أفق الرادار

يُعدّ أفق الرادار منطقةً بالغة الأهمية لأداء أنظمة كشف الطائرات ، ويُعرَّف بالمسافة التي يرتفع عندها شعاع الرادار فوق سطح الأرض بما يكفي لكشف الهدف على أدنى مستوى ممكن. ويرتبط هذا الأفق بمنطقة الأداء المنخفضة ، وتعتمد هندسته على التضاريس وارتفاع الرادار ومعالجة الإشارة. ويرتبط هذا المفهوم بمفاهيم ظل الرادار ، ومنطقة التشويش ، والمنطقة الخالية من التشويش .

يمكن للأجسام المحمولة جواً استغلال منطقة ظل الرادار ومنطقة التشويش لتجنب رصد الرادار باستخدام تقنية تسمى الملاحة على ارتفاع منخفض عن سطح الأرض . ^{[ 1 ]}

بدون الأخذ في الاعتبار الانكسار عبر الغلاف الجوي، سيكون أفق الرادار هو المسافة الهندسية${\displaystyle D_{h}}$من الرادار إلى الأفق مع الأخذ في الاعتبار الارتفاع فقط${\displaystyle H}$الرادار فوق مستوى سطح البحر، ونصف قطر الأرض${\displaystyle R_{e}}$(حوالي 6.4 × 10³ ^كم  ):

${\displaystyle D_{h}={\sqrt {2\times H\times R_{e}+H^{2}}}}$

عندما تكون قيمة H صغيرة مقارنة بـ${\displaystyle R_{e}}$ويمكن تقريب ذلك بما يلي:

${\displaystyle D_{h}={\sqrt {2\times H\times R_{e}}}}$

[نسبة الخطأ، التي تزداد تقريبًا بما يتناسب مع الارتفاع ، تكون أقل من 1% عندما يكون الارتفاع أقل من 250  كم.]

بناءً على هذه الحسابات، يبلغ أفق الرادار على ارتفاع ميل واحد (1.6 كم) 143 كم (89 ميلاً) . أما أفق الرادار مع هوائي على ارتفاع 23 مترًا (75 قدمًا) فوق المحيط فيبلغ 16 كم (10 أميال) . مع ذلك، ونظرًا لتغير الضغط الجوي ومحتوى بخار الماء فيه مع الارتفاع، ينكسر مسار شعاع الرادار نتيجةً لتغير الكثافة. في الغلاف الجوي القياسي، تنحني الموجات الكهرومغناطيسية أو تنكسر عمومًا نحو الأسفل. هذا يقلل من منطقة الظل ، ولكنه يُسبب أخطاءً في قياس المسافة والارتفاع. عمليًا، لإيجاد    ${\displaystyle D_{h}}$، يجب استخدام قيمة 8.5 × 10³ ^كم  لنصف قطر الأرض الفعال${\displaystyle R_{e}}$(4/3 منه)، بدلاً من الحقيقي. ^{[ 2 ]}

وبذلك تصبح المعادلة كالتالي:

${\displaystyle D_{h}={\sqrt {2\times H\times \left({\frac {4R_{e}}{3}}\right)}}}$

وبالنسبة لنفس الأمثلة : سيكون  أفق الرادار للرادار على ارتفاع ميل واحد (1.6 كم) هو 102 ميل (164 كم) وسيكون الأفق على ارتفاع 75 قدمًا (23 مترًا) هو 12 ميل (19 كم) .    

علاوة على ذلك، تتسبب الطبقات ذات الاتجاه المعاكس لدرجة الحرارة أو الرطوبة في حدوث ظاهرة التوجيه الجوي ، التي تعمل على انحناء الحزمة نحو الأسفل أو حتى حبس الموجات الراديوية بحيث لا تنتشر عموديًا. تحدث هذه الظاهرة في حالتين:

• طبقة رقيقة مستقرة من الرطوبة المرتفعة
• انعكاس حراري مستقر

يزداد تأثير القنوات الهوائية مع انخفاض التردد. عند الترددات الأقل من 3 ميجاهرتز ، يعمل حجم الهواء بأكمله كدليل موجي لملء منطقة ظل الرادار، كما يقلل من حساسية الرادار فوق منطقة القناة. تعمل القنوات الهوائية على ملء منطقة الظل، وتوسيع نطاق منطقة التشويش، ويمكن أن تُحدث انعكاسات لرادار الترددات المنخفضة تتجاوز المدى المُقاس . 

طُوِّرت عدة أنظمة رادار تسمح برصد الأهداف في منطقة الظل. تُعرف هذه الأنظمة مجتمعةً باسم رادارات ما وراء الأفق . تُستخدم ثلاثة أنظمة بشكل عام؛ النظام الأكثر شيوعًا يستخدم طبقة الأيونوسفير كعاكس، حيث يُرسل الإشارة نحو السماء ثم يستقبل الإشارات الضعيفة المرتدة منها. بينما تستخدم أنظمة أخرى ترتيبًا ثنائي الاستقرار بهوائيات بعيدة تبحث عن الأجسام التي تمر بينها. أما عدد قليل من الأنظمة فيستخدم "موجات زاحفة" تنتقل إلى منطقة الظل.

• انتشار الإشارة عبر خط البصر
• وضع الهيكل لأسفل