول مدى البصر خلال استقبال موجة الأخيرة، ويسمى هذا التأثير "فص التشويش الجانبي" (بالإنجليزية: Sidelobe Jamming)‏. يمكن تقليل فص التشويش الرئيسي عن طريق تضييق الزاوية المجسمة له، ولكن لا يمكن إزالتها خاصة عندما تقابل مباشرة المشوِش الذي يستخدم نفس الموجات ونفس الاستقطاب الذي يستخدمه الكاشوف. يمكن التغلب على الفصوص الجانبية للتشويش بواسطة تصميم هوائي يقلل استقبال الفصوص الجانبية، وأيضا عن طريق استخدام هوائي لجميع الاتجاهات (بالإنجليزية: omnidirectional antenna)‏ لكشف وإهمال إشارات الفصوص الجانبية.

من التقنيات الأخرى المضادة للتشويش: الاستقطاب وقفزات التردد، والأخيرة تعبير عن تغيير التردد بتسلسل عشوائي يعهده المرسل والمستقبل فقط. يشكل التداخل حاليا معضلة للنطاق C-band الذي تستخدمه الأرصاد الجوية على موجة 5.4 جيغا هرتز مع تقنية الواي فاي.

تجهيز إشارة اللاسلكي

قياس المسافة

وقت العبور

هناك طريقة واحدة لقياس بعد الهدف وهي إرسال نبضة قصيرة من موجة لاسلكية (إشعاع كهرومغناطيسي) ثم حساب الوقت حتى عودتها من الهدف، وسرعة الموجة هي سرعة الضوء(186.000 ميل بالثانية) والمسافة تكون نصف الرحلة كلها (ذهابا وإيابا)، ويتطلب حساب هذه المسافات بدقة بعض الأجهزة المتطورة الدقيقة.

إن المستقبِل لا يعمل في لحظة إرسال الموجة والسبب هوجهاز المبدل التناوبي (بالإنجليزية: Duplexer)‏، وهويعمل على تناوب الكاشوف ما بين إرسال واستقبال بمعدل زمني محدد سلفا، ولفهم مسافة الهدف يقاس طول الموجة ويضرب بالسرعة ويقسم الحاصل على اثنين. أما الكشف على أهداف أقرب فيتطلب توافر موجات أقصر.

ومن العوامل التي تفرض استعمال المدى الأقصى، عودة النبضة من الهدف بلحظة إرسال نبضة أخرى، الأمر الذي يجعل المستقبِل لا يستطيع التمييز بين النبضات، وبهذه الحالة ينبغي إطالة المدى باستخدام وقت أطول بين النبضات أوما يسمى توقيت تكرار النبضات (بالإنجليزية: pulse repetition time)‏. المشكلة حتى هذان العاملان يميلان لأنقد يكونا متضادين، إذ ليس سهلا دمج موجتان إحداهما قصيرة المدى والأخرى طويلة بكاشوف واحد، والسبب حتى النبضات القصيرة المطلوبة عند الحد الأدنى للبث الجيد ذات طاقة ضعيفة، مما يقلل عدد الموجات العائدة وتكون الأهداف صعبة الكشف، ولتجنب ذلك تتم زيادة النبضات مرة أخرى لتقليل الحد الأعلى للمسافة، لهذا السبب فإن جميع كاشوف يستخدم نوع خاص من الإشارة. فالكواشف ذات المدى البعيد تستخدم نبضات طويلة ذات توقيت انتشار أطول، والكواشف ذات المدى القصير تستخدم نبضات قصيرة مع توقيت انتشار أقل، لتشكيل عدد من النبضات والتوقيت يسمى تردد النبضات المتكرر (بالإنجليزية: pulse repetition frequency)‏، وهوأحد الصفات المهمة للكاشوف. ومنذ حتى تطورت أنظمة الكواشف بحيث أصبح بإمكانها تغيير تردد النبضات المتكرر ومن ثم تغيير المدى، أصبحت الكواشف المتطورة أوالحديثة تطلق نبضتين بالضربة الواحدة، إحداهما للمسافات القصيرة، أي لحواليستة أميال، والأخرى لحوالي 60 ميل للمسافات الطويلة. يعتمد تحليل المسافة ومميزات الإشارة المستقبلة (مقارنة مع الإزعاج الآتي معها) بقوة على شكل النبضة. تكون النبضة عادة معدلة للحصول على كفاءة أفضل بتقنية تسمى انضغاط النبضات (بالإنجليزية: pulse compression)‏.

