رادار

الرادار هو نظام يستخدم الموجات الراديوية لتحديد المسافة ( المدى ) والاتجاه ( زوايا السمت والارتفاع ) والسرعة الشعاعية للأشياء بالنسبة للموقع. إنها طريقة تحديد راديوية [ ^1] تستخدم للكشف عن وتتبع الطائرات والسفن والمركبات الفضائية والصواريخ الموجهة والمركبات الآلية ورسم خرائط لتكوينات الطقس والتضاريس .

يتكون نظام الرادار من جهاز إرسال ينتج موجات كهرومغناطيسية في مجال الراديو أو الموجات الدقيقة ، وهوائي إرسال ، وهوائي استقبال (غالبًا ما يستخدم نفس الهوائي للإرسال والاستقبال) وجهاز استقبال ومعالج لتحديد خصائص الأشياء. تنعكس الموجات الراديوية (النبضية أو المستمرة) من جهاز الإرسال عن الأشياء وتعود إلى جهاز الاستقبال، مما يعطي معلومات حول مواقع الأشياء وسرعاتها.

تم تطوير الرادار سرًا للاستخدام العسكري من قبل العديد من البلدان في الفترة التي سبقت وأثناء الحرب العالمية الثانية . كان أحد التطورات الرئيسية هو المغنطرون التجويف في المملكة المتحدة ، والذي سمح بإنشاء أنظمة صغيرة نسبيًا بدقة أقل من متر. تم صياغة مصطلح RADAR في عام 1940 من قبل البحرية الأمريكية كاختصار لـ "الكشف عن الراديو وتحديد المدى". ^{[2] [3] [4] [5] [6]} ومنذ ذلك الحين دخل مصطلح الرادار إلى اللغة الإنجليزية ولغات أخرى كاختصار، وهو اسم شائع، يفقد كل الأحرف الكبيرة .

الاستخدامات الحديثة للرادار متنوعة للغاية، بما في ذلك التحكم في حركة المرور الجوية والبرية، وعلم الفلك الراداري ، وأنظمة الدفاع الجوي ، وأنظمة مكافحة الصواريخ ، والرادارات البحرية لتحديد المعالم والسفن الأخرى، وأنظمة منع تصادم الطائرات، وأنظمة مراقبة المحيطات ، وأنظمة مراقبة الفضاء الخارجي والالتقاء ، ومراقبة هطول الأمطار ، والاستشعار عن بعد بالرادار ، وأنظمة قياس الارتفاع والتحكم في الطيران ، وأنظمة تحديد موقع هدف الصواريخ الموجهة ، والسيارات ذاتية القيادة ، والرادار الأرضي للملاحظات الجيولوجية. تستخدم أنظمة الرادار الحديثة عالية التقنية معالجة الإشارات الرقمية والتعلم الآلي وهي قادرة على استخراج معلومات مفيدة من مستويات الضوضاء العالية جدًا .

تستخدم الأنظمة الأخرى المشابهة للرادار أجزاء أخرى من الطيف الكهرومغناطيسي . ومن الأمثلة على ذلك الليدار ، الذي يستخدم بشكل أساسي ضوء الأشعة تحت الحمراء من الليزر بدلاً من الموجات الراديوية. ومع ظهور المركبات ذاتية القيادة، من المتوقع أن يساعد الرادار المنصة الآلية على مراقبة بيئتها، وبالتالي منع الحوادث غير المرغوب فيها. ^[7]

في وقت مبكر من عام 1886، أظهر الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز أن الموجات الراديوية يمكن أن تنعكس من الأجسام الصلبة. في عام 1895، طور ألكسندر بوبوف ، مدرس الفيزياء في مدرسة البحرية الإمبراطورية الروسية في كرونشتادت ، جهازًا يستخدم أنبوبًا متماسكًا للكشف عن ضربات البرق البعيدة. في العام التالي، أضاف جهاز إرسال فجوة الشرارة . في عام 1897، أثناء اختبار هذا الجهاز للتواصل بين سفينتين في بحر البلطيق ، لاحظ نبضة تداخل ناجمة عن مرور سفينة ثالثة. كتب بوبوف في تقريره أنه يمكن استخدام هذه الظاهرة للكشف عن الأجسام، لكنه لم يفعل شيئًا آخر مع هذه الملاحظة. ^[8]

كان المخترع الألماني كريستيان هولسماير أول من استخدم الموجات الراديوية للكشف عن "وجود أجسام معدنية بعيدة". في عام 1904، أثبت جدوى اكتشاف سفينة في ضباب كثيف، ولكن ليس مسافتها من جهاز الإرسال. ^[9] حصل على براءة اختراع ^[10] لجهاز الكشف الخاص به في أبريل 1904 وبراءة اختراع لاحقًا ^[11] لتعديل ذي صلة لتقدير المسافة إلى السفينة. كما حصل على براءة اختراع بريطانية في 23 سبتمبر 1904 ^[12] لنظام رادار كامل، أطلق عليه اسم منظار التلسكوب . كان يعمل بطول موجي 50 سم وتم إنشاء إشارة الرادار النبضية عبر فجوة شرارة. استخدم نظامه بالفعل إعداد الهوائي الكلاسيكي لهوائي البوق مع عاكس مكافئ وتم تقديمه إلى المسؤولين العسكريين الألمان في اختبارات عملية في كولونيا وميناء روتردام ولكن تم رفضه. ^[13]

في عام 1915، استخدم روبرت واتسون وات تقنية الراديو لتوفير تحذير مسبق من العواصف الرعدية للطيارين ^{[14] [15]} وخلال عشرينيات القرن العشرين، قاد مؤسسة الأبحاث في المملكة المتحدة لتحقيق العديد من التطورات باستخدام تقنيات الراديو، بما في ذلك فحص الغلاف الأيوني واكتشاف البرق على مسافات طويلة. ومن خلال تجاربه على البرق، أصبح واتسون وات خبيرًا في استخدام تحديد اتجاه الراديو قبل أن يحول استفساره إلى إرسال الموجات القصيرة . وفي حاجة إلى جهاز استقبال مناسب لمثل هذه الدراسات، أخبر "الولد الجديد" أرنولد فريدريك ويلكنز بإجراء مراجعة شاملة لوحدات الموجات القصيرة المتاحة. سيختار ويلكنز نموذجًا لمكتب البريد العام بعد ملاحظة وصف دليله لتأثير "التلاشي" (المصطلح الشائع للتداخل في ذلك الوقت) عندما تحلق الطائرات في الأعلى.

من خلال وضع جهاز إرسال وجهاز استقبال على جانبي نهر بوتوماك في عام 1922، اكتشف الباحثان في البحرية الأمريكية أ. هويت تايلور وليو سي يونج أن السفن المارة عبر مسار الشعاع تسببت في تلاشي الإشارة المستقبلة وظهورها. قدم تايلور تقريرًا، اقترح فيه أنه يمكن استخدام هذه الظاهرة للكشف عن وجود السفن في ظروف الرؤية المنخفضة، لكن البحرية لم تواصل العمل على الفور. بعد ثماني سنوات، لاحظ لورانس أ. هايلاند في مختبر الأبحاث البحرية (NRL) تأثيرات تلاشي مماثلة من الطائرات المارة؛ أدى هذا الكشف إلى تقديم طلب براءة اختراع ^[16] بالإضافة إلى اقتراح لإجراء المزيد من الأبحاث المكثفة حول إشارات صدى الراديو من الأهداف المتحركة في NRL، حيث كان تايلور ويونج متمركزين في ذلك الوقت. ^[17]

وبالمثل، في المملكة المتحدة، حصل إل إس ألدر على براءة اختراع مؤقتة سرية للرادار البحري في عام 1928. ^{[18] طور} دبليو إيه إس بوتمنت وبي إي بولارد وحدة اختبار لوحة توصيل تعمل على تردد 50 سم (600 ميجا هرتز) وتستخدم التعديل النبضي الذي أعطى نتائج مختبرية ناجحة. في يناير 1931، تم إدخال وصف للجهاز في كتاب الاختراعات الذي يحتفظ به المهندسون الملكيون. هذا هو أول سجل رسمي في بريطانيا العظمى للتكنولوجيا التي تم استخدامها في الدفاع الساحلي وتم دمجها في Chain Home باسم Chain Home (low) . ^{[19] [20]}

قبل الحرب العالمية الثانية ، قام باحثون في المملكة المتحدة وفرنسا وألمانيا وإيطاليا واليابان وهولندا والاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة، بشكل مستقل وفي سرية تامة، بتطوير تقنيات أدت إلى النسخة الحديثة من الرادار. وتبعت أستراليا وكندا ونيوزيلندا وجنوب إفريقيا تطوير الرادار في بريطانيا العظمى قبل الحرب، كما أنتجت المجر والسويد تقنية الرادار الخاصة بهما أثناء الحرب. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في فرنسا عام 1934، وبعد دراسات منهجية على المغنطرون ذي الأنود المنقسم ، بدأ فرع الأبحاث التابع لشركة التلغراف العامة بدون سلك (CSF) برئاسة موريس بونتي مع هنري جوتون وسيلفان بيرلين وم. هوجون، في تطوير جهاز راديو لتحديد العوائق، وتم تركيب جوانب منه على متن السفينة نورماندي في عام 1935. ^{[21] [22]}

خلال نفس الفترة، أنتج المهندس العسكري السوفييتي بي كيه أوشيبكوف ، بالتعاون مع معهد لينينغراد الكهروتقني ، جهازًا تجريبيًا، رابيد، قادرًا على اكتشاف طائرة على بعد 3 كم من جهاز الاستقبال. ^[23] أنتج السوفييت أول رادارات الإنتاج الضخم RUS-1 وRUS-2 Redut في عام 1939 ولكن تباطأ التطوير الإضافي بعد اعتقال أوشيبكوف وحكم جولاج اللاحق عليه . في المجموع، تم إنتاج 607 محطة ريدوت فقط خلال الحرب. دخل أول رادار روسي محمول جواً، Gneiss-2 ، الخدمة في يونيو 1943 على قاذفات الغوص Pe-2 . تم إنتاج أكثر من 230 محطة Gneiss-2 بحلول نهاية عام 1944. ^[24] ومع ذلك، تميزت الأنظمة الفرنسية والسوفيتية بتشغيل الموجة المستمرة التي لم توفر الأداء الكامل المرادف في النهاية لأنظمة الرادار الحديثة.

تطور الرادار الكامل كنظام نبضي، وتم عرض أول جهاز ابتدائي من هذا القبيل في ديسمبر 1934 بواسطة الأمريكي روبرت م. بيج ، الذي كان يعمل في مختبر الأبحاث البحرية . ^[25] في العام التالي، اختبر جيش الولايات المتحدة بنجاح رادارًا بدائيًا من سطح إلى سطح لتوجيه كشافات البطاريات الساحلية في الليل. ^[26] تبع هذا التصميم نظام نبضي تم عرضه في مايو 1935 بواسطة رودولف كوهنولد وشركة GEMA  [de] في ألمانيا ثم نظام آخر في يونيو 1935 بواسطة فريق وزارة الطيران بقيادة روبرت واتسون وات في بريطانيا العظمى.

في عام 1935، طُلب من واتسون وات الحكم على التقارير الأخيرة عن شعاع الموت الألماني القائم على الراديو ، وسلّم الطلب إلى ويلكينز. أعاد ويلكينز مجموعة من الحسابات التي توضح أن النظام مستحيل في الأساس. عندما سأل واتسون وات بعد ذلك عما قد يفعله مثل هذا النظام، تذكر ويلكينز التقرير السابق حول الطائرات التي تسبب تداخلًا لاسلكيًا. أدى هذا الكشف إلى تجربة دافنتري في 26 فبراير 1935، باستخدام جهاز إرسال الموجات القصيرة القوي من هيئة الإذاعة البريطانية كمصدر وإعداد جهاز استقبال GPO الخاص بهم في حقل بينما كانت قاذفة تحلق حول الموقع. عندما تم اكتشاف الطائرة بوضوح، أعجب هيو داودينج ، عضو القوات الجوية للإمداد والبحث ، بإمكانيات نظامهم وتم توفير الأموال على الفور لمزيد من التطوير التشغيلي. ^[27] حصل فريق واتسون وات على براءة اختراع للجهاز في براءة اختراع GB593017. ^{[28] [29] [30]}

توسع تطوير الرادار بشكل كبير في الأول من سبتمبر عام 1936، عندما أصبح واتسون وات مشرفًا على منشأة جديدة تابعة لوزارة الطيران البريطانية ، محطة أبحاث باودسي الواقعة في باودسي مانور ، بالقرب من فيليكسستو، سوفولك. أسفر العمل هناك عن تصميم وتركيب محطات الكشف عن الطائرات وتتبعها والتي تسمى " Chain Home " على طول السواحل الشرقية والجنوبية لإنجلترا في الوقت المناسب لاندلاع الحرب العالمية الثانية عام 1939. قدم هذا النظام المعلومات المسبقة الحيوية التي ساعدت سلاح الجو الملكي على الفوز بمعركة بريطانيا ؛ بدونها، كانت أعداد كبيرة من الطائرات المقاتلة، التي لم تكن متاحة لبريطانيا العظمى، لتحتاج دائمًا إلى أن تكون في الجو للاستجابة بسرعة. شكل الرادار جزءًا من " نظام داودينج " لجمع التقارير عن طائرات العدو وتنسيق الاستجابة.

