Rádiólokátor

Nagy hatótávolságú rádiólokátor antennája

Pave Pawstípusú korai rakétariasztó lokátor

Hidegfrontmeteorológiai radarindikátorán

AKőris-hegyiRadarállomás 1993 decemberében. A forgó lokátor a gömbszerű burkolaton belül van, amely a rádióhullámokat átengedi.

Arádiólokátor,rövidebbenradar(radiodetectionandranging,magyarulrádióérzékelés és távmérés) olyan berendezés, mely az általa kisugárzottrádióhullámok(3 MHz – 110 GHzfrekvencia,100 m – 2,7 mmhullámhossz) visszaverődésének érzékelése alapján különféle tárgyak helyét tudja megállapítani. Elterjedten alkalmazzák a repülésben, a hajózásban, a haditechnikában, a meteorológiában, valamint számos más területen. Az adó és a vevő jellemzően, de nem mindig, egy berendezésbe van építve.

Az első rádiólokátorokat az1930-as évekbenkezdték rendszerbe állítani, amásodik világháborúbanmár elterjedten alkalmazták, elsősorban alégvédelmifeladatokra, főlegAngliábanésNémetországban.Magyarországon a háború alattBay ZoltánazEgyesült Izzóbanfejlesztett rádiólokátort, ennek segítségével 1944-ben már képes volt hatékonyan észlelni az ellenséges repülőgépeket,1946-ban, alig egy hónappal egy amerikai kutatócsoport után (de sokkal nehezebb körülmények között dolgozva), a világon másodikként sikerült aHoldrólvisszaverődést érzékelnie.

A radarok funkció szerinti csoportosítása

• Felderítőradar
• Meteorológiai radar
• Térképező radar
• Távolságmérő radar
• Magasságmérő radar
• Sebességmérő radar

A „tolatóradar” helytelen kifejezés, ugyanis ez az eszköz nem rádióhullámmal, hanemultrahanggalműködik.

Hullámsávok

Az elektromágneses hullámok spektruma 10²⁴Hz-ig terjed. Ez a nagyon nagy tartomány a különböző fizikai tulajdonságok miatt különböző altartományokra oszlik. A frekvenciák különböző tartományokra való felosztását korábban történelmileg kialakult és mára elavult kritériumok szerint mérték, így a frekvenciasávok új osztályozása jött létre. Ezt az új osztályozást nemzetközileg még nem sikerült teljesen kialakítani. A hagyományos frekvenciasáv-megjelölést még mindig gyakran használják a szakirodalomban. A NATO-ban az új felosztást használják.

Ezért jelenleg két érvényes frekvenciasáv-kijelölési rendszer létezik. AzIEEEazt a kijelölési rendszert részesíti előnyben, amely történelmileg keletkezett, és amelynek szándékosan rendszertelen elosztása a sávmegjelöléshez részben a 2. világháború idejéből származik. Kiválasztása eredetileg a használt frekvenciák titokban tartására irányult.