تعديل التردد

شكل آخر لقياس المسافة بالكاشوف يستند على تعديل التردد FM، ومقارنة التردد ما بين إشارتين أكثر دقة إلى حد بعيد (حتى بالأنظمة الرإدارية القديمة) من توقيت الموجة، عن طريق تغيير تردد الإشارات الراجعة ومقارنتها مع الأصلية ثم حساب الفرق بينهما. تستخدم هذه التقنية بكاشوف الموجة المتصلة وبالطائرات كذلك الأمر حيث يطلق عليه تسمية مقياس الارتفاع الراديوي. تكون إشارة الكاشوف الحاملة بتلك الأنظمة معتدلة التردد، أوتتخذ شكل موجة الجيب أوشكل سن المنشار لترددات الصوت، وهذه الإشارة ترسل بهوائي ويستقبلها هوائي آخر (وتلك الهوائيات تكون بالجانب السفلي من الطائرة) وتتم المقارنة بين الإشارات بشكل متواصل. بما حتى تردد الإشارة يتغير فالإشارة العائدة تكون مزاحة عن ترددها الأصلي، فمعدل الإزاحة يزداد حدثا ازدادت الفترة لعودة الإشارة، أي حدثا ازداد الفرق بالتردد حدثا كانت المسافة أطول. يعتبر نظام معالجة الموجة هنا مشابها لنظام كاشوف دوبلر.

قياس السرعة

السرعة هي فرق المسافة مع الزمن، لذلك فإن النظام الموجود لقياس المسافة يقترن مع سعة الذاكرة لفهم مكان وجود الهدف فيسهل عليه قياس السرعة. كانت الذاكرة بالقلم والمسطرة على الشاشة لاستخراج السرعة سابقا، أما الآن فالكاشوف الحديث يستخلص السرعة بكفاءة أفضل بواسطة الحاسوب. وإذا كانت معطيات المرسل متماسكة أي متطابقة المراحل، فسيكون هناك تأثير آخر لجعل قياسات السرعة فورية دون حاجة للذاكرة، وهوما يسمي بتأثير دوبلر. تستخدم هذه الأساسيات بالأنظمة الحديثة للكاشوف وتسمى "كاشوف دوبلر النبضي". تكون الإشارات العائدة من الهدف منحرفة عن التردد الأصلي خلال تأثير دوبلر مما يمكن حساب سرعة الجسم بالنسبة إلى الكاشوف. يمكن لتأثير دوبلر حتى يحدد السرعة النسبية للهدف خلال مدى البصر الخاص الممتد من الكاشوف للهدف فقط. فأي عنصر من سرعة المستهدفقد يكون عمودي على مدى البصر لا يمكن تحديده بكيفية تأثير دوبلر وحدها، ولكن يمكن تحديده بمتابعة اتجاه السمت للهدف، وهذا النظام الأخير يسمى "كاشوف الموجة المتصلة".

تقليل تأثيرات التداخل

يستخدم معالج الإشارة بالكاشوف لتقليل آثار التداخل، وذلك بالأنظمة التالية: بيان الأهداف المتحركة، كاشوف دوبلر، معالجات كشف الأهداف المتحركة، معالجة تكيف الزمن الفضائي، ثابت معدل الإنذارات الكاذبة، معالج التضاريس الرقمي الذي يستخدم في بيئات الموجات المزعجة، بالإضافة إلى أنه مرتبط بأهداف كاشوف المراقبة الثانوي.