وبعد الحصول على كل التمويل المطلوب ودعم التطوير، أنتج الفريق أنظمة رادار عاملة في عام 1935 وبدأ في النشر. وبحلول عام 1936، كانت أول خمسة أنظمة من سلسلة المنزل (CH) جاهزة للتشغيل وبحلول عام 1940 امتدت عبر المملكة المتحدة بأكملها بما في ذلك أيرلندا الشمالية. وحتى وفقًا لمعايير العصر، كانت سلسلة المنزل بدائية؛ فبدلاً من البث والاستقبال من هوائي موجه، كانت سلسلة المنزل تبث إشارة تضيء المنطقة بأكملها أمامها، ثم تستخدم أحد أجهزة تحديد الاتجاه اللاسلكية الخاصة بشركة واتسون وات لتحديد اتجاه الأصداء المرتدة. تعني هذه الحقيقة أن أجهزة إرسال سلسلة المنزل يجب أن تكون أقوى بكثير وأن يكون لديها هوائيات أفضل من الأنظمة المنافسة ولكنها سمحت بتقديمها السريع باستخدام التقنيات الموجودة.

كان أحد التطورات الرئيسية هو المغنطرون التجويف في المملكة المتحدة، والذي سمح بإنشاء أنظمة صغيرة نسبيًا بدقة أقل من المتر. شاركت بريطانيا التكنولوجيا مع الولايات المتحدة أثناء مهمة تيزارد عام 1940. ^{[31] [32]}

في أبريل 1940، أظهرت مجلة Popular Science مثالاً لوحدة رادار تستخدم براءة اختراع Watson-Watt في مقال عن الدفاع الجوي. ^[33] أيضًا، في أواخر عام 1941، نشرت مجلة Popular Mechanics مقالاً تكهن فيه عالم أمريكي بنظام الإنذار المبكر البريطاني على الساحل الشرقي الإنجليزي واقترب من ماهيته وكيف يعمل. ^{[34] تم إرسال Watson-Watt إلى الولايات المتحدة في عام 1941 لتقديم المشورة بشأن الدفاع الجوي بعد} هجوم اليابان على بيرل هاربور . ^{[35] نظم} ألفريد لي لوميس مختبر الإشعاع السري التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج، ماساتشوستس والذي طور تقنية رادار الميكروويف في الأعوام 1941-1945. لاحقًا، في عام 1943، قام بيج بتحسين الرادار بشكل كبير باستخدام تقنية النبضة الأحادية التي تم استخدامها لسنوات عديدة في معظم تطبيقات الرادار. ^[36]

أدت الحرب إلى تسريع البحث لإيجاد دقة أفضل وقابلية أكبر للنقل ومزيد من الميزات للرادار، بما في ذلك مجموعات صغيرة وخفيفة الوزن لتجهيز المقاتلات الليلية ( رادار اعتراض الطائرات ) وطائرات الدوريات البحرية ( رادار السفن من الجو إلى السطح )، وأنظمة الملاحة التكميلية مثل Oboe التي يستخدمها سلاح الجو الملكي البريطاني Pathfinder .

تتضمن المعلومات التي يوفرها الرادار اتجاه ومدى (وبالتالي موضع) الجسم من ماسح الرادار. وبالتالي يتم استخدامها في العديد من المجالات المختلفة حيث تكون الحاجة إلى مثل هذا التموضع أمرًا بالغ الأهمية. كان أول استخدام للرادار للأغراض العسكرية: لتحديد موقع الأهداف الجوية والبرية والبحرية. تطور هذا في المجال المدني إلى تطبيقات للطائرات والسفن والسيارات. ^{[37] [38]}

في مجال الطيران ، يمكن تجهيز الطائرات بأجهزة رادار تحذر من وجود طائرات أو عوائق أخرى في مسارها أو تقترب منه، وتعرض معلومات الطقس، وتعطي قراءات دقيقة للارتفاع. كان أول جهاز تجاري تم تركيبه على الطائرات هو وحدة مختبر بيل عام 1938 على بعض طائرات يونايتد إيرلاينز . ^[34] يمكن للطائرات الهبوط في الضباب في المطارات المجهزة بأنظمة نهج يتم التحكم فيها عن طريق الأرض بمساعدة الرادار حيث يتم ملاحظة موضع الطائرة على شاشات رادار النهج الدقيق من قبل المشغلين الذين يعطون تعليمات الهبوط اللاسلكية للطيار، مما يحافظ على الطائرة على مسار نهج محدد للمدرج. عادة ما يتم تجهيز الطائرات المقاتلة العسكرية برادارات استهداف جو-جو، للكشف عن طائرات العدو واستهدافها. بالإضافة إلى ذلك، تحمل الطائرات العسكرية المتخصصة الأكبر حجمًا رادارات قوية محمولة جوًا لمراقبة الحركة الجوية فوق منطقة واسعة وتوجيه الطائرات المقاتلة نحو الأهداف. ^[39]

تُستخدم الرادارات البحرية لقياس اتجاه ومسافة السفن لمنع الاصطدام بالسفن الأخرى، وللتنقل، وتحديد موقعها في البحر عندما تكون ضمن نطاق الشاطئ أو المراجع الثابتة الأخرى مثل الجزر والعوامات والسفن الخفيفة. في الموانئ أو المرافئ، تُستخدم أنظمة الرادار لخدمة حركة السفن لمراقبة وتنظيم تحركات السفن في المياه المزدحمة. ^[40]

يستخدم خبراء الأرصاد الجوية الرادار لمراقبة هطول الأمطار والرياح. لقد أصبح الأداة الأساسية للتنبؤ بالطقس على المدى القصير ومراقبة الطقس القاسي مثل العواصف الرعدية والأعاصير والعواصف الشتوية وأنواع هطول الأمطار وما إلى ذلك. يستخدم الجيولوجيون رادارات متخصصة تخترق الأرض لرسم خريطة لتكوين قشرة الأرض . تستخدم قوات الشرطة مسدسات الرادار لمراقبة سرعات المركبات على الطرق. تُستخدم رادارات السيارات للتحكم التكيفي في ثبات السرعة والفرملة الطارئة للمركبات من خلال تجاهل الأشياء الثابتة على جانب الطريق والتي قد تتسبب في تطبيق غير صحيح للفرامل وبدلاً من ذلك قياس الأشياء المتحركة لمنع الاصطدام بالمركبات الأخرى. كجزء من أنظمة النقل الذكية ، يتم تثبيت رادارات اكتشاف المركبات المتوقفة ذات الوضع الثابت (SVD) على جانب الطريق للكشف عن المركبات العالقة والعوائق والحطام عن طريق عكس نهج الرادار للسيارات وتجاهل الأشياء المتحركة. ^[41] تُستخدم أنظمة الرادار الأصغر للكشف عن حركة الإنسان . ومن الأمثلة على ذلك اكتشاف نمط التنفس لمراقبة النوم ^[42] واكتشاف إيماءات اليد والأصابع للتفاعل مع الكمبيوتر. ^[43] يعد فتح الباب تلقائيًا وتنشيط الضوء واستشعار المتسللين أمرًا شائعًا أيضًا.

يحتوي نظام الرادار على جهاز إرسال يصدر موجات راديوية تُعرف باسم إشارات الرادار في اتجاهات محددة مسبقًا. عندما تلامس هذه الإشارات جسمًا ما، فإنها تنعكس أو تنتشر عادةً في العديد من الاتجاهات، على الرغم من أن بعضها سيتم امتصاصه واختراقه إلى الهدف. تنعكس إشارات الرادار بشكل جيد بشكل خاص بواسطة المواد ذات الموصلية الكهربائية الكبيرة - مثل معظم المعادن ومياه البحر والأرض الرطبة. هذا يجعل استخدام أجهزة قياس الارتفاع بالرادار ممكنًا في حالات معينة. إشارات الرادار التي تنعكس مرة أخرى نحو مستقبل الرادار هي الإشارات المرغوبة التي تجعل اكتشاف الرادار يعمل. إذا كان الجسم يتحرك إما نحو جهاز الإرسال أو بعيدًا عنه، فسيكون هناك تغيير طفيف في تردد الموجات الراديوية بسبب تأثير دوبلر .

عادةً ما تكون أجهزة استقبال الرادار في نفس موقع جهاز الإرسال، ولكن ليس دائمًا. عادةً ما تكون إشارات الرادار المنعكسة التي يلتقطها هوائي الاستقبال ضعيفة جدًا. ويمكن تقويتها باستخدام مكبرات صوت إلكترونية . كما تُستخدم طرق أكثر تطورًا لمعالجة الإشارات من أجل استعادة إشارات الرادار المفيدة.

إن الامتصاص الضعيف للموجات الراديوية بواسطة الوسط الذي تمر من خلاله هو ما يمكّن أجهزة الرادار من اكتشاف الأجسام على نطاقات طويلة نسبيًا - وهي النطاقات التي يتم فيها إضعاف الأطوال الموجية الكهرومغناطيسية الأخرى، مثل الضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ، والضوء فوق البنفسجي ، بقوة شديدة. الظواهر الجوية، مثل الضباب، والسحب، والمطر، والثلوج المتساقطة، والثلج الرطب، التي تحجب الضوء المرئي تكون عادةً شفافة للموجات الراديوية. يتم تجنب بعض الترددات الراديوية التي يمتصها أو يتشتت بخار الماء، أو قطرات المطر، أو الغازات الجوية (خاصة الأكسجين) عند تصميم أجهزة الرادار، إلا عندما يكون اكتشافها مقصودًا.

يعتمد الرادار على إرسالاته الخاصة بدلاً من الضوء القادم من الشمس أو القمر، أو من الموجات الكهرومغناطيسية التي تبعثها الأجسام المستهدفة نفسها، مثل الأشعة تحت الحمراء (الحرارة). تُسمى عملية توجيه الموجات الراديوية الاصطناعية نحو الأجسام بالإضاءة ، على الرغم من أن الموجات الراديوية غير مرئية للعين البشرية وكذلك الكاميرات البصرية.

إذا التقت الموجات الكهرومغناطيسية التي تمر عبر مادة ما بمادة أخرى لها ثابت عزل أو ثابت مغناطيسي مختلف عن الأول، فإن الموجات ستنعكس أو تتشتت من الحدود بين المادتين. وهذا يعني أن الجسم الصلب في الهواء أو في الفراغ ، أو التغيير الكبير في الكثافة الذرية بين الجسم وما يحيط به، سيؤدي عادةً إلى تشتيت موجات الرادار (الراديو) من سطحه. وينطبق هذا بشكل خاص على المواد الموصلة للكهرباء مثل المعدن وألياف الكربون، مما يجعل الرادار مناسبًا تمامًا لاكتشاف الطائرات والسفن. تُستخدم المواد الماصة للرادار ، والتي تحتوي على مواد مقاومة وأحيانًا مغناطيسية ، في المركبات العسكرية لتقليل انعكاس الرادار . وهذا يعادل في الراديو طلاء شيء ما بلون داكن بحيث لا يمكن رؤيته بالعين في الليل.