Radar-frekvenciák hullámsávjaiIEEEszabvány szerint

Band designation	Frequency range	Az elnevezés magarázata	Jellemző alkalmazások
HF	0,003 to 0,03 GHz	HighFrequency - magas frekvenzia	Nagy hatótávolságú, látóhatáron túli radarok. Viszonylag pontatlan irányszög mérést tesz csak lehetővé. A világ első légvédelmi radar rendszere a britChain Homeis ebben a frekvencia tartományban működött.
VHF	0.03 to 0,3 GHz	VeryHighFrequency - nagyon magas frekvencia
UHF	0,3 - 1 GHz	Ultra-HighFrequency - ultra-magas frekvencia	Nagy hatótávolságú, korai előrejelző katonai radarok alkalmazzák, emellett régészetben használatosföldradarokis alkalmazzák ezt a frekvencia tartományt.
L	1 - 2 GHz	Long wave - hosszú hullámú	Nagy hatótávolságú, légtérfigyelő katonai radarok alkalmazzák jellemzően 400 km-ig, de föld görbülete miatt a gyakorlati hatótávolság a lényegesen kisebb ezeknek a radaroknak.
S	2 - 4 GHz	Short wave - rövid hullámú	Légtérmegfigyelő és időjárás radarok alkalmazzák jellemzően, nagy impulzusteljesítményt igényelnek a nagy hatótávolság eléréséhez
C	4 - 8 GHz	Compromise between S and X - kompromisszum a S és X sáv között	Ezt a frekvenciasávhoz rövid és közepes hatótávolságú mobil katonai harctéri radarokat használják. Az antennáik elég kicsik ahhoz, hogy könnyen mozgathatóak legyenek és nagy pontosságot biztosítanak a fegyverek vezérléséhez. Az időjárási jelenségek befolyása nagyon nagy, ezért a katonai radarkészleteket általában körpolarizációs antennákkal látják el. Ebben a frekvenciatartományban a legtöbb időjárási radar mérsékelt éghajlati körülmények között használható.
X	8 - 12 GHz	A második világháborúban tűzvezetésre használták, ezért azXjelzés a "célkeresztre" utal.	8 és 12 GHz között a hullámhossz és az antennaméret aránya kedvezőbb. Viszonylag kis antennákkal kellő szögpontosság érhető el, ami kedvez a katonai felhasználásnak légvédelmi radarként. Másrészt az X-sávú tűzvezető radarrendszerek antennái, amelyek a hullámhosszhoz képest nagyon nagyok, még mindig elég "kezelhető" méretűek ahhoz, hogy bevethetőnek tekintsék őket. Ezt a frekvenciasávot főleg polgári és katonai alkalmazásokban használják, légtérellenőrzési és légvédelmi valamint tengeri navigációs radarrendszerekhez. A kicsi, olcsó és gyorsan forgó antennák elegendő hatótávolságot kínálnak nagyon jó pontossággal. Az antennák egyszerű slot radiátorként vagy patch antennaként is felszerelhetők. Ez a frekvenciasáv népszerű a szintetikus apertúra radaron (SAR) alapuló űrben vagy légi képalkotó radarok esetében is, katonai elektronikus hírszerzés és polgári földrajzi térképezés céljából. Az Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) speciális alkalmazása az óceánok megfigyelése a környezetszennyezés megelőzése érdekében is használható
Ku	12 - 18 GHz	Kurz-under - "rövid alatti"	Többnyire légvédelmi feladatkörű radarok alkalmazzák, jellemzően célkövetésre és tűzvezetésre
K	18 - 27 GHz	Kurz - németül rövidet jelent	Viszonylag kis hatótávolságú, de nagy felbontású radarképet biztosít. Jellemző alkalmazás: repterek légterének megfigyelése, a földön mozgó tárgyak értékelése
Ka	27 - 40 GHz	Kurz-above - "rövid feletti"
V	40 - 75 GHz		Csupán néhány tízméteres hatótávolság érhető el ilyen hullámsávú radarokkal, így gyakorlati alkalmazhatósága nagyon korlátozott
W	75 - 110 GHz		Kis hatótávolságú civil radarok, például autók tolató radarjai, vészfékező rendszerei alkalmazzák
mmvagyG	110 - 300 GHz	Millimeteres hullámsáv

ANATO-n belül egy újabb frekvenciasáv-besorolást alkalmaznak. Sávhatárai a különböző frekvenciatartományokban a technológiákhoz és mérési lehetőségekhez igazodnak. Szinte logaritmikus eloszlásúak, és a rendszer nyitott a magas frekvenciákra. Ebben a rendszerben a jövőben könnyen meghatározhatók további frekvenciasávok a terahertz tartományig. Ez a jelölési rendszer is katonai eredetű, és az elektronikus hadviselés sávfelosztása is egyben, amelyben végre lényeges helyet foglalnak el a radarberendezések.

Radaregyenlet

A vevőantennára visszaérkező teljesítményt(P_r)a radaregyenlet adja meg:

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

ahol

• P_t= kisugárzott teljesítmény
• G_t= az adóantenna nyeresége (gain)
• A_r= a vevőantenna effektív apertúrája (felülete)
• σ= a célradarkeresztmetszete(szórási együtthatója)
• F= terjedési tényező
• R_t= az adó és a cél távolsága
• R_r= a vevő és a cél távolsága

Abban az esetben ha az adó és a vevő (közös) ugyanott található,R_t=R_rés aR_t²R_r² kifejezés helyettesíthetőR⁴-nel, aholRa távolság.

Így az eredmény:

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

Ez azt mutatja, hogy a visszaérkező jel a távolság negyedik hatványával csökken, ami azt jelenti, hogy a visszavert teljesítmény távoli tárgyak (célok) esetében nagyon-nagyon kis értékű lesz.

A fenti egyenletF= 1 egyszerűsítésevákuumravonatkozik, ahol nincs interferencia. A terjedési tényező szolgál magyarázatul a többutas terjedésre, az árnyékolásra és függ a környezet minden egyes részletétől. A valóságban a Path veszteségeket (pathloss) hatásokat is figyelembe kell venni.

A radar és a szonár közötti különbség

Míg a radar rádióhullámok (3 MHz – 110 GHz frekvencia, 100 m – 2,7 mm hullámhossz) visszaverődésének érzékelése alapján működik, addig aszonárhanghullámokat alkalmaz.

Az első lokátorok Magyarországon

A magyar hadvezetés 1942-ben felállította aBay-csoportot, amely német technikával és saját fejlesztésű eszközökkel vette ki a részét az ország légvédelméből.Német részről a Freya és a Würzburg-Riese lokátorokat használták, Magyarország aTungsramáltal gyártott adócsöveket szállította.AzAmerikai Egyesült Államokbanekkor fejlesztették a reflex-klisztront és amagnetront,amelyek a centiméteres hullámok tartományában is képesek voltak működni. A magyar adócsövek triódák voltak, és az egy méternél rövidebb hullámhosszak tartományában voltak üzemképesek. A Hold-radar kísérlet idején például az 55 cm-es hullámhosszon működő eszköz volt sikeres (kb. 540 MHz).