هندسة الكاشوف

يحتوي نظام الكاشوف على العناصر التالية:

• المرسل: هوالذي يولد الإشارة اللاسلكية مع المذبذب مثل الماغنترون (وهوصمام إلكتروني مغناطيسي) والكليسترون الذي يتحكم بعمل الدورة بواسطة مغير الموجة.
• مرشد الموجة: وهومتصل بالمرسل والمستقبل.
• المبدل التناوبي: وهويعمل على تناوب الهوائي ما بين إرسال واستقبال.
• المستقبل: يعهد شكل الإشارة المستلمة أو(النبضة)، والمستقبلات المثالية تكون ذات مصفاة ملائمة.
• الجزء الإلكتروني الذي يهيمن على المنظومة والهوائي لأداء المسح الرإداري الذي تتطلبه البرمجيات.
• وصلة المستخدم.

تصميم الهوائي

تنتشر إشارة الموجة اللاسلكية التي تبث من الهوائي بجميع الجهات، كذلك فإن الهوائي الذي يستقبل الإشارات يستقبلها من جميع الجهات، وهذا ما يسبب للكواشف معضلة تحديد مسقط جسم الهدف. كانت الأنظمة القديمة تستخدم هوائي متعدد الاتجاهات للبث مع هوائيات استقبال محددة الاتجاه، ومثال على ذلك نظام "Chain Home"، الذي يستخدم هوائيان متعامدان للاستقبال، جميع هوائي بشاشة مختلفة، حيث يستقبل الهوائي المتعامد على جسم الهدف أعلى إشارات الموجات، ويستقبل الهوائي اللقاء له الإشارات الدنيا، عندها يستطيع العامل على الكاشوف حتى يعهد مكان الهدف بتحريك الهوائي، فيظهر جسم الهدف المطلوب بوضوح على الشاشة بينما تظهر الأجسام الأخرى بشكل بسيط. أحد أوجه القصور المهمة مع هذا النوع من الحلول هوحتى البث سيكون بجميع الاتجاهات، لذلك ستكون نسبة الطاقة المفحوصة من المكان المطلوب قليلة وبالتالي للحصول على كمية معقولة من الطاقة الآتية من الهدف يفضل حتىقد يكون هوائي الإرسال موجّه.

عاكس مكافئ المبتر

تستخدم الأنظمة الحديثة طبق ذا توجيه مكافئ المبتر لإنتاج حزمة بث قوية وطبق مماثل للمستقبل لها، مثل تلك الأنظمة تدمج ترددين بالهوائي المفرد للحصول على توجيه تلقائي، أوما يسمى "غلق الكاشوف".

أنواع المسح

• مسح أولي: يقوم الهوائي الرئيسي بإنتاج حزمة المسح، مثال:المسح الدائري والمسح النطاقي.
• مسح ثانوي: تقوم تغذية الهوائي بإنتاج حزمة المسح، مثال:المسح المخروطي، والمسح المبتر أحادي الاتجاه.
• مسح متقاطع أونخيلي: تنتج حزمة المسح من تحريك الهوائي مع عناصر تغذيته، وهذا المسح تعبير عن دمج المسحين الأولي والثانوي.

مرشد الموجة المخروم

استخدامه مثل استخدام العاكس مكافئ البتر، فهوائي مرشد الموجة المخروم ميكانيكي النقل وملائم لأنظمة مسح الأسطح الغير متابعة (بالإنجليزية: non-tracking surface scan systems)‏ حيث النمط العمودي يبقى ثابتا. يستخدم هذا المرشد بالسفن والمطارات وكواشف مراقبة الموانئ بسبب كلفته القليلة ومقاومته للرياح بشكل أكبر من الهوائي العاكس المكافئ.

