Sơ lược và ứng dụng của Radar phòng không. Liên hệ với vai trò của sinh viên

Më ®Çu 1. Sơ lược về lịch sử phát triển của Radar: Ø Năm 1865, Maxwell đã đưa ra lí thuyết về sóng điện từ. Ø Năm 1867, Henry Hertz đã chứng minh được sóng điện từ bằng thực nghiệm. Ø Năm 1895, nhà vật lý người Nga Popop đã phát minh ra dụng cụ thu được các hiện tượng phóng điện trong không gian cách xa 30m, dự báo khả năng dụng cụ đó có thể gửi tin tức đi xa. Ðây là năm đánh dấu phát minh to lớn của nhân loại: Vô tuyến điện. Ø Ý đồ xây dựng các đài radar do Popop nêu ra đầu tiên. Năm 1897, khi tiến hành thí nghiệm liên lạc vô tuyến giữa hai con tàu "Châu Âu" và "Châu Phi", ông nhận thấy liên lạcx bỗng bị đứt khi chiếc tuần dương hạm "Trung uý I-lin" đi xen vào giữa. Sau khi chiếc tuần dương hạm đi qua, liên lạc được nối lại. Vì sao liên lạc bị đứt? Ông cho rằng sóng vô tuyến đã bị chiếc tuần dương hạm chắn mất và có thể được phản xạ trở lại. Ông nêu khả năng dùng hiện tượng này để phát hiện các vật ngoài khả năng quan sát của mắt thường (đêm tối, sương mù, cự li xa...). Ø Nhưng phải gần 40 năm sau, loài người mới chế tạo được Radar. Chiến tranh thế giới lần 2, Radar được phát triển mạnh và nổi bật trong chiến tranh vô tuyến điện tử giữa các nước tham chiến. Ðầu năm 1940, nước Anh đã có khoảng 250.000 người làm việc trong lĩnh vực này. Ðến giai đoạn cuối chiến tranh thế giới hai, mỗi tháng Mĩ đã chi 100 triệu USD vào việc thiết kế, sản xuất các đài Radar mới và các thiết bị chống nhiễu cho Radar. Ø Với sự phát triển của khoa học, công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin ngày nay đã tạo ra tiền dề mới cho sự phát triển của Radar. Những Radar mới nhất hiện nay trên thế giới có những tính năng cực kỳ ưu việt: cự ly phát hiện xa, độ phân giải mục tiêu cao, thiết bị gọnnhẹ, hệ thống xử lý tín hiệu và hiển thị số, nhiều khâu xử lý tín hiệu được tự động hoá rất thuận lợi cho người sử dụng. 2. Ứng dụng và chức năng của Radar: Ø Radar được dùng vào rất nhiều mục đích kỹ thuật khác nhau, thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau: Radar thời tiết, Radar cảnh giới, Radar dẫn đường, Radar phát hiện và chỉ thị mục tiêu, Radar ngắm bắn, Radar nhận biết "địch-ta"... Với khoa học vũ trụ, Radar càng thể hiện tính quan trọng trong việc nghiên cứu. Radar có thể lắp đặt ở trên máy bay, tàu biển, vệ tinh nhân tạo, trong các xe Radar cơ động. Và đặc biệt còn có Radar cầm tay phát hiện mục tiêu gần. Ø Ngoài ra, Radar còn có nhiệm vụ trinh sát thông báo tình hình hoạt động của địch mặt đất, mặt nước, tình hình địch sử dụng vũ khí hoá học, sinh học, tình hình khí tượng thuỷ văn. Trong khu vực đóng quân bố trí chiến đấu tự vệ phòng chống các hành động đánh phá của địch. Ø Ngày nay, Radar được sử dụng rộng rãi trong quân đội và giữ một vai trò quan trọng trong chiến tranh hiện đại. Sự ra đời của Radar dẫn tới một bước ngoặt quan trọng trong chiến thuật. Bản thân Radar không bắn rơi máy bay, không đánh đắm tàu, cũng không tiêu diệt sinh lực hay các phương tiện kỹ thuật của địch, nhưng nó có khả năng phối hợp hầu như tất cả các loại vũ khí, tạo nên những khả năng hoàn toàn mới mẻ và bất ngờ. Ø Trong chiến tranh thế giới lần 2, bộ máy chỉ huy hải quân của phát xít Ðức đã thừa nhận rằng, Radar đã làm cho tàu ngầm từ địa vị kẻ đi săn trở thành con mồi bị săn: 785 tàu trong số 1174 tàu ngầm đã bị