군용 레이더는 무엇을 기반으로 하나요?

Radar는 원래 "RadioDetection and Positioning"의 영어 약어였습니다. 레이더의 기본 임무는 관심 대상을 탐지하고 대상의 거리, 방향, 속도 및 기타 상태 매개변수를 결정하는 것입니다. 레이더는 주로 안테나, 송신기, 수신기(신호 처리기 포함), 디스플레이로 구성됩니다. 레이더 송신기는 충분한 전자기 에너지를 생성하고 이를 트랜시버 스위치를 통해 안테나로 전송합니다. 안테나는 이 전자기 에너지를 대기 중으로 방사하여 매우 좁은 방향으로 집중시켜 빔을 형성하고 전방으로 전파됩니다. 전자기파가 빔 내에서 표적을 만난 후 모든 방향을 따라 반사되고 전자기 에너지의 일부는 레이더 방향으로 다시 반사되어 레이더 안테나에 의해 포착됩니다. 안테나에서 얻은 에너지는 트랜시버 스위치를 통해 수신기로 전송되어 레이더 에코 신호를 형성합니다. 전자파는 전파되는 동안 전파 거리에 따라 감쇠하기 때문에 레이더 에코 신호는 매우 약하고 잡음에 거의 묻혀버립니다. 수신기는 약한 에코 신호를 증폭하고 신호 처리기에서 처리한 후 에코에 포함된 정보를 추출하여 디스플레이로 전송하여 대상의 거리, 방향, 속도 등을 표시합니다. 레이더는 표적의 거리를 판단하기 위해 전자파가 송신되는 시점부터 에코가 수신되는 시점까지의 지연 시간을 정확하게 측정합니다. 이 지연 시간은 송신기에서 전자파가 전파되는 시간입니다. 목표물, 그리고 목표물에서 다시 레이더 수신기로. 전자파의 전파 속도에 따라 표적의 거리는 다음과 같이 결정될 수 있습니다. S=CT/2 여기서 S: 표적 거리 T: 레이더에서 표적까지 전자파의 왕복 전파 시간 C: 빛의 속도 레이더가 결정합니다. 안테나의 지향성을 이용하여 목표물의 방향을 파악합니다. 레이더는 기계적 및 전기적 기능의 조합을 통해 레이더가 감지할 방향으로 안테나 요소를 지시합니다. 일단 목표물이 발견되면 레이더는 그 시점의 안테나 요소의 지향 각도, 즉 방향 각도를 읽습니다. 목표의. 2좌표 레이더는 표적의 방위각만 측정할 수 있는 반면, 3좌표 레이더는 방위각과 고도각만 측정할 수 있습니다. 표적의 이동 속도를 측정하는 것은 레이더의 중요한 기능입니다. 레이더 속도 측정은 물리학의 도플러 원리를 사용합니다. 표적과 레이더 사이에 상대적인 위치 이동이 있을 때 표적 에코의 주파수가 변경됩니다. 주파수의 변화를 도플러 주파수 편이라고 하며 일반적으로 표적의 상대 방사 속도를 결정하는 데 사용됩니다. 펄스 도플러 레이더와 같은 레이더는 속도를 측정하는 기능이 일반 레이더보다 훨씬 복잡합니다. 레이더의 전술적 지표에는 주로 동작 범위, 전력 범위, 거리 측정 해상도 및 정확도, 각도 측정 해상도 및 정확도, 속도 측정 해상도 및 정확도, 시스템 이동성 등이 포함됩니다. 그 중 행동범위란 레이더가 표적을 확실하게 탐지할 수 있는 거리를 말한다. 이는 레이더의 송신 전력과 안테나 구경의 곱에 따라 달라지며, 표적의 레이더 전자파 반사 능력(레이더 산란 단면적의 크기)과 같은 요인과 관련됩니다. 