المنظومة التدريجية

من أشكال الكواشف الأخرى ما يسمى بالمنظومة الرإدارية التدريجية، التي تستخدم مجموعة من الهوائيات المتشابهة مماثلة التباعد. وفي هذه المنظومة تكون الإشارة لكل هوائي منفردة، لذلك فإنها تكون قوية بالاتجاه المطلوب وملغية بالاتجاهات الأخرى، فإذا كانت تلك الهوائيات المنفردة على مستوى واحد والإشارة تغذي الهوائيات جميع على حدة في جميع فترة، فإن الإشارة ستكون قوية بالاتجاه العمودي للسطح المستوي. وبتغيير الشكل النسبي للإشارة المغذاة لكل هوائي فإن اتجاه الحزمة سيتحرك لأن اتجاه التداخل البناء سيتحرك، ولأن كاشوف المنظومة التدريجية لا يحتاج حركة للمسح فالحزمة يمكنها مسح آلاف الدرجات بالثانية الواحدة وبسرعة كافية للإشعاع وتتبع أهداف كثيرة، وتدير مدى واسع من البحث بكل فترة. يمكن تشغيل بعض الهوائيات وإطفائها ببساطة والحزمة يمكنها الانتشار للبحث والتضييق لمتابعة الهدف، أوتنشطر إلى رإدارين حقيقين أوأكثر حتى، ولكن الشعاع لا يمكن توجيهه بشكل فعال على زوايا صغيرة بأسطح المصفوفات، ولأجل تغطية شاملة فالمصفوفات المتعددة مطلوبة كلها. يقول الخبراء حتى التوزيع المثالي للمصفوفات هوعلى أوجه مثلث هرمي.

كانت كواشف المنظومة التدريجية تستخدم منذ حتى ظهر الكاشوف للمرة الأولى أيام الحرب العالمية الثانية، ولكن محدودية الأنظمة الإلكترونية أدت إلى خلل بالدقة. وهي حاليا تستخدم بالصواريخ الدفاعية، وهونظام الدرع الوقائي الموجود بالسفن وأنظمة صوارخ الباتريوت.

بما حتى أسعار البرمجيات والإلكترونيات هبطت، فإن ذلك النظام أضحى أكثر شمولية، فجميع أنظمة الكاشوف العسكرية الحديثة تقريبا تعتمد على المنظومة الرإدارية التدريجية، ومع ذلك لا تزال الهوائيات المتحركة التقليدية منتشرة على نطاق واسع والسبب هورخص الثمن، وهي موجودة بمراقبة الملاحة الجوية وكواشف الطائرات المدنية وغيرها.

هذا النظام له قيمة وأهمية بسبب أنه يمكنه تتبع أكثر من هدف. أول طائرة استخدمت هذا النظام هي بي-بي1 لانسر. وأول مقاتلة استخدمت تلك المنظومة الرإدارية (SBI-16 زاسلون) هي طائرات ميغ 31، وهي تعتبر إحدى أفضل أنظمة الرادار المحمولة جوا.

انظر أيضاً

• رادار الموجة المتصلة
• تقنية التخفي
• رادار دوبلر
• النظر لأسفل
• نظام رادار كولشوغا
• حساس كهروضوئي
• الضجيج المزيف
• مرشد الموجة
• هرتز
• تأثير دوبلر
• ميسترام

المصادر

المراجع

• Radartutorial
• Barrett, Dick, "All you ever wanted to know about British air defence radar". The Radar Pages. (History and details of various British radar systems)
• Buderi, "Telephone History: Radar History". Privateline.com. (Anecdotal account of the carriage of the world's first high power cavity magnetron from Britain to the US during WW2.)
• Ekco Radar WW2 Shadow Factory The secret development of British radar.
• ES310 "Introduction to Naval Weapons Engineering.". (Radar fundamentals section)
• Hollmann, Martin, "Radar Family Tree". Radar World.
• Penley, Bill, and Jonathan Penley, "Early Radar History - an Introduction". 2002.

وصلات خارجية

• أساسيات الرادار
• أرشيف من تاريخ الرادار
• خط الكترونية تعليمية عن الموجات الراديوية
• تاريخ الرادار
• تعريف تقنية الرادار
• كتاب مبادئ الرادار ، كتاب منهجي باللعة العربية، تأليف د. مؤتمن ميرغني