Az elsőként kifejlesztettEC 10315-20 W teljesítményre volt képes (impulzus üzemben 1-2 kW-ra). 1943-ban már aDunánhaladó uszályokat képesek voltak észlelni vele. AzEC 108impulzus üzemben 10 kW teljesítményre volt képes. Ekkor a magyar rádiólokátor már azAlpokhegyeit is észlelte. Első felállítási helye – aJános-hegy– nem volt alkalmas, ekkorSárimellé települtek át. Második lokátorukJászkisérenvadászrepülő-felderítőként üzemelt. A magyar rádiólokátor hatóköre nagyobb volt 60 kilométernél.A Bay-csoport legfontosabb munkatársai ekkorPapp György,Simonyi Károly,Winter Ernő,Budincsevits Andor,Dallos Györgyvoltak. Ebben a körben ismertette a Hold-radarvisszahang ötletét Bay még 1944 márciusában. Anyilas hatalomátvételután a termelést leállították; a gépeket és a munkatársakat nyugatra szállították. 1944 telén a dunai jeges ár is elpusztította a maradék berendezéseket. Szerencsére a radarkísérleti munkákhoz szükséges eszközök a gyár kutatólaboratóriumában voltak.

Az első elektroncsövek Rimlock foglalattal, rács- és anódsapkával készültek (a rácsfeszültség is elérte a 2000 V-ot). Ekkor alkalmaztak első ízben tórium-oxidos katódot (oxikatód). A Hold radar kísérlethez használt OQQ 500/3000 elektroncsőkosaras foglalattal készült.

A fejlesztések aVáci útikísérleti laboratóriumban folytak, nem minden nehézség nélkül. 1944. július 3-án a gyárudvaron felsorakoztatták a még ott dolgozó 400zsidószármazású dolgozót, akiket aJózsefvárosi pályaudvarrahurcoltak. Bay és Jankovich a német adócső-programra hivatkozva annyit tudott elérni, hogy 13 mérnököt visszatarthattak. Közülük is kettő lemaradt a névjegyzékből (Viola Gyula és Kentzler Ödön). Ők tovább dolgozhattak az adócső programon; azonban a névsorolvasásnál mások nevét használva azonosították magukat. Erről az életmentő trükkről Bay Zoltánon kívül gyakorlatilag senki sem tudott.

A gyárnak azt a részét, amely aháborúután még megmaradt, másodszor is sikerült megmenteni. Bay közbenjárásáraszovjetadócsöveket kezdtek gyártani; sajnos, nem sokáig. AHold-radar-kísérletidejére ezeket a gépeket is elszállították, és ekkor valóban csak a kísérleti üzem maradt meg.

A háború után Bay kijutottAmerikába,és ott ismerte meg aJohn H. De Wittezredes által alkalmazottmagnetront,amellyel ott is sikeres Hold-visszhang kísérletet végeztek, de a centiméteres hullámhosszak tartományában. DeWitt további előnyben volt Bayjal szemben; az amerikaiaknak ugyanis volt kristályoszcillátoruk.

A lokátor fejlesztésének munkatársai

Maga Bay Zoltán aMűszaki Egyetemrőlkerült át az Egyesült Izzóhoz. Munkatársai a Műegyetem és azELTEoktatói, fizikusok és mérnökök voltak:

Adókészülék a mikrohullámú rezgőkörökkel	Szepesi Zoltán
Impulzusgenerátor	Papp György,Sólyi Antal,Magó Kálmán
Adócső és a keverő diódák	Winter Ernő, Budencsevits Andor
Vevőkészülék	Dallos György
Katódsugárcső áramkörei	Papp György, Magó Kálmán
Parabolikus reflektor és az iránymérés	Simonyi Károly

Kapcsolódó szócikkek

• Radarkeresztmetszet
• Lokátor
• Radarreflektor
• Hangtükör
• Fázisvezérelt antennarács
• Szintetikus apertúrájú rádiólokátor
• SLAR
• Radar frekvenciasávok

Források

AWikimédia CommonstartalmazRádiólokátortémájú médiaállományokat.

• Radar Principles (alapok)
• MH 54. Veszprém Légtérellenőrző Ezred
• Csekő Árpád: Árvíz- és belvízfelmérés radar felvételekkel– Geodézia és Kartográfia 2003/02
• Petrik Ottó: A műholdas radar-interferometria alkalmazásának korlátai a felszín deformációjának vizsgálatában– Geodézia és Kartográfia 2007/05
• Petrik Ottó: Műholdas radar-interferometria hazai alkalmazása: felszínsüllyedés-vizsgálat Debrecen környékén– Geodézia és Kartográfia 2007/03