تتشتت موجات الرادار بطرق متنوعة اعتمادًا على حجم (طول الموجة) الموجة الراديوية وشكل الهدف. إذا كان الطول الموجي أقصر بكثير من حجم الهدف، فإن الموجة سترتد بطريقة مماثلة للطريقة التي ينعكس بها الضوء عن المرآة . إذا كان الطول الموجي أطول بكثير من حجم الهدف، فقد لا يكون الهدف مرئيًا بسبب ضعف الانعكاس. تعتمد تقنية الرادار منخفضة التردد على الرنين للكشف عن الأهداف، ولكن ليس تحديدها. يتم وصف ذلك من خلال تشتت رايلي ، وهو التأثير الذي يخلق سماء الأرض الزرقاء وغروب الشمس الأحمر. عندما يكون مقياسا الطول قابلين للمقارنة، فقد يكون هناك رنين . استخدمت الرادارات المبكرة أطوال موجية طويلة جدًا كانت أكبر من الأهداف وبالتالي تلقت إشارة غامضة، في حين تستخدم العديد من الأنظمة الحديثة أطوال موجية أقصر (بضعة سنتيمترات أو أقل) يمكنها تصوير أشياء صغيرة مثل رغيف الخبز.

تنعكس الموجات الراديوية القصيرة من المنحنيات والزوايا بطريقة مماثلة للوميض من قطعة مستديرة من الزجاج. الأهداف الأكثر انعكاسًا للأطوال الموجية القصيرة لها زوايا 90 درجة بين الأسطح العاكسة . يتكون عاكس الزاوية من ثلاثة أسطح مستوية تلتقي مثل الزاوية الداخلية للمكعب. سيعكس الهيكل الموجات التي تدخل فتحته مباشرة إلى المصدر. تُستخدم عادةً كعاكسات للرادار لتسهيل اكتشاف الأشياء التي يصعب اكتشافها بخلاف ذلك. على سبيل المثال، تجعل عاكسات الزاوية على القوارب من الممكن اكتشافها بشكل أكبر لتجنب الاصطدام أو أثناء الإنقاذ. لأسباب مماثلة، لن تحتوي الأشياء المقصودة لتجنب الاكتشاف على زوايا أو أسطح داخلية وحواف عمودية على اتجاهات الاكتشاف المحتملة، مما يؤدي إلى ظهور طائرات خفية "غريبة" المظهر . لا تقضي هذه الاحتياطات تمامًا على الانعكاس بسبب الانعراج ، خاصة عند الأطوال الموجية الأطول. الأسلاك الطويلة أو الشرائط من المواد الموصلة التي يبلغ طولها نصف الموجة، مثل القش ، عاكسة للغاية ولكنها لا توجه الطاقة المتناثرة مرة أخرى نحو المصدر. تُسمى المدى الذي يعكس فيه الجسم أو ينثر فيه الموجات الراديوية بالمقطع الراداري .

يتم إعطاء القدرة P _r التي تعود إلى هوائي الاستقبال بالمعادلة:

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

أين

• P _t = قدرة المرسل
• G _t = كسب هوائي الإرسال
• A _r = الفتحة (المساحة) الفعالة للهوائي المستقبل؛ ويمكن أيضًا التعبير عن ذلك على النحو التالي ، حيث${\displaystyle {G_{r}\lambda ^{2}} \over {4\pi }}$

• ${\displaystyle \lambda }$= الطول الموجي المنقول
• G _r = مكسب هوائي الاستقبال ^[44]

• σ = المقطع الراداري ، أو معامل التشتت، للهدف
• F = عامل انتشار النمط
• R _t = المسافة من المرسل إلى الهدف
• R _r = المسافة من الهدف إلى المستقبل.

في الحالة الشائعة حيث يكون المرسل والمستقبل في نفس الموقع، R _t = R _r ويمكن استبدال المصطلح R _t ² R _{r ² بـ} R ⁴ ، حيث R هو النطاق. وهذا يعطي:

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

ويبين هذا أن القدرة المستقبلة تتناقص باعتبارها القوة الرابعة للمدى، مما يعني أن القدرة المستقبلة من الأهداف البعيدة صغيرة نسبيًا.

يؤدي الترشيح الإضافي وتكامل النبضات إلى تعديل معادلة الرادار قليلاً لتحسين أداء رادار دوبلر النبضي ، والذي يمكن استخدامه لزيادة نطاق الكشف وتقليل قوة الإرسال.

المعادلة أعلاه مع F = 1 هي تبسيط لنقل البيانات في الفراغ دون تداخل. يأخذ عامل الانتشار في الاعتبار تأثيرات المسارات المتعددة والتظليل ويعتمد على تفاصيل البيئة. في موقف حقيقي، يتم أيضًا أخذ تأثيرات فقدان المسار في الاعتبار.

يحدث تحول التردد نتيجة للحركة التي تغير عدد الأطوال الموجية بين العاكس والرادار. ويمكن أن يؤدي هذا إلى تدهور أو تعزيز أداء الرادار اعتمادًا على كيفية تأثيره على عملية الكشف. على سبيل المثال، يمكن أن تتفاعل إشارة الهدف المتحرك مع دوبلر لإنتاج إلغاء الإشارة عند سرعات شعاعية معينة، مما يؤدي إلى تدهور الأداء.

تعتمد أنظمة الرادار البحرية، والتوجيه بالرادار شبه النشط ، والتوجيه بالرادار النشط ، ورادار الطقس ، والطائرات العسكرية، وعلم الفلك الراداري على تأثير دوبلر لتحسين الأداء. وهذا ينتج معلومات حول سرعة الهدف أثناء عملية الكشف. وهذا يسمح أيضًا باكتشاف الأجسام الصغيرة في بيئة تحتوي على أجسام بطيئة الحركة قريبة أكبر حجمًا.

يعتمد تحول دوبلر على ما إذا كان تكوين الرادار نشطًا أم سلبيًا. يرسل الرادار النشط إشارة تنعكس مرة أخرى إلى جهاز الاستقبال. يعتمد الرادار السلبي على إرسال الجسم لإشارة إلى جهاز الاستقبال.

يكون تحول تردد دوبلر للرادار النشط على النحو التالي، حيث هو تردد دوبلر، هو تردد الإرسال، هي السرعة الشعاعية، و هي سرعة الضوء: ^[45]${\displaystyle F_{D}}$${\displaystyle F_{T}}$${\displaystyle V_{R}}$${\displaystyle C}$

${\displaystyle F_{D}=2\times F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)}$.

يمكن استخدام الرادار السلبي في مكافحة الهجمات الإلكترونية وعلم الفلك الراديوي على النحو التالي:

${\displaystyle F_{D}=F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)}$.

إن المكون الشعاعي للسرعة هو فقط الذي له أهمية. فعندما يتحرك العاكس بزاوية قائمة على شعاع الرادار، فإنه لا يمتلك سرعة نسبية. أما الأجسام المتحركة بالتوازي مع شعاع الرادار فإنها تنتج أقصى تحول في تردد دوبلر.

عندما يتم نبض تردد الإرسال ( ) باستخدام تردد تكرار النبضة ، فإن طيف التردد الناتج سيحتوي على ترددات توافقية أعلى وأسفل بمسافة . ونتيجة لذلك، فإن قياس دوبلر لا يكون غامضًا إلا إذا كان تحول تردد دوبلر أقل من نصف ، والذي يسمى تردد نيكويست ، نظرًا لأنه لا يمكن تمييز التردد المرتجع بخلاف ذلك عن تحول التردد التوافقي أعلى أو أسفل، وبالتالي يتطلب: ${\displaystyle F_{T}}$${\displaystyle F_{R}}$${\displaystyle F_{T}}$${\displaystyle F_{R}}$${\displaystyle F_{R}}$

${\displaystyle |F_{D}|<{\frac {F_{R}}{2}}}$

أو عند الاستبدال بـ : ${\displaystyle F_{D}}$

${\displaystyle |V_{R}|<{\frac {F_{R}\times {\frac {C}{F_{T}}}}{4}}}$

على سبيل المثال، يمكن لرادار الطقس دوبلر بمعدل نبض 2 كيلو هرتز وتردد إرسال 1 جيجا هرتز قياس سرعة الطقس بشكل موثوق حتى 150 م/ث (340 ميل في الساعة) كحد أقصى، وبالتالي لا يمكنه تحديد السرعة الشعاعية للطائرات التي تتحرك بسرعة 1000 م/ث (2200 ميل في الساعة) بشكل موثوق.

في جميع الإشعاعات الكهرومغناطيسية ، يكون المجال الكهربائي عموديًا على اتجاه الانتشار، ويكون اتجاه المجال الكهربائي هو استقطاب الموجة. بالنسبة لإشارة الرادار المرسلة، يمكن التحكم في الاستقطاب لإنتاج تأثيرات مختلفة. تستخدم الرادارات الاستقطاب الأفقي والرأسي والخطي والدائري للكشف عن أنواع مختلفة من الانعكاسات. على سبيل المثال، يتم استخدام الاستقطاب الدائري لتقليل التداخل الناجم عن المطر. تشير عوائد الاستقطاب الخطي عادةً إلى الأسطح المعدنية. تشير عوائد الاستقطاب العشوائية عادةً إلى سطح كسوري ، مثل الصخور أو التربة، وتستخدمها رادارات الملاحة.

يتبع شعاع الرادار مسارًا خطيًا في الفراغ ولكنه يتبع مسارًا منحنيًا إلى حد ما في الغلاف الجوي بسبب التباين في معامل الانكسار للهواء، والذي يُسمى أفق الرادار . وحتى عندما يُطلق الشعاع موازيًا للأرض، يرتفع الشعاع فوق الأرض مع انخفاض انحناء الأرض أسفل الأفق. وعلاوة على ذلك، يتم إضعاف الإشارة بواسطة الوسط الذي يعبره الشعاع، ويتشتت الشعاع.

يمكن تحديد المدى الأقصى للرادار التقليدي من خلال عدد من العوامل:

• خط الرؤية، والذي يعتمد على الارتفاع عن الأرض. بدون خط رؤية مباشر، يتم حظر مسار الشعاع.
• المدى الأقصى غير الغامض، والذي يتم تحديده من خلال تردد تكرار النبضة . المدى الأقصى غير الغامض هو المسافة التي يمكن أن تنتقل إليها النبضة وتعود منها قبل إصدار النبضة التالية.
• حساسية الرادار وقوة الإشارة المرتدة كما تم حسابها في معادلة الرادار. يتضمن هذا المكون عوامل مثل الظروف البيئية وحجم الهدف (أو المقطع الراداري).

ضوضاء الإشارة هي مصدر داخلي للتغيرات العشوائية في الإشارة، والتي يتم إنشاؤها بواسطة جميع المكونات الإلكترونية.

تنخفض الإشارات المنعكسة بسرعة مع زيادة المسافة، لذا فإن الضوضاء تفرض قيودًا على مدى الرادار. إن مستوى الضوضاء ونسبة الإشارة إلى الضوضاء هما مقياسان مختلفان للأداء يؤثران على أداء المدى. فالعاكسات البعيدة جدًا تنتج إشارة قليلة جدًا بحيث لا تتجاوز مستوى الضوضاء ولا يمكن اكتشافها. ويتطلب الاكتشاف إشارة تتجاوز مستوى الضوضاء بنسبة الإشارة إلى الضوضاء على الأقل.

تظهر الضوضاء عادة على هيئة اختلافات عشوائية تضاف إلى إشارة الصدى المطلوبة التي يستقبلها جهاز استقبال الرادار. وكلما انخفضت قوة الإشارة المطلوبة، كلما كان من الصعب تمييزها عن الضوضاء. إن رقم الضوضاء هو مقياس للضوضاء التي ينتجها جهاز الاستقبال مقارنة بجهاز الاستقبال المثالي، ويجب تقليل هذا إلى أدنى حد.

تنتج ضوضاء الطلقات عن الإلكترونات أثناء انتقالها عبر انقطاع، وهو ما يحدث في جميع أجهزة الكشف. ضوضاء الطلقات هي المصدر السائد في معظم أجهزة الاستقبال. سيكون هناك أيضًا ضوضاء وميض ناتجة عن انتقال الإلكترونات عبر أجهزة التضخيم، والتي يتم تقليلها باستخدام تضخيم الهيتروداين . سبب آخر للمعالجة الهيتروداين هو أنه بالنسبة للنطاق الترددي الكسري الثابت، فإن النطاق الترددي اللحظي يزداد خطيًا في التردد. هذا يسمح بتحسين دقة النطاق. الاستثناء الوحيد الملحوظ لأنظمة الرادار الهيتروداين (التحويل إلى أسفل) هو الرادار واسع النطاق للغاية . هنا يتم استخدام دورة واحدة أو موجة عابرة، على غرار اتصالات UWB، انظر قائمة قنوات UWB .