전력 범위는 최대 범위, 최소 범위, 최대 앙각, 최소 앙각 및 방위각 범위에 의해 결정되는 영역을 나타냅니다. 레이더에는 많은 기술적 지표와 매개변수가 있으며, 이는 레이더 시스템과 관련이 있습니다. 여기서는 전자 대책과 밀접하게 관련된 주요 매개변수에 대해서만 논의합니다. 레이더는 파형에 따라 주로 펄스 레이더와 연속파 레이더의 두 가지 범주로 나뉩니다. 현재 일반적으로 사용되는 레이더의 대부분은 펄스 레이더입니다. 기존의 펄스 레이더는 주기적으로 고주파 펄스를 방출합니다. 관련 매개변수는 펄스 반복 주기(펄스 반복 주파수), 펄스 폭 및 반송파 주파수입니다. 반송파 주파수는 펄스 내 신호의 고주파 발진 주파수이며 레이더의 작동 주파수라고도 합니다. 특정 방향으로 전자기 에너지를 수집하는 레이더 안테나의 능력은 빔 폭이 좁을수록 안테나의 지향성이 좋아집니다. 그러나 설계 및 제작 과정에서 레이더 안테나는 모든 에너지를 이상적인 빔 내에 집중시키는 것이 불가능하고, 다른 방향으로 에너지가 누출되는 문제가 있다. 에너지는 우리가 종종 메인 로브라고 생생하게 부르는 메인 빔에 집중되고, 사이드 로브는 다른 방향으로의 누출에 의해 형성됩니다. 넓은 공간을 커버하기 위해서는 안테나의 기계적 회전이나 전자적 제어를 통해 감지 영역 내에서 레이더 빔을 스캔해야 합니다. 요약하자면, 레이더의 기술 매개변수에는 주로 작동 주파수(파장), 펄스 반복 주파수, 펄스 폭, 송신 전력, 안테나 빔 폭, 안테나 빔 스캐닝 방법, 수신기 감도 등이 포함됩니다. 기술 매개변수는 레이더의 전술적 성능 및 지수 요구 사항을 기반으로 선택 및 설계되므로 해당 값은 레이더의 성능을 어느 정도 반영합니다. 예를 들어, 장거리 표적 탐지 능력을 향상시키기 위해 조기경보 레이더는 상대적으로 낮은 운용 주파수와 펄스 반복 주파수를 사용하는 반면, 항공기 레이더는 크기와 무게를 줄이기 위해 상대적으로 높은 운용 주파수와 펄스 반복 주파수를 사용한다. 이는 레이더의 기술적 변수를 알면 어느 정도 레이더의 종류를 식별할 수 있음을 보여준다. 레이더는 용도와 종류가 다양하고 분류 방법도 매우 복잡합니다. 레이더는 일반적으로 용도에 따라 조기경보레이더, 수색경보레이더, 무선고도레이더, 기상레이더, 항공교통관제레이더, 유도레이더, 포병조준레이더, 레이더신관, 전장감시레이더, 공중요격레이더 등으로 분류할 수 있다. , 항법 레이더, 충돌 방지 및 아군 레이더 등 레이더는 용도에 따라 분류되는 것 외에도 작동 시스템에 따라 구별될 수도 있습니다. 다음은 몇 가지 새로운 시스템 레이더에 대한 간략한 소개입니다. (Military Observation · warii.net) 이중/다중 기지 레이더 일반 레이더의 송신기와 수신기는 같은 장소에 설치되는 반면, 이중/다중 기지 레이더는 송신기와 수신기를 두 개 이상의 기지국에 멀리 떨어져 설치합니다. 위치는 지상, 공중 플랫폼 또는 우주 플랫폼일 수 있습니다.

