Radar trójwspółrzędny (radar 3D; ) – radar umożliwiający określenie położenia celu w trzech współrzędnych: odległości, azymucie i wysokości (elewacji). O ile typowy radar dwuwspółrzędny podaje odległość i azymut, radar trójwspółrzędny wyznacza również elewację, co pozwala określić wysokość celu. Radary tego typu są stosowane m.in. w monitorowaniu pogody, obronie przeciwlotniczej i dozorze przestrzeni powietrznej.

mały|Schemat typowego radaru trójwspółrzędnego, łączącego elektroniczne sterowanie wiązką w pionie z mechanicznym ruchem w poziomie.mały|lewo|Schemat typowego radaru dwuwspółrzędnego z obracaną wiązką o .Informacja dostarczana przez radar trójwspółrzędny od dawna była potrzebna szczególnie w obronie przeciwlotniczej i przy naprowadzaniu myśliwców przechwytujących. Załogom samolotów przechwytujących trzeba było przekazać wysokość, na którą mają się wznieść przed przechwyceniem celu. Przed upowszechnieniem się samodzielnych radarów trójwspółrzędnych osiągano to przez użycie oddzielnych radarów obserwacyjnych, podających odległość i azymut, oraz oddzielnych wysokościomierzy radiolokacyjnych, które badały cel w celu określenia jego wysokości. Urządzenia te miały niewielkie możliwości przeszukiwania przestrzeni, dlatego najpierw kierowano je na azymut ustalony przez główny radar obserwacyjny.

W radarach meteorologicznych pełna informacja objętościowa powstaje zwykle przez serię pełnych obrotów anteny wykonywanych przy kolejnych kątach elewacji; taki zestaw skanów jest określany jako volume scan albo volume coverage pattern.

Techniki W radarach trójwspółrzędnych informacja o elewacji może być uzyskiwana różnymi metodami. W literaturze technicznej do głównych klas rozwiązań zalicza się radary z wiązkami warstwowymi, radary ze skanowaniem częstotliwościowym, radary ze skanowaniem fazowym, układy elektromechaniczne oraz radary z cyfrowym formowaniem wiązki.

Radary z wiązką skanującą (pencil-beam) kierują wąską wiązkę według określonego wzorca skanowania, aby budować trójwymiarowy obraz przestrzeni. W praktyce często łączą mechaniczny obrót anteny w azymucie z elektronicznym sterowaniem wiązki w elewacji. Przykładami są – sieć dopplerowskich radarów meteorologicznych, które wykonują skanowanie objętościowe atmosfery przez obrót o 360° przy kolejnych kątach elewacji – oraz AN/SPY-1, wielofunkcyjny radar z anteną fazowaną stanowiący element Aegis Combat System, stosowany m.in. na krążownikach rakietowych typu Ticonderoga.

Radary z wiązkami warstwowymi emitują lub odbierają wiele wiązek fal radiowych ustawionych pod różnymi kątami elewacji. Przez porównanie względnych poziomów sygnału odebranego w sąsiednich wiązkach można wyznaczyć wysokość celu. Przykładem takiego rozwiązania jest , transportowalny radar obserwacji przestrzeni powietrznej wykorzystujący sześć wiązek warstwowych.

Radary ze skanowaniem częstotliwościowym wykorzystują zależność kierunku promieniowania od częstotliwości, tak że zmiana częstotliwości odpowiada zmianie kąta elewacji wiązki. Rozwiązanie to było szeroko stosowane w radarach obserwacji przestrzeni powietrznej; przykładem jest , w którym antena skanująca częstotliwościowo pokrywa elewację przy mechanicznym obrocie w azymucie. W literaturze wskazuje się jednak, że dokładność wyznaczania elewacji w radarach tego typu jest na ogół mniejsza niż w radarach z wiązkami warstwowymi albo radarach fazowanych z techniką monopulsową.

Radary ze skanowaniem fazowym wykorzystują elektronicznie sterowane przesuwniki fazowe do przemieszczania wiązki w elewacji. Daje to większą swobodę kształtowania położenia wiązki i doboru przebiegów sondujących niż w rozwiązaniach skanujących częstotliwościowo. W radarach tej klasy do pomiaru elewacji mogą być wykorzystywane techniki monopulsowe, interferometryczne lub porównanie amplitud. Przykładem radaru tej klasy jest AN/SPY-1.

Radary z cyfrowym formowaniem wiązki tworzą wiązki odbiorcze przez cyfrowe ważenie i łączenie sygnałów z elementów lub sekcji szyku antenowego. Umożliwia to generowanie stosu wiązek odbiorczych albo pojedynczej skanującej wiązki odbiorczej w elewacji oraz daje większą swobodę adaptacyjnego kształtowania charakterystyk promieniowania.

Ograniczenia i kompromisy Dokładność wyznaczania wysokości w radarze trójwspółrzędnym zależy od przyjętej techniki formowania i skanowania wiązki. W radarach z wiązkami warstwowymi istotny jest m.in. rozstaw wiązek, sposób oświetlenia apertury i relacja między położeniem celu a osiami sąsiednich wiązek, natomiast w radarach skanujących częstotliwościowo występuje dodatkowy kompromis między sterowaniem wiązką, różnorodnością częstotliwości i odpornością na zakłócenia.

Na małych kątach elewacji pomiar wysokości pogarszają ponadto clutter od powierzchni ziemi lub morza oraz zjawiska wielodrogowości, w których echo celu dociera do anteny wieloma drogami po odbiciu od powierzchni.

Przykłady mały| na HMS „Victorious” (R38), 1961RAT-31DL – naziemny radar dalekiego zasięgu z aktywną anteną fazowaną. NUR-15 – polski mobilny radar obserwacyjny średniego zasięgu. NUR-22-N (3D) – polski mobilny radar średniego zasięgu z obracającą się anteną fazowaną wielowiązkową. Sea Giraffe 3-D – okrętowy radar trójwymiarowy z rodziny Giraffe. AN/SPY-1 – wielofunkcyjny radar phased-array systemu Aegis. – brytyjski okrętowy radar 3D pasma S używany m.in. do naprowadzania przechwycenia i wczesnego ostrzegania. – transportowalny radar obserwacji przestrzeni powietrznej dostarczający dane o azymucie, odległości i wysokości celu. – irański radar 3D dalekiego zasięgu.

Zobacz też Radar wczesnego ostrzegania Radiolokacyjna stacja wstępnego poszukiwania Radar meteorologiczny Szyk fazowany

Przypisy

Linki zewnętrzne

Kategoria:Radary Kategoria:Radary obserwacji przestrzeni powietrznej