يتم توليد الضوضاء أيضًا من مصادر خارجية، وأهمها الإشعاع الحراري الطبيعي للخلفية المحيطة بالهدف محل الاهتمام. في أنظمة الرادار الحديثة، تكون الضوضاء الداخلية عادةً مساوية تقريبًا أو أقل من الضوضاء الخارجية. الاستثناء هو إذا كان الرادار موجهًا لأعلى نحو سماء صافية، حيث يكون المشهد "باردًا" للغاية بحيث يولد القليل جدًا من الضوضاء الحرارية . يتم تحديد الضوضاء الحرارية بواسطة k _B T B ، حيث T هي درجة الحرارة، و B هو عرض النطاق الترددي (مرشح المطابقة اللاحقة) و k _B هو ثابت بولتزمان . هناك تفسير بديهي جذاب لهذه العلاقة في الرادار. يسمح الترشيح المطابق بضغط الطاقة الكاملة المستلمة من الهدف في حاوية واحدة (سواء كانت حاوية نطاق أو دوبلر أو ارتفاع أو سمت). يبدو على السطح أنه بعد ذلك في غضون فترة زمنية ثابتة، يمكن الحصول على اكتشاف مثالي وخالٍ من الأخطاء. يتم ذلك عن طريق ضغط كل الطاقة في شريحة زمنية لا نهائية الصغر. ما يحد من هذا النهج في العالم الحقيقي هو أنه في حين أن الوقت قابل للقسمة بشكل تعسفي، فإن التيار ليس كذلك. إن كمية الطاقة الكهربائية عبارة عن إلكترون، لذا فإن أفضل ما يمكن القيام به هو تصفية كل الطاقة في إلكترون واحد. ولأن الإلكترون يتحرك عند درجة حرارة معينة ( طيف بلانك )، فلا يمكن تآكل مصدر الضوضاء هذا بشكل أكبر. في النهاية، يتأثر الرادار، مثل جميع الكيانات على نطاق واسع، بشكل عميق بنظرية الكم.

الضوضاء عشوائية وإشارات الهدف ليست كذلك. يمكن لمعالجة الإشارة الاستفادة من هذه الظاهرة لتقليل مستوى الضوضاء باستخدام استراتيجيتين. يمكن لنوع تكامل الإشارة المستخدم مع إشارة الهدف المتحرك تحسين الضوضاء حتى لكل مرحلة. يمكن أيضًا تقسيم الإشارة بين مرشحات متعددة لمعالجة إشارة دوبلر النبضية ، مما يقلل من مستوى الضوضاء بعدد المرشحات. تعتمد هذه التحسينات على التماسك . ${\displaystyle {\sqrt {2}}}$

يجب على أنظمة الرادار التغلب على الإشارات غير المرغوب فيها من أجل التركيز على الأهداف محل الاهتمام. وقد تنشأ هذه الإشارات غير المرغوب فيها من مصادر داخلية وخارجية، سلبية ونشطة. وتحدد قدرة نظام الرادار على التغلب على هذه الإشارات غير المرغوب فيها نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR). وتُعرف نسبة الإشارة إلى الضوضاء بأنها نسبة قوة الإشارة إلى قوة الضوضاء داخل الإشارة المطلوبة؛ وهي تقارن مستوى إشارة الهدف المطلوبة بمستوى الضوضاء الخلفية (الضوضاء الجوية والضوضاء الناتجة داخل جهاز الاستقبال). وكلما ارتفعت نسبة الإشارة إلى الضوضاء في النظام، كان أفضل في التمييز بين الأهداف الفعلية وإشارات الضوضاء.

تشير الفوضى إلى أصداء التردد اللاسلكي (RF) المرتدة من الأهداف التي لا تهم مشغلي الرادار. تشمل هذه الأهداف الأشياء التي صنعها الإنسان مثل المباني و- عمدًا - عن طريق تدابير مضادة للرادار مثل القش . تشمل هذه الأهداف أيضًا الأشياء الطبيعية مثل الأرض والبحر و- عندما لا تكون مهمة لأغراض الأرصاد الجوية - هطول الأمطار وشحوب البرد والعواصف الغبارية والحيوانات (خاصة الطيور) والاضطراب في الدورة الجوية ومسارات النيازك . يمكن أن تحدث فوضى الرادار أيضًا بسبب ظواهر جوية أخرى، مثل الاضطرابات في الغلاف الأيوني الناجم عن العواصف الجيومغناطيسية أو أحداث الطقس الفضائي الأخرى . تظهر هذه الظاهرة بشكل خاص بالقرب من الأقطاب الجيومغناطيسية ، حيث ينتج عن تأثير الرياح الشمسية على الغلاف المغناطيسي للأرض أنماط الحمل الحراري في بلازما الغلاف الأيوني . ^[46] يمكن أن تؤدي فوضى الرادار إلى تدهور قدرة الرادار فوق الأفق على اكتشاف الأهداف. ^{[46] [47]}

قد يكون سبب بعض الفوضى أيضًا هو وجود موجه راداري طويل بين جهاز الإرسال والاستقبال الراداري والهوائي. في رادار مؤشر موضع الخطة النموذجي (PPI) بهوائي دوار، سيُرى هذا عادةً على أنه "شمس" أو "انفجار شمس" في منتصف الشاشة حيث يستجيب المستقبل لأصداء من جزيئات الغبار والتردد اللاسلكي المضلّل في الموجّه الموجي. سيؤدي ضبط التوقيت بين وقت إرسال المرسل للنبضة ووقت تمكين مرحلة المستقبل بشكل عام إلى تقليل الانفجار الشمسي دون التأثير على دقة النطاق نظرًا لأن معظم الانفجار الشمسي ناتج عن نبضة إرسال منتشرة تنعكس قبل أن تترك الهوائي. تعتبر الفوضى مصدر تداخل سلبي لأنها تظهر فقط استجابة لإشارات الرادار المرسلة بواسطة الرادار.

يمكن اكتشاف الفوضى وتحييدها بعدة طرق. تميل الفوضى إلى الظهور ثابتة بين عمليات المسح بالرادار؛ وفي عمليات المسح اللاحقة، ستظهر الأهداف المرغوبة وكأنها تتحرك، ويمكن التخلص من جميع الأصداء الثابتة. يمكن تقليل الفوضى في البحر باستخدام الاستقطاب الأفقي، في حين يتم تقليل الأمطار باستخدام الاستقطاب الدائري (تتمنى الرادارات الجوية التأثير المعاكس، وبالتالي تستخدم الاستقطاب الخطي للكشف عن هطول الأمطار). تحاول طرق أخرى زيادة نسبة الإشارة إلى الفوضى.

تتحرك الفوضى مع الريح أو تكون ثابتة. هناك استراتيجيتان شائعتان لتحسين مقاييس الأداء في بيئة مليئة بالفوضى:

• مؤشر الهدف المتحرك، والذي يدمج النبضات المتعاقبة
• معالجة دوبلر، والتي تستخدم المرشحات لفصل الفوضى عن الإشارات المرغوبة

إن أكثر تقنيات تقليل الفوضى فعالية هي رادار دوبلر النبضي . يفصل دوبلر الفوضى عن الطائرات والمركبات الفضائية باستخدام طيف التردد ، وبالتالي يمكن فصل الإشارات الفردية عن عاكسات متعددة تقع في نفس الحجم باستخدام فروق السرعة. وهذا يتطلب جهاز إرسال متماسك. تستخدم تقنية أخرى مؤشر هدف متحرك يطرح الإشارة المستقبلة من نبضتين متتاليتين باستخدام الطور لتقليل الإشارات من الأجسام البطيئة الحركة. يمكن تكييف هذا للأنظمة التي تفتقر إلى جهاز إرسال متماسك، مثل رادار سعة النبضة في مجال الزمن .

معدل الإنذار الكاذب الثابت ، وهو شكل من أشكال التحكم التلقائي في المكسب (AGC)، هو طريقة تعتمد على عوائد الفوضى التي تفوق بكثير أصداء الأهداف محل الاهتمام. يتم ضبط مكسب المستقبل تلقائيًا للحفاظ على مستوى ثابت من الفوضى المرئية الإجمالية. في حين أن هذا لا يساعد في الكشف عن الأهداف المقنعة بالفوضى المحيطة الأقوى، إلا أنه يساعد في التمييز بين مصادر الأهداف القوية. في الماضي، كان يتم التحكم في AGC للرادار إلكترونيًا وكان يؤثر على مكسب مستقبل الرادار بالكامل. ومع تطور الرادارات، أصبح AGC خاضعًا للتحكم بواسطة برامج الكمبيوتر وأثر على المكسب بحبيبات أكبر في خلايا الكشف المحددة.

قد ينشأ الازدحام أيضًا من أصداء متعددة المسارات من أهداف صالحة ناجمة عن انعكاس الأرض أو القنوات الجوية أو الانعكاس / الانكسار الأيوني (على سبيل المثال، الانتشار الشاذ ). هذا النوع من الازدحام مزعج بشكل خاص لأنه يبدو أنه يتحرك ويتصرف مثل الأهداف الطبيعية الأخرى (النقطية) ذات الأهمية. في سيناريو نموذجي، ينعكس صدى الطائرة من الأرض أدناه، ويبدو للمستقبل كهدف متطابق أسفل الهدف الصحيح. قد يحاول الرادار توحيد الأهداف، والإبلاغ عن الهدف على ارتفاع غير صحيح، أو القضاء عليه على أساس الاهتزاز أو الاستحالة المادية. يستغل تشويش ارتداد التضاريس هذه الاستجابة عن طريق تضخيم إشارة الرادار وتوجيهها إلى الأسفل. ^[48] يمكن التغلب على هذه المشكلات من خلال دمج خريطة أرضية لمحيط الرادار والقضاء على جميع الأصداء التي يبدو أنها تنشأ تحت الأرض أو فوق ارتفاع معين. يمكن تحسين النبضة الأحادية عن طريق تغيير خوارزمية الارتفاع المستخدمة على ارتفاع منخفض. في معدات الرادار الحديثة لمراقبة الحركة الجوية، يتم استخدام الخوارزميات لتحديد الأهداف الزائفة عن طريق مقارنة عوائد النبضات الحالية بتلك المجاورة، بالإضافة إلى حساب احتمالات العودة.

يشير التشويش على الرادار إلى إشارات التردد اللاسلكي الصادرة من مصادر خارج الرادار، والتي تنتقل عبر تردد الرادار وبالتالي تخفي الأهداف محل الاهتمام. قد يكون التشويش متعمدًا، كما هو الحال مع تكتيكات الحرب الإلكترونية ، أو غير متعمد، كما هو الحال مع القوات الصديقة التي تشغل معدات ترسل باستخدام نفس نطاق التردد. يُعتبر التشويش مصدر تداخل نشط، لأنه يبدأ بواسطة عناصر خارج الرادار ولا علاقة له عمومًا بإشارات الرادار.

التشويش مشكلة للرادار لأن إشارة التشويش تحتاج فقط إلى السفر في اتجاه واحد (من جهاز التشويش إلى مستقبل الرادار) بينما تنتقل أصداء الرادار في اتجاهين (رادار - هدف - رادار) وبالتالي يتم تقليل قوتها بشكل كبير بحلول الوقت الذي تعود فيه إلى مستقبل الرادار وفقًا لقانون التربيع العكسي . وبالتالي، يمكن أن تكون أجهزة التشويش أقل قوة بكثير من راداراتها المعطلة ولا تزال تخفي الأهداف بفعالية على طول خط الرؤية من جهاز التشويش إلى الرادار ( تشويش الفص الرئيسي ). لأجهزة التشويش تأثير إضافي يتمثل في التأثير على الرادارات على طول خطوط الرؤية الأخرى من خلال الفصوص الجانبية لمستقبل الرادار ( تشويش الفص الجانبي ).

لا يمكن تقليل تشويش الفص الرئيسي بشكل عام إلا عن طريق تضييق زاوية الفص الرئيسي الصلبة ولا يمكن القضاء عليه تمامًا عند مواجهة جهاز تشويش يستخدم نفس التردد والاستقطاب مثل الرادار. يمكن التغلب على تشويش الفص الجانبي عن طريق تقليل الفصوص الجانبية المستقبلة في تصميم هوائي الرادار واستخدام هوائي متعدد الاتجاهات للكشف عن إشارات غير الفص الرئيسي وتجاهلها. ومن بين تقنيات مكافحة التشويش الأخرى القفز الترددي والاستقطاب .

تعتمد إحدى الطرق للحصول على قياس المسافة (المدى) على زمن الرحلة : إرسال نبضة قصيرة من إشارة الراديو (الإشعاع الكهرومغناطيسي) وقياس الوقت الذي يستغرقه الانعكاس للعودة. المسافة هي نصف زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا مضروبًا في سرعة الإشارة. يأتي عامل النصف من حقيقة أن الإشارة يجب أن تنتقل إلى الجسم وتعود مرة أخرى. نظرًا لأن الموجات الراديوية تنتقل بسرعة الضوء ، فإن قياس المسافة الدقيق يتطلب إلكترونيات عالية السرعة. في معظم الحالات، لا يكتشف المستقبل العودة أثناء إرسال الإشارة. من خلال استخدام دوبلكس، يتحول الرادار بين الإرسال والاستقبال بمعدل محدد مسبقًا. يفرض تأثير مماثل أيضًا مدى أقصى. من أجل تعظيم المدى، يجب استخدام أوقات أطول بين النبضات، يشار إليها باسم وقت تكرار النبضة، أو تردد تكرار النبضة المتبادل.

تميل هذه التأثيرات إلى التعارض مع بعضها البعض، وليس من السهل الجمع بين المدى القصير الجيد والمدى الطويل الجيد في رادار واحد. وذلك لأن النبضات القصيرة اللازمة لبث جيد للمدى الأدنى لها طاقة إجمالية أقل، مما يجعل العائدات أصغر بكثير ويصعب اكتشاف الهدف. يمكن تعويض ذلك باستخدام المزيد من النبضات، لكن هذا من شأنه أن يقصر المدى الأقصى. لذلك يستخدم كل رادار نوعًا معينًا من الإشارات. تميل الرادارات طويلة المدى إلى استخدام نبضات طويلة مع تأخيرات طويلة بينها، وتستخدم الرادارات قصيرة المدى نبضات أصغر مع وقت أقل بينها. مع تحسن الإلكترونيات، يمكن للعديد من الرادارات الآن تغيير تردد تكرار النبضات، وبالتالي تغيير مداها. تطلق أحدث الرادارات نبضتين خلال خلية واحدة، واحدة للمدى القصير (حوالي 10 كم (6.2 ميل)) وإشارة منفصلة للمدى الأطول (حوالي 100 كم (62 ميل)).

يمكن أيضًا قياس المسافة كدالة للزمن. ميل الرادار هو الوقت الذي تستغرقه نبضة الرادار للسفر ميلًا بحريًا واحدًا ، والانعكاس عن الهدف، والعودة إلى هوائي الرادار. نظرًا لأن الميل البحري يُعرَّف بأنه 1852 مترًا، فإن قسمة هذه المسافة على سرعة الضوء (299792458 مترًا في الثانية)، ثم ضرب النتيجة في 2 يعطي نتيجة 12.36 ميكروثانية في المدة.

يعتمد شكل آخر من أشكال رادار قياس المسافة على التعديل الترددي. في هذه الأنظمة، يتغير تردد الإشارة المرسلة بمرور الوقت. نظرًا لأن الإشارة تستغرق وقتًا محدودًا للانتقال من وإلى الهدف، فإن الإشارة المستقبلة تكون بتردد مختلف عن التردد الذي يبثه المرسل في الوقت الذي تصل فيه الإشارة المنعكسة إلى الرادار. من خلال مقارنة تردد الإشارتين، يمكن قياس الفرق بسهولة. يتم تحقيق ذلك بسهولة بدقة عالية جدًا حتى في إلكترونيات الأربعينيات. ميزة أخرى هي أن الرادار يمكن أن يعمل بشكل فعال عند ترددات منخفضة نسبيًا. كان هذا مهمًا في التطوير المبكر لهذا النوع عندما كان توليد إشارة عالية التردد صعبًا أو مكلفًا.

يمكن استخدام هذه التقنية في الرادار الموجي المستمر وغالبًا ما توجد في أجهزة قياس الارتفاع بالرادار للطائرات . في هذه الأنظمة، يتم تعديل تردد إشارة الرادار "الحاملة" بطريقة يمكن التنبؤ بها، وعادةً ما تتغير لأعلى ولأسفل بنمط موجة جيبية أو سن المنشار عند الترددات الصوتية. ثم يتم إرسال الإشارة من هوائي واحد واستقبالها على هوائي آخر، يقع عادةً في الجزء السفلي من الطائرة، ويمكن مقارنة الإشارة باستمرار باستخدام معدل تردد نبضي بسيط ينتج نغمة تردد صوتية من الإشارة المرتدة وجزء من الإشارة المرسلة.

يتناسب مؤشر التعديل الموجود على إشارة الاستقبال مع التأخير الزمني بين الرادار والعاكس. يصبح تحول التردد أكبر مع زيادة التأخير الزمني. يتناسب تحول التردد بشكل مباشر مع المسافة المقطوعة. يمكن عرض هذه المسافة على جهاز، وقد تكون متاحة أيضًا عبر جهاز الإرسال والاستقبال . معالجة الإشارة هذه مماثلة لتلك المستخدمة في رادار دوبلر للكشف عن السرعة. ومن الأمثلة على الأنظمة التي تستخدم هذا النهج AZUSA و MISTRAM و UDOP .

يستخدم الرادار الأرضي إشارات FM منخفضة الطاقة تغطي نطاق تردد أكبر. يتم تحليل الانعكاسات المتعددة رياضيًا لمعرفة التغيرات في الأنماط من خلال تمريرات متعددة لإنشاء صورة اصطناعية محوسبة. يتم استخدام تأثيرات دوبلر التي تسمح باكتشاف الأجسام البطيئة الحركة بالإضافة إلى القضاء إلى حد كبير على "الضوضاء" من أسطح المسطحات المائية.

إن التقنيتين الموضحتين أعلاه لهما عيوبهما. فتقنية توقيت النبضة لها مقايضة متأصلة في أن دقة قياس المسافة تتناسب عكسياً مع طول النبضة، في حين أن الطاقة، وبالتالي نطاق الاتجاه، ترتبط ارتباطاً مباشراً. إن زيادة الطاقة لمدى أطول مع الحفاظ على الدقة تتطلب طاقة ذروة عالية للغاية، حيث تعمل رادارات الإنذار المبكر في ستينيات القرن العشرين غالبًا بعشرات الميجاواط. تعمل طرق الموجة المستمرة على توزيع هذه الطاقة في الوقت وبالتالي تتطلب طاقة ذروة أقل بكثير مقارنة بتقنيات النبضة، ولكنها تتطلب بعض الطرق للسماح للإشارات المرسلة والمستقبلة بالعمل في نفس الوقت، وغالبًا ما تتطلب هوائيين منفصلين.

وقد سمح إدخال الإلكترونيات الجديدة في ستينيات القرن العشرين بدمج التقنيتين. وتبدأ هذه التقنية بنبضة أطول يتم تعديل ترددها أيضًا. ويعني توزيع طاقة البث في الوقت المناسب إمكانية استخدام طاقات ذروة أقل، وعادةً ما تكون النماذج الحديثة في حدود عشرات الكيلووات. وعند الاستقبال، تُرسل الإشارة إلى نظام يؤخر الترددات المختلفة بأوقات مختلفة. ويكون الناتج الناتج عبارة عن نبضة أقصر كثيرًا مناسبة لقياس المسافة بدقة، مع ضغط الطاقة المستقبلة أيضًا إلى ذروة طاقة أعلى بكثير وبالتالي تقليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء. وهذه التقنية عالمية إلى حد كبير على أجهزة الرادار الكبيرة الحديثة.

السرعة هي التغير في المسافة إلى جسم ما بالنسبة للزمن. وبالتالي فإن النظام الحالي لقياس المسافة، مقترنًا بسعة ذاكرة لمعرفة آخر مكان كان فيه الهدف، يكفي لقياس السرعة. في وقت ما، كانت الذاكرة تتكون من قيام المستخدم برسم علامات بقلم رصاص على شاشة الرادار ثم حساب السرعة باستخدام مسطرة حاسبة . تؤدي أنظمة الرادار الحديثة العملية المكافئة بشكل أسرع وأكثر دقة باستخدام أجهزة الكمبيوتر.

إذا كان خرج المرسل متماسكًا (متزامن الطور)، فهناك تأثير آخر يمكن استخدامه لإجراء قياسات سرعة فورية تقريبًا (لا يلزم وجود ذاكرة)، والمعروف باسم تأثير دوبلر . تستخدم معظم أنظمة الرادار الحديثة هذا المبدأ في رادار دوبلر وأنظمة رادار دوبلر النبضي ( رادار الطقس ، الرادار العسكري). لا يستطيع تأثير دوبلر تحديد السرعة النسبية للهدف على طول خط البصر من الرادار إلى الهدف إلا. لا يمكن تحديد أي مكون من مكونات سرعة الهدف العمودية على خط البصر باستخدام تأثير دوبلر وحده، ولكن يمكن تحديده من خلال تتبع سمت الهدف بمرور الوقت.

من الممكن إنشاء رادار دوبلر بدون أي نبضات، وهو ما يُعرف باسم رادار الموجة المستمرة (CW)، وذلك بإرسال إشارة نقية للغاية بتردد معروف. يُعد رادار الموجة المستمرة مثاليًا لتحديد المكون الشعاعي لسرعة الهدف. يستخدم رادار الموجة المستمرة عادةً من قبل ضباط المرور لقياس سرعة المركبات بسرعة ودقة حيث لا يكون المدى مهمًا.

عند استخدام رادار نبضي، فإن الاختلاف بين طور الارتدادات المتتالية يعطي المسافة التي تحركها الهدف بين النبضات، وبالتالي يمكن حساب سرعته. تشمل التطورات الرياضية الأخرى في معالجة إشارات الرادار تحليل التردد الزمني (Weyl Heisenberg أو wavelet )، بالإضافة إلى تحويل chirplet الذي يستخدم تغيير تردد الارتداد من الأهداف المتحركة ("chirp").

تتضمن معالجة إشارات دوبلر النبضية ترشيح التردد في عملية الكشف. يتم تقسيم المساحة بين كل نبضة إرسال إلى خلايا نطاق أو بوابات نطاق. يتم ترشيح كل خلية بشكل مستقل تمامًا مثل العملية المستخدمة بواسطة محلل الطيف لإنتاج شاشة تعرض ترددات مختلفة. كل مسافة مختلفة تنتج طيفًا مختلفًا. تُستخدم هذه الأطياف لإجراء عملية الكشف. هذا مطلوب لتحقيق أداء مقبول في البيئات المعادية التي تنطوي على الطقس والتضاريس والتدابير المضادة الإلكترونية.

الغرض الأساسي هو قياس كل من سعة وتردد الإشارة المنعكسة الكلية من مسافات متعددة. يتم استخدام هذا مع رادار الطقس لقياس سرعة الرياح الشعاعية ومعدل هطول الأمطار في كل حجم مختلف من الهواء. يرتبط هذا بأنظمة الحوسبة لإنتاج خريطة إلكترونية للطقس في الوقت الفعلي. تعتمد سلامة الطائرات على الوصول المستمر إلى معلومات رادار الطقس الدقيقة التي تُستخدم لمنع الإصابات والحوادث. يستخدم رادار الطقس معدل PRF منخفض . متطلبات التماسك ليست صارمة مثل تلك الخاصة بالأنظمة العسكرية لأن الإشارات الفردية لا تحتاج عادةً إلى الفصل. مطلوب تصفية أقل تعقيدًا، ولا تكون معالجة غموض المدى مطلوبة عادةً مع رادار الطقس بالمقارنة مع الرادار العسكري المخصص لتتبع المركبات الجوية.

الغرض البديل هو القدرة على " النظر إلى الأسفل/الإسقاط " المطلوبة لتحسين القدرة على البقاء في القتال الجوي العسكري. كما يستخدم دوبلر النبضي في رادار المراقبة الأرضية المطلوب للدفاع عن الأفراد والمركبات. ^{[49] [50]} تعمل معالجة إشارات دوبلر النبضي على زيادة أقصى مسافة للكشف باستخدام إشعاع أقل بالقرب من طياري الطائرات والأفراد على متن السفن والمشاة والمدفعية. تنتج الانعكاسات من التضاريس والمياه والطقس إشارات أكبر بكثير من الطائرات والصواريخ، مما يسمح للمركبات سريعة الحركة بالاختباء باستخدام تقنيات الطيران على ارتفاع منخفض وتقنية التخفي لتجنب الكشف حتى تصبح مركبة الهجوم قريبة جدًا بحيث لا يمكن تدميرها. تتضمن معالجة إشارات دوبلر النبضي تصفية إلكترونية أكثر تطورًا تقضي بأمان على هذا النوع من الضعف. يتطلب هذا استخدام تردد تكرار النبض المتوسط ​​مع أجهزة متماسكة الطور ذات نطاق ديناميكي كبير. تتطلب التطبيقات العسكرية تردد تكرار النبض المتوسط ​​الذي يمنع تحديد المدى بشكل مباشر، كما أن معالجة حل غموض المدى مطلوبة لتحديد المدى الحقيقي لجميع الإشارات المنعكسة. ترتبط الحركة الشعاعية عادة بتردد دوبلر لإنتاج إشارة قفل لا يمكن إنتاجها بواسطة إشارات تشويش الرادار. كما تنتج معالجة إشارات دوبلر النبضية إشارات مسموعة يمكن استخدامها لتحديد التهديدات. ^[49]

يتم استخدام معالجة الإشارات في أنظمة الرادار لتقليل تأثيرات تداخل الرادار. تتضمن تقنيات معالجة الإشارات تحديد الهدف المتحرك ، ومعالجة إشارات دوبلر النبضية ، ومعالجات اكتشاف الهدف المتحرك، والارتباط بأهداف الرادار الثانوية للمراقبة ، والمعالجة التكيفية المكانية والزمانية ، والتتبع قبل الاكتشاف . كما يتم استخدام معدل الإنذار الكاذب الثابت ومعالجة نموذج التضاريس الرقمية في بيئات الفوضى.

خوارزمية التتبع هي استراتيجية لتحسين أداء الرادار. توفر خوارزميات التتبع القدرة على التنبؤ بالموضع المستقبلي للعديد من الأجسام المتحركة استنادًا إلى تاريخ المواضع الفردية التي يتم الإبلاغ عنها بواسطة أنظمة الاستشعار.

يتم تجميع المعلومات التاريخية واستخدامها للتنبؤ بالموقع المستقبلي لاستخدامها في مراقبة الحركة الجوية وتقدير التهديدات وعقيدة نظام القتال وتوجيه المدافع وتوجيه الصواريخ. يتم تجميع بيانات الموقع بواسطة أجهزة استشعار الرادار على مدى بضع دقائق.

هناك أربع خوارزميات مسار شائعة: ^[51]

• خوارزمية أقرب جار
• ارتباط البيانات الاحتمالية
• تتبع الفرضيات المتعددة
• النموذج المتعدد التفاعلي (IMM)

يمكن إخضاع عوائد الفيديو الراداري من الطائرات لعملية استخراج مخطط يتم من خلالها التخلص من الإشارات الزائفة والمتداخلة. ويمكن مراقبة سلسلة من عوائد الهدف من خلال جهاز يُعرف باسم مستخرج المخطط.

يمكن إزالة العوائد غير ذات الصلة في الوقت الفعلي من المعلومات المعروضة وعرض مخطط واحد. في بعض أنظمة الرادار، أو بدلاً من ذلك في نظام القيادة والتحكم الذي يتصل به الرادار، يتم استخدام متتبع الرادار لربط تسلسل المخططات التي تنتمي إلى أهداف فردية وتقدير اتجاهات الأهداف وسرعاتها.

مكونات الرادار هي:

• جهاز إرسال يقوم بتوليد الإشارة الراديوية باستخدام مذبذب مثل الكليسترون أو المغنطرون ويتحكم في مدتها بواسطة معدِّل .
• موجه موجي يربط بين المرسل والهوائي.
• جهاز مزدوج يعمل كمفتاح بين الهوائي وجهاز الإرسال أو جهاز الاستقبال للإشارة عندما يتم استخدام الهوائي في كلتا الحالتين.
• جهاز استقبال . من خلال معرفة شكل الإشارة المستقبلة المطلوبة (نبضة)، يمكن تصميم جهاز استقبال مثالي باستخدام مرشح مطابق .
• معالج عرض لإنتاج إشارات لأجهزة الإخراج القابلة للقراءة من قبل الإنسان .
• قسم إلكتروني يتحكم بجميع تلك الأجهزة والهوائي لإجراء المسح الراداري المطلوب عن طريق البرنامج.
• رابط لأجهزة وشاشات المستخدم النهائي.

إن الإشارات الراديوية التي يتم بثها من هوائي واحد سوف تنتشر في جميع الاتجاهات، وعلى نحو مماثل فإن الهوائي الواحد سوف يستقبل الإشارات بالتساوي من جميع الاتجاهات. وهذا يترك الرادار مع مشكلة تحديد مكان وجود الهدف.

كانت الأنظمة المبكرة تميل إلى استخدام هوائيات البث متعددة الاتجاهات ، مع هوائيات استقبال اتجاهية موجهة في اتجاهات مختلفة. على سبيل المثال، استخدم أول نظام تم نشره، Chain Home، هوائيين مستقيمين بزاوية قائمة للاستقبال، كل منهما على شاشة مختلفة. سيتم اكتشاف الحد الأقصى للرجوع بهوائي بزاوية قائمة على الهدف، والحد الأدنى مع توجيه الهوائي مباشرة إليه (نهاية على). يمكن للمشغل تحديد الاتجاه إلى الهدف عن طريق تدوير الهوائي بحيث تظهر شاشة واحدة الحد الأقصى بينما تظهر الأخرى الحد الأدنى. أحد القيود الخطيرة لهذا النوع من الحلول هو أن البث يتم إرساله في جميع الاتجاهات، وبالتالي فإن كمية الطاقة في الاتجاه الذي يتم فحصه هي جزء صغير من تلك المنقولة. للحصول على قدر معقول من الطاقة على "الهدف"، يجب أن يكون هوائي الإرسال اتجاهيًا أيضًا.

تستخدم الأنظمة الأكثر حداثة "طبقًا" مكافئًا قابلًا للتوجيه لإنشاء شعاع بث محكم، وعادةً ما تستخدم نفس الطبق الذي يستخدمه جهاز الاستقبال. غالبًا ما تجمع مثل هذه الأنظمة بين ترددين للرادار في نفس الهوائي للسماح بالتوجيه التلقائي أو قفل الرادار .

يمكن أن تكون العاكسات المكافئة إما قطع مكافئة متماثلة أو قطع مكافئة فاسدة: تنتج الهوائيات المكافئة المتماثلة شعاعًا ضيقًا "قلم رصاص" في كل من أبعاد X وY وبالتالي يكون لها مكسب أعلى. يستخدم رادار الطقس NEXRAD Pulse-Doppler هوائيًا متماثلًا لإجراء عمليات مسح تفصيلية للحجم للغلاف الجوي. تنتج الهوائيات المكافئة الفاسدة شعاعًا ضيقًا في بُعد واحد وشعاعًا واسعًا نسبيًا في البعد الآخر. هذه الميزة مفيدة إذا كان اكتشاف الهدف عبر مجموعة واسعة من الزوايا أكثر أهمية من موقع الهدف في ثلاثة أبعاد. تستخدم معظم رادارات المراقبة ثنائية الأبعاد هوائيًا مكافئًا فاسدًا بعرض شعاع سمتي ضيق وعرض شعاع رأسي عريض. يسمح تكوين الشعاع هذا لمشغل الرادار باكتشاف طائرة عند سمت معين ولكن على ارتفاع غير محدد. وعلى العكس من ذلك، تستخدم رادارات تحديد الارتفاع "النودر" طبقًا بعرض شعاع رأسي ضيق وعرض شعاع سمتي واسع لاكتشاف طائرة على ارتفاع معين ولكن بدقة سمتية منخفضة.

• المسح الأولي: تقنية المسح حيث يتم تحريك الهوائي الرئيسي لإنتاج شعاع مسح، وتشمل الأمثلة المسح الدائري، ومسح القطاع، وما إلى ذلك.
• المسح الثانوي: تقنية المسح حيث يتم تحريك تغذية الهوائي لإنتاج شعاع مسح، وتشمل الأمثلة المسح المخروطي، ومسح القطاع أحادي الاتجاه، والتبديل الفصي، وما إلى ذلك.
• مسح بالمر: تقنية مسح تنتج شعاع مسح عن طريق تحريك الهوائي الرئيسي وتغذيته. مسح بالمر هو مزيج من المسح الأساسي والمسح الثانوي.
• المسح المخروطي : يدور شعاع الرادار في دائرة صغيرة حول محور "خط التصويب"، والذي يشير إلى الهدف.

يتم تطبيقه بشكل مشابه للعاكس المكافئ، حيث يتم تحريك الموجه المجزأ ميكانيكيًا للمسح وهو مناسب بشكل خاص لأنظمة المسح السطحي غير المتتبع، حيث قد يظل النمط الرأسي ثابتًا. ونظرًا لتكلفته المنخفضة وقلة تعرضه للرياح، تستخدم رادارات المراقبة على متن السفن والمطارات والموانئ الآن هذا النهج بدلاً من الهوائي المكافئ.

يتم استخدام طريقة أخرى للتوجيه في رادار المصفوفة المرحلية .

تتكون هوائيات المصفوفة الطورية من عناصر هوائي متشابهة متباعدة بشكل متساوٍ، مثل الهوائيات أو صفوف الموجهات الموجية المشقوقة. يشتمل كل عنصر هوائي أو مجموعة من عناصر الهوائي على تحول طور منفصل ينتج تدرج طور عبر المصفوفة. على سبيل المثال، ستنتج عناصر المصفوفة التي تنتج تحول طور بمقدار 5 درجات لكل طول موجي عبر وجه المصفوفة شعاعًا موجهًا بمقدار 5 درجات بعيدًا عن خط الوسط عموديًا على وجه المصفوفة. سيتم تعزيز الإشارات التي تنتقل على طول هذا الشعاع. سيتم إلغاء الإشارات المزاحة عن هذا الشعاع. مقدار التعزيز هو كسب الهوائي . مقدار الإلغاء هو قمع الفص الجانبي. ^[52]

كانت رادارات المصفوفة الطورية قيد الاستخدام منذ السنوات الأولى للرادار في الحرب العالمية الثانية ( رادار ماموت )، لكن قيود الأجهزة الإلكترونية أدت إلى ضعف الأداء. استُخدمت رادارات المصفوفة الطورية في الأصل للدفاع الصاروخي (انظر على سبيل المثال برنامج Safeguard ). وهي قلب نظام Aegis Combat System المحمول على متن السفن ونظام Patriot Missile System . إن التكرار الهائل المرتبط بوجود عدد كبير من عناصر المصفوفة يزيد من الموثوقية على حساب التدهور التدريجي للأداء الذي يحدث مع فشل عناصر الطور الفردية. وإلى حد أقل، استُخدمت رادارات المصفوفة الطورية في مراقبة الطقس . اعتبارًا من عام 2017، تخطط الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي لتنفيذ شبكة وطنية من رادارات المصفوفة الطورية متعددة الوظائف في جميع أنحاء الولايات المتحدة في غضون 10 سنوات، للدراسات الجوية ومراقبة الرحلات الجوية. ^[53]

يمكن بناء هوائيات المصفوفة الطورية لتتوافق مع أشكال محددة، مثل الصواريخ، ومركبات دعم المشاة، والسفن، والطائرات.

مع انخفاض أسعار الإلكترونيات، أصبحت أجهزة الرادار ذات المصفوفات الطورية أكثر شيوعًا. وتعتمد جميع أنظمة الرادار العسكرية الحديثة تقريبًا على المصفوفات الطورية، حيث يتم تعويض التكلفة الإضافية الصغيرة من خلال تحسين موثوقية النظام بدون أجزاء متحركة. لا تزال تصميمات الهوائيات المتحركة التقليدية مستخدمة على نطاق واسع في الأدوار حيث تكون التكلفة عاملاً مهمًا مثل مراقبة الحركة الجوية والأنظمة المماثلة.

تُقدَّر قيمة رادارات المصفوفة الطورية للاستخدام في الطائرات لأنها تستطيع تتبع أهداف متعددة. كانت أول طائرة تستخدم رادار المصفوفة الطورية هي B-1B Lancer . وكانت أول طائرة مقاتلة تستخدم رادار المصفوفة الطورية هي Mikoyan MiG-31 . كان رادار المصفوفة الطورية السلبي SBI-16 Zaslon الخاص بطائرة MiG-31M يُعتبر أقوى رادار مقاتل في العالم، ^{[ بحاجة لمصدر ]} حتى تم تقديم رادار المصفوفة الطورية النشط AN/APG-77 على طائرة Lockheed Martin F-22 Raptor .

لا تعد تقنيات قياس التداخل بمصفوفة الطور أو تركيب الفتحة ، باستخدام مجموعة من الأطباق المنفصلة التي يتم دمجها في فتحة فعالة واحدة، من التقنيات النموذجية لتطبيقات الرادار، على الرغم من استخدامها على نطاق واسع في علم الفلك الراديوي . وبسبب لعنة المصفوفة الرقيقة ، فإن مثل هذه المصفوفات ذات الفتحات المتعددة، عند استخدامها في أجهزة الإرسال، تؤدي إلى أشعة ضيقة على حساب تقليل إجمالي الطاقة المرسلة إلى الهدف. من حيث المبدأ، يمكن لمثل هذه التقنيات زيادة الدقة المكانية، ولكن انخفاض الطاقة يعني أن هذا غير فعال بشكل عام.

من ناحية أخرى، يتم استخدام تركيب الفتحة عن طريق معالجة بيانات الحركة لاحقًا من مصدر متحرك واحد على نطاق واسع في أنظمة الرادار الفضائية والجوية .

يجب أن تكون أحجام الهوائيات عمومًا مماثلة لطول موجة التردد التشغيلي، عادةً في حدود 1000 مم . يوفر هذا حافزًا قويًا لاستخدام أطوال موجية أقصر لأن هذا سيؤدي إلى هوائيات أصغر. تؤدي الأطوال الموجية الأقصر أيضًا إلى دقة أعلى بسبب الانعراج، مما يعني أنه يمكن أيضًا جعل العاكس المشكل الموجود في معظم الرادارات أصغر لأي عرض شعاع مرغوب.

هناك عدد من القضايا العملية التي تعارض الانتقال إلى أطوال موجية أصغر. أولاً، كانت الإلكترونيات اللازمة لإنتاج أطوال موجية قصيرة جدًا عالية الطاقة أكثر تعقيدًا وتكلفة بشكل عام من الإلكترونيات اللازمة لأطوال موجية أطول أو لم تكن موجودة على الإطلاق. هناك قضية أخرى وهي أن شكل الفتحة الفعالة لمعادلة الرادار يعني أنه بالنسبة لأي هوائي (أو عاكس) معين سيكون الحجم أكثر كفاءة عند أطوال موجية أطول. بالإضافة إلى ذلك، قد تتفاعل الأطوال الموجية الأقصر مع الجزيئات أو قطرات المطر في الهواء، مما يؤدي إلى تشتيت الإشارة. كما أن الأطوال الموجية الطويلة جدًا لها تأثيرات حيود إضافية تجعلها مناسبة للرادارات فوق الأفق . لهذا السبب، يتم استخدام مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأطوال الموجية في أدوار مختلفة.

نشأت أسماء النطاقات التقليدية كأسماء رمزية أثناء الحرب العالمية الثانية وما زالت مستخدمة في المجالين العسكري والطيران في جميع أنحاء العالم. وقد تم تبنيها في الولايات المتحدة من قبل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات وعلى المستوى الدولي من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات . وتطبق معظم البلدان لوائح إضافية للتحكم في أجزاء كل نطاق المتاحة للاستخدام المدني أو العسكري.

وقد قام مستخدمون آخرون لطيف الراديو، مثل صناعات البث والتدابير المضادة الإلكترونية ، باستبدال التسميات العسكرية التقليدية بأنظمتهم الخاصة.

نطاقات تردد الرادار

اسم الفرقة	نطاق التردد	مدى الطول الموجي	ملحوظات
HF	3–30 ميجا هرتز	10-100 متر	أنظمة الرادار الساحلية، رادارات ما وراء الأفق (OTH)؛ 'تردد عالي'
تردد عالي جدا	30–300 ميجا هرتز	1-10 م	مدى بعيد جدًا، اختراق الأرض؛ "تردد عالٍ جدًا". كانت أنظمة الرادار المبكرة تعمل عمومًا بتردد VHF حيث تم بالفعل تطوير إلكترونيات مناسبة للبث الإذاعي. اليوم، أصبح هذا النطاق مزدحمًا بشدة ولم يعد مناسبًا للرادار بسبب التداخل.
ص	< 300 ميجا هرتز	> 1 م	"P" تعني "السابق"، وهو ما ينطبق بأثر رجعي على أنظمة الرادار المبكرة؛ وبشكل أساسي HF + VHF. وكثيرًا ما يستخدم للاستشعار عن بعد بسبب اختراق الغطاء النباتي الجيد.
ترددات فائقة التردد	300–1000 ميجا هرتز	0.3–1 متر	مدى بعيد جدًا (على سبيل المثال، الإنذار المبكر بالصواريخ الباليستية )، اختراق الأرض، اختراق أوراق الشجر؛ "تردد عالي جدًا". يتم إنتاجها واستقبالها بكفاءة عند مستويات طاقة عالية جدًا، كما تقلل أيضًا من آثار التعتيم النووي ، مما يجعلها مفيدة في دور اكتشاف الصواريخ.
ل	1-2 جيجاهرتز	15-30 سم	مراقبة الحركة الجوية والمراقبة على المدى البعيد؛ حيث يرمز الحرف "L" إلى "طويل". ويستخدم على نطاق واسع في رادارات الإنذار المبكر على المدى البعيد لأنها تجمع بين جودة الاستقبال الجيدة والدقة المعقولة.
س	2-4 جيجاهرتز	7.5–15 سم	مراقبة متوسطة المدى، ومراقبة الحركة الجوية في المحطات الطرفية، والطقس بعيد المدى، والرادار البحري؛ "S" لـ "sentimetric"، وهو الاسم الرمزي لها أثناء الحرب العالمية الثانية. أقل كفاءة من L، ولكنها تقدم دقة أعلى، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لمهام الاعتراض التي يتم التحكم فيها على الأرض بعيدة المدى .
ج	4–8 جيجاهرتز	3.75–7.5 سم	أجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية؛ حل وسط (ومن هنا جاء الحرف "C") بين النطاقين X وS؛ الطقس؛ التتبع بعيد المدى
إكس	8–12 جيجاهرتز	2.5–3.75 سم	التوجيه الصاروخي ، والرادار البحري ، والطقس، ورسم الخرائط متوسطة الدقة، والمراقبة الأرضية؛ في الولايات المتحدة، يتم استخدام النطاق الضيق 10.525 جيجا هرتز ± 25 ميجا هرتز لرادار المطارات ؛ والتتبع قصير المدى. تم تسميته بنطاق X لأن التردد كان سرًا أثناء الحرب العالمية الثانية. يحد الانعراج عن قطرات المطر أثناء هطول الأمطار الغزيرة من النطاق في دور الكشف ويجعل هذا مناسبًا فقط للأدوار قصيرة المدى أو تلك التي تكتشف المطر عمدًا.
ك يو	12–18 جيجاهرتز	1.67–2.5 سم	دقة عالية، تستخدم أيضًا في أجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية، تردد أقل من النطاق K (ومن هنا جاء الحرف "u")
ك	18–24 جيجاهرتز	1.11–1.67 سم	من الكلمة الألمانية kurz ، وتعني "قصير". الاستخدام محدود بسبب الامتصاص بواسطة بخار الماء عند 22 جيجاهرتز، لذا يتم استخدام K u وK a على كلا الجانبين بدلاً من ذلك للمراقبة. يستخدم النطاق K للكشف عن السحب من قبل خبراء الأرصاد الجوية، وتستخدمه الشرطة للكشف عن سائقي السيارات المسرعين. تعمل مسدسات الرادار ذات النطاق K عند 24.150 ± 0.100 جيجاهرتز.
ك أ	24–40 جيجاهرتز	0.75–1.11 سم	رسم الخرائط، المدى القصير، مراقبة المطارات؛ التردد أعلى بقليل من النطاق K (ومن هنا "a") الرادار الضوئي، المستخدم لتشغيل الكاميرات التي تلتقط صور لوحات ترخيص السيارات التي تعمل عند الإشارات الحمراء، يعمل عند 34.300 ± 0.100 جيجاهرتز.
مم	40–300 جيجاهرتز	1.0–7.5  ملم	نطاق المليمتر ، مقسم على النحو التالي. الأكسجين في الهواء هو مُضعِف فعال للغاية حول 60 جيجاهرتز، وكذلك الجزيئات الأخرى عند ترددات أخرى، مما يؤدي إلى ما يسمى بنافذة الانتشار عند 94 جيجاهرتز. حتى في هذه النافذة يكون التوهين أعلى من ذلك الناتج عن الماء عند 22.2 جيجاهرتز. وهذا يجعل هذه الترددات مفيدة بشكل عام فقط للرادارات عالية التحديد قصيرة المدى، مثل أنظمة تجنب خطوط الطاقة للمروحيات أو الاستخدام في الفضاء حيث لا يكون التوهين مشكلة. يتم تعيين أحرف متعددة لهذه النطاقات من قبل مجموعات مختلفة. هذه من Baytron، وهي شركة لم تعد موجودة الآن كانت تصنع معدات الاختبار.
الخامس	40–75 جيجاهرتز	4.0–7.5 ملم	يتم امتصاصه بقوة بواسطة الأكسجين الجوي، الذي يتردد صداه عند 60 جيجاهرتز.
و	75–110 جيجاهرتز	2.7–4.0 ملم	يتم استخدامه كجهاز استشعار بصري للسيارات ذاتية القيادة التجريبية والمراقبة الجوية عالية الدقة والتصوير.

تعمل أجهزة التعديل على توفير شكل الموجة للنبضة الترددية الراديوية. هناك تصميمان مختلفان لأجهزة تعديل الرادار:

• مفتاح الجهد العالي للمذبذبات الكهربائية ذات المفاتيح غير المتماسكة. ^[54] تتكون هذه المعدلات من مولد نبضات الجهد العالي المكون من مصدر جهد عالي، وشبكة تشكيل نبضات ، ومفتاح جهد عالي مثل الثايرترون . وهي تولد نبضات قصيرة من الطاقة للتغذية، على سبيل المثال، المغنطرون ، وهو نوع خاص من الصمام المفرغ الذي يحول التيار المستمر (النبضي عادةً) إلى موجات ميكروويف. تُعرف هذه التقنية بالطاقة النبضية . وبهذه الطريقة، يتم الحفاظ على النبضة المنقولة من إشعاع التردد اللاسلكي لمدة محددة وعادةً ما تكون قصيرة جدًا.
• خلاطات هجينة، ^[55] تتغذى بواسطة مولد شكل موجة ومثير لشكل موجة معقد ولكن متماسك . يمكن توليد هذا الشكل الموجي بواسطة إشارات إدخال منخفضة الطاقة/منخفضة الجهد. في هذه الحالة، يجب أن يكون جهاز إرسال الرادار عبارة عن مكبر طاقة، على سبيل المثال، جهاز إرسال كليسترون أو جهاز إرسال ذو حالة صلبة. بهذه الطريقة، يتم تعديل النبضة المرسلة داخل النبضة ويجب أن يستخدم جهاز استقبال الرادار تقنيات ضغط النبضة .

تتطلب مكبرات الموجات الدقيقة المتماسكة التي تعمل فوق خرج الموجات الدقيقة 1000 واط، مثل أنابيب الموجة المتنقلة والكليسترون ، سائل تبريد سائل. يجب أن يحتوي شعاع الإلكترون على طاقة أكبر من خرج الموجات الدقيقة بمقدار 5 إلى 10 مرات، مما يمكن أن ينتج حرارة كافية لتوليد البلازما. تتدفق هذه البلازما من المجمع نحو الكاثود. نفس التركيز المغناطيسي الذي يوجه شعاع الإلكترون يجبر البلازما على مسار شعاع الإلكترون ولكن يتدفق في الاتجاه المعاكس. هذا يقدم تعديل FM الذي يقلل من أداء دوبلر. لمنع هذا، يلزم وجود سائل تبريد بأقل ضغط ومعدل تدفق، ويتم استخدام الماء منزوع الأيونات عادةً في معظم أنظمة الرادار السطحية عالية الطاقة التي تستخدم معالجة دوبلر. ^[56]

تم استخدام كولانول ( إستر السيليكات ) في العديد من الرادارات العسكرية في السبعينيات. ومع ذلك، فهو ماص للرطوبة ، مما يؤدي إلى التحلل المائي وتكوين كحول شديد الاشتعال. وقد نُسب فقدان طائرة تابعة للبحرية الأمريكية في عام 1978 إلى حريق إستر السيليكات. ^[57] كولانول مكلف وسام أيضًا. وقد أنشأت البحرية الأمريكية برنامجًا يسمى منع التلوث (P2) للقضاء على أو تقليل حجم وسمية النفايات والانبعاثات الجوية وتصريفات النفايات. وبسبب هذا، يتم استخدام كولانول بشكل أقل اليوم.

يتم تعريف الرادار (يُطلق عليه أيضًا: RADAR ) بموجب المادة 1.100 من لوائح الراديو (RR) للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) على النحو التالي: ^[58]

نظام تحديد المواقع الراديوية يعتمد على مقارنة الإشارات المرجعية بالإشارات الراديوية المنعكسة أو المعاد إرسالها من الموضع المراد تحديده. ويجب تصنيف كل نظام تحديد المواقع الراديوية حسب خدمة الاتصالات الراديوية التي يعمل فيها بشكل دائم أو مؤقت. ومن الاستخدامات النموذجية للرادار الراداري الأساسي والرادار الثانوي ، وقد يعملان في خدمة تحديد المواقع الراديوية أو خدمة تحديد المواقع الراديوية عبر الأقمار الصناعية .

يأتي الرادار في مجموعة متنوعة من التكوينات في المرسل والمستقبل والهوائي وطول الموجة واستراتيجيات المسح وما إلى ذلك.

• رادار ثنائي الاتجاه
• رادار الموجة المستمرة
• رادار دوبلر
• رادار FM-CW
• رادار أحادي النبضة
• الرادار السلبي
• رادار المصفوفة المستوية
• نبض دوبلر
• رادار الفتحة التركيبية
  • رادار الفتحة الرقيقة صناعيا
• رادار فوق الأفق مع جهاز إرسال إشارة صوتية

• رادار تتبع التضاريس
• التصوير بالرادار
• الملاحة بالرادار
• قانون التربيع العكسي
• رادار الموجة
• خصائص إشارة الرادار
• رادار دوبلر النبضي
• استشعار الموجات المليمترية
• الاختصارات والاختصارات في مجال الطيران

التعاريف

• نبضة أحادية مقارنة السعة
• معدل ثابت للإنذارات الكاذبة
• التحكم في وقت الحساسية

طلب

• فتيل القرب

الأجهزة

• المغنطرون التجويفى
• مكبر المجال المتقاطع
• زرنيخيد الغاليوم
• كليسترون في الكهرباء
• تكنولوجيا أومنيفيو
• تفاصيل هندسة الرادار
• برج الرادار
• راديو
• أنبوب الموجة المسافرة

طرق الكشف والقياس المماثلة

• الموقع الصوتي
• ليدار
• لوران
• سونار

الرادارات التاريخية

• قائمة الرادارات
• سلسلة المنزل وسلسلة المنزل المنخفضة
• رادار فورتسبورغ
• رادار هوهينتويل
• رادار H2S
• رادار SCR-270

قد يحتاج قسم " القراءة الإضافية " هذا إلى التنظيف . يُرجى قراءة دليل التحرير والمساعدة في تحسين القسم. ( نوفمبر 2014 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

• باريت، ديك، " كل ما تريد معرفته عن رادار الدفاع الجوي البريطاني ". صفحات الرادار. (تاريخ وتفاصيل أنظمة الرادار البريطانية المختلفة)
• بودري، " تاريخ الهاتف: تاريخ الرادار ". Privateline.com. (رواية قصصية عن نقل أول مغنطرون تجويفي عالي القدرة في العالم من بريطانيا إلى الولايات المتحدة أثناء الحرب العالمية الثانية).
• تطوير الرادار البريطاني السري .
• ES310 "مقدمة في هندسة الأسلحة البحرية". (قسم أساسيات الرادار)
• هولمان، مارتن، " شجرة عائلة الرادار ". عالم الرادار.
• بينلي، بيل، وجوناثان بينلي، " تاريخ الرادار المبكر - مقدمة ". 2002.
• دليل لوحة الملاحة بالرادار والمناورة رقم 1310 ، الوكالة الوطنية للتصوير والخرائط، بيثيسدا، ماريلاند 2001 (منشور حكومي أمريكي "... يهدف إلى استخدامه في المقام الأول كدليل تعليمي في مدارس الملاحة ومن قبل أفراد البحرية والبحرية التجارية.")
• ويسلي ستاوت، 1946 "الرادار - المحقق العظيم" أرشيف 28 يوليو 2020 على موقع واي باك مشين التطوير والإنتاج المبكر من قبل شركة كرايسلر خلال الحرب العالمية الثانية.
• سوردز، شون إس.، "التاريخ التقني لبدايات الرادار"، سلسلة تاريخ التكنولوجيا ، المجلد 6، لندن: بيتر بيريجرينوس، 1986

• ريج بات (1991). جيش الرادار: الفوز في حرب الموجات الهوائية . ر. هيل. ISBN 978-0-7090-4508-3.
• إي جي بوين (1 يناير 1998). أيام الرادار . تايلور وفرانسيس. رقم ISBN 978-0-7503-0586-0.
• مايكل براج (1 مايو 2002). RDF1: تحديد موقع الطائرات باستخدام طرق الراديو 1935-1945 . دار نشر توين. رقم ISBN 978-0-9531544-0-1.
• لويس براون (1999). تاريخ الرادار في الحرب العالمية الثانية: الضرورات التقنية والعسكرية . تايلور وفرانسيس. ISBN 978-0-7503-0659-1.
• روبرت بودري (1996). الاختراع الذي غيّر العالم: كيف فازت مجموعة صغيرة من رواد الرادار بالحرب العالمية الثانية وأطلقت ثورة تكنولوجية . سايمون وشوستر. ISBN 978-0-684-81021-8.
• بيرش، ديفيد ف.، رادار للبحارة ، ماكجرو هيل، 2005، ISBN 978-0-07-139867-1 . 
• إيان جولت (2011). موقع سري: شاهد على ولادة الرادار وتأثيره بعد الحرب . دار نشر هيستوري. رقم ISBN 978-0-7524-5776-5.
• بيتر س. هول (مارس 1991). رادار . بوتوماك بوكس ​​إنك. رقم ISBN 978-0-08-037711-7.
• ديريك هاوس؛ مؤسسة رادار البحرية (فبراير 1993). الرادار في البحر: البحرية الملكية في الحرب العالمية الثانية . مطبعة المعهد البحري. رقم ISBN 978-1-55750-704-4.
• آر في جونز (أغسطس 1998). الحرب الأكثر سرية . دار وردزورث للنشر المحدودة. رقم ISBN 978-1-85326-699-7.
• كايزر، جيرالد، الفصل العاشر في "دليل ودود إلى الموجات"، بيركهاوزر، بوسطن، 1994.
• كولن لاثام؛ آن ستوبس (يناير 1997). الرادار: معجزة زمن الحرب . دار نشر سوتون المحدودة. رقم ISBN 978-0-7509-1643-1.
• فرانسوا لو شوفالييه (2002). مبادئ معالجة إشارات الرادار والسونار . دار آرتك للنشر. رقم ISBN 978-1-58053-338-6.
• ديفيد بريتشارد (أغسطس 1989). حرب الرادار: الإنجاز الرائد لألمانيا 1904-1945 . هاربر كولينز. ​​رقم ISBN 978-1-85260-246-8.
• ميريل إيفان سكولنيك (1 ديسمبر 1980). مقدمة لأنظمة الرادار . ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-0-07-066572-9.
• ميريل إيفان سكولنيك (1990). دليل الرادار . ماكجرو هيل بروفيشنال. رقم ISBN 978-0-07-057913-2.
• جورج دبليو ستيمسون (1998). مقدمة إلى الرادار المحمول جواً . دار نشر سايتك. رقم ISBN 978-1-891121-01-2.
• يونغهاسباند، إيلين، حياة غير عادية. كيف جلبت الأوقات المتغيرة أحداثًا تاريخية إلى حياتي ، مركز كارديف للتعلم مدى الحياة، كارديف، 2009، ISBN 978-0-9561156-9-0 (تحتوي الصفحات 36-67 على تجارب أحد مخططي الرادار التابعين لسلاح الجو الملكي البريطاني في الحرب العالمية الثانية). 
• يونغهاسباند، إيلين. حرب امرأة واحدة . كارديف. كتب كاندي جار. 2011. ISBN 978-0-9566826-2-8 
• ديفيد زيمرمان (فبراير 2001). درع بريطانيا: الرادار وهزيمة سلاح الجو الألماني . دار نشر سوتون المحدودة. رقم ISBN 978-0-7509-1799-5.

• M. I. Skolnik, ed. (1970). Radar Handbook (PDF) . McGraw-Hill. ISBN 0-07-057913-X.
• نداف ليفانون؛ إيلي موزسون (2004). إشارات الرادار . جون وايلي وأولاده، وشركة ISBN 9780471473787.
• هاو هي؛ جيان لي ؛ بيتري ستويكا (2012). تصميم الموجة لأنظمة الاستشعار النشطة: نهج حسابي. مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-1-107-01969-0.
• سولومون دبليو. جولومب؛ جوانج جونج (2005). تصميم الإشارة لتحقيق ارتباط جيد: للاتصالات اللاسلكية والتشفير والرادار. مطبعة جامعة كامبريدج. رقم ISBN 978-0521821049.
• م. سولتاناليان (2014). تصميم الإشارات للاستشعار النشط والاتصالات. إيلاندرز السويد إيه بي. رقم ISBN 978-91-554-9017-1. {{cite book}}: |work=تم تجاهله ( مساعدة )
• فولفيو جيني؛ أنطونيو دي مايو؛ لي باتون، محررون (2012). تصميم الشكل الموجي والتنوع لأنظمة الرادار المتقدمة . لندن: مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا. ISBN 978-1849192651.
• إي فيشلر؛ أ. حاييموفيتش؛ ر. بلوم؛ د. تشيجيك؛ إل. شيميني؛ ر. فالينزويلا (2004). رادار MIMO: فكرة حان وقتها . مؤتمر الرادار IEEE.
• مارك ر. بيل (1993). "نظرية المعلومات وتصميم شكل الموجة الرادارية". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في نظرية المعلومات . 39 (5): 1578-1597. doi :10.1109/18.259642.
• روبرت كالدربانك؛ س. هوارد؛ بيل موران (2009). "تنوع الشكل الموجي في معالجة إشارات الرادار". مجلة معالجة إشارات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 26 (1): 32-41. رمز Bibcode :2009ISPM...26...32C. doi :10.1109/MSP.2008.930414. S2CID  16437755.
• مارك أ. ريتشاردز؛ جيمس أ. شير؛ ويليام أ. هولم (2010). مبادئ الرادار الحديث: المبادئ الأساسية . دار نشر سايتك. رقم ISBN 978-1891121-52-4.

• دورة فيديو من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: مقدمة إلى أنظمة الرادار مجموعة من 10 محاضرات فيديو تم تطويرها في مختبر لينكولن لتطوير فهم أنظمة الرادار وتقنياته.
• مجموعة من مقاطع الفيديو التعليمية التي تم إنشاؤها لموظفي مراقبة الحركة الجوية (ATC).
• مسرد مصطلحات الرادار