스텔스기의 형상은 주로 입사된 레이더파가 레이더로 직접 반사되는 것을 방지하도록 설계되었기 때문에 이는 단일 기지 레이더에 매우 효과적입니다. 그러나 입사 레이더파는 모든 방향으로 반사되며, 반사파 중 일부는 항상 듀얼/멀티스태틱 레이더의 수신기 중 하나에 의해 수신됩니다. 미국 국방부는 1970년대부터 이중/다중 기지 레이더를 개발하고 테스트해 왔으며, 더 유명한 "Temple" 프로젝트는 이중 기지 레이더 연구를 위해 특별히 개발되었습니다. 지상, 송신기는 항공기에 설치되고 수신기는 지상에 설치되며 송신기와 수신기는 모두 고소 작업대에 설치됩니다. 러시아 방공군은 특정 스텔스 기능을 갖춘 항공기를 탐지하기 위해 이중 베이스 레이더를 사용했습니다. 영국은 1970년대 후반과 1980년대 초반에 주로 조기 경보 시스템용으로 바이스태틱 레이더를 개발하기 시작했습니다. 위상배열 레이더 우리는 잠자리의 각 눈이 많은 작은 눈으로 구성되어 있고 각각의 작은 눈이 완전한 이미지를 형성할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 이로 인해 잠자리가 볼 수 있는 범위가 인간의 눈보다 훨씬 더 넓어집니다. 마찬가지로, 위상 배열 레이더의 안테나 어레이도 다수의 방사 장치와 수신 장치(배열 요소라고 함)로 구성됩니다. 장치 수는 레이더의 기능과 관련이 있으며 그 범위는 수백에서 수만 개에 이릅니다. 이러한 장치는 평면에 규칙적으로 배열되어 배열 안테나를 형성합니다. 전자파 일관성의 원리를 이용하고 컴퓨터를 통해 각 방사 유닛에 공급되는 전류의 위상을 제어함으로써 빔의 방향을 바꾸어 주사할 수 있으므로 이를 전기적 주사라고 합니다. 방사 장치는 수신된 에코 신호를 호스트 컴퓨터로 전송하여 레이더의 표적 검색, 추적 및 측정을 완료합니다. 안테나 요소 외에도 각 안테나 장치에는 위상 시프터와 같은 필수 구성 요소도 있습니다. 서로 다른 발진기에는 위상 시프터를 통해 서로 다른 위상의 전류가 공급될 수 있으므로 공간에서 서로 다른 방향으로 빔을 방사할 수 있습니다. 안테나의 요소 수가 많을수록 빔이 공간에서 가질 수 있는 방향이 더 많아집니다. 이 레이더의 작동 기반은 위상 제어 배열 안테나이므로 "위상 배열"이라는 이름이 붙었습니다. 위상 배열 레이더의 장점: (1) 빔 방향이 유연하여 관성 없이 빠른 스캐닝과 높은 데이터 속도가 가능합니다. (2) 레이더는 동시에 여러 개의 독립적인 빔을 형성하여 검색, 식별, 추적, 안내 및 (3) 공역에서 수백 개의 표적을 동시에 모니터링하고 추적할 수 있는 큰 표적 용량 (4) 복잡한 표적 환경에 대한 강력한 적응성; 전고체 위상배열 레이더는 신뢰성이 높으며 소수의 부품이 고장나더라도 정상적으로 작동할 수 있습니다. 그러나 위상배열 레이더 장비는 복잡하고 가격이 비싸며, 빔 스캐닝 범위가 최대 스캐닝 각도 90°~120°로 제한되어 있습니다. 전방위 감시가 필요한 경우 3~4개의 안테나 어레이를 구성해야 합니다. 기계식 스캐닝 레이더와 비교하여 위상 배열 레이더는 더 유연한 스캐닝, 더 안정적인 성능, 더 강력한 간섭 방지 능력을 갖추고 있으며 전장 조건의 변화에 ​​신속하게 적응할 수 있습니다. 다기능 위상 배열 레이더는 지상 기반 장거리 조기 경보 시스템, 공중 및 선박 대공 방어 시스템, 항공기 및 선박 시스템, 총 위치 측정, 사격 범위 측정 등에 널리 사용되었습니다. 미국 "Patriot" 방공 시스템의 AN/MPQ-53 레이더, 함정용 "Aegis" 명령 및 통제 시스템의 레이더, B-1B 폭격기의 APQ-164 레이더 및 러시아 C의 다기능 레이더 -300 대공방어무기체계 등이 대표적인 위상배열 레이더이다. 마이크로일렉트로닉스 기술의 발전으로 고체 능동 위상 배열 레이더가 널리 사용되었으며 차세대 전술 대공 방어, 감시 및 사격 통제 레이더입니다. 광대역/초광대역 레이더 작동 주파수 대역이 매우 넓은 레이더를 광대역/초광대역 레이더라고 합니다. 스텔스 무기는 일반적으로 특정 대역에서 작동하는 레이더에는 효과적이지만, 넓은 대역을 커버하는 레이더에는 무력하다. 초광대역 레이더 전파에서 특정 주파수의 전자파에 의해 탐지될 가능성이 높다. 반면, 초광대역 레이더는 극도로 좁은 펄스를 방출하고 범위 분해능이 상당히 높아 작은 표적을 탐지할 수 있습니다. 미국은 현재 초광대역 레이더를 개발·시험 중이며, 이동 표적 표시 기술 연구를 완료했으며, 레이더 파형 시험을 실시할 예정이다. 합성 개구 레이더 합성 개구 레이더는 일반적으로 이동하는 항공 또는 우주 플랫폼에 설치됩니다. 레이더와 표적 사이의 상대적인 움직임을 사용하여 서로 다른 위치에서 레이더가 수신하는 표적 에코 신호를 일관되게 처리합니다. 공중에는 "큰" 레이더가 설치되어 작은 조리개 안테나가 높은 목표 방위각 해상도로 큰 조리개 안테나의 탐지 효과를 얻을 수 있으며 펄스 압축 기술을 적용하면 높은 거리 해상도도 얻을 수 있습니다. 스텔스 대상을 탐지할 수 있습니다. 합성 개구 레이더는 전장 정찰, 사격 통제, 유도, 항법, 자원 조사, 지도 측량, 해양 감시, 환경 원격 감지 등과 같은 군사 및 민간 분야에서 널리 사용됩니다. 미국 합동 감시 및 표적 공격 레이더 시스템 항공기에는 새로운 AN/APY3 X-밴드 다기능 합성 개구 레이더가 설치되어 있습니다. 영국, 독일, 이탈리아가 공동으로 개발한 "토네이도" 공격 항공기가 합성 개구 레이더를 테스트하고 있습니다. 밀리미터파 레이더 밀리미터파 대역에서 작동하는 레이더를 밀리미터파 레이더라고 합니다. 좁은 안테나 빔, 고해상도, 넓은 주파수 대역폭, 강력한 간섭 방지 능력 등의 특성을 갖는 동시에 현재의 스텔스 기술이 싸울 수 있는 대역 밖에서 작동하므로 스텔스 대상을 탐지할 수 있습니다. 밀리미터파 레이더도 기능을 갖추고 있으며 특히 대공 방어, 지상 전투 및 스마트 무기에 적합하며 디버깅 분야에서 다양한 국가의 주목을 받았습니다. 예를 들어, 미국의 "패트리어트(Patriot)" 대공 미사일에는 밀리미터파 레이더 시커가 장착되어 있으며 현재 더 발전된 밀리미터파 시커를 개발 중입니다. 러시아는 이미 연속파 출력을 갖춘 밀리미터파 레이더를 보유하고 있습니다. 10kW의 전력; 영국, 프랑스 등. 국가의 방공 시스템 중 일부는 밀리미터파 레이더도 사용합니다.

적외선 및 가시광선 대역에서 작동하는 LiDAR 레이더를 LiDAR라고 합니다. 레이저 송신기, 광 수신기, 턴테이블 및 정보 처리 시스템으로 구성됩니다. 레이저는 전기 펄스를 광 펄스로 변환하여 전송합니다. 그런 다음 광 수신기는 대상에서 반사된 광 펄스를 전기 펄스로 변환하여 보냅니다. 디스플레이에 표시합니다. 스텔스 무기는 일반적으로 마이크로파 레이더를 겨냥하므로 LiDAR는 LiDAR의 좁은 빔, 우수한 방향성, 높은 측정 정확도 및 높은 해상도와 결합하여 스텔스 대상이 수행하는 "트릭"을 쉽게 "투명"할 수 있으므로 보이지 않는 대상을 효과적으로 탐지할 수 있습니다. . Lidar는 주로 표적 거리 측정, 우주 표적 랑데뷰 측정, 표적 정밀 추적 및 조준, 표적 영상 인식, 항법, 정밀 유도, 종합 사격 통제, 헬리콥터 충돌 회피, 화학전 에이전트 모니터링, 지역 풍장 측정, 물 표적 탐지 등 미국 국방부는 표적 탐지 및 식별을 위한 라이다 기술을 개발 중이며, 주로 위장한 나무에 있는 표적을 탐지하는 전방/하향 라이다 시험을 진행해왔다. 프랑스와 독일은 LiDAR를 활용해 헬리콥터 탐지 및 식별에 관한 공동 연구를 활발히 진행하고 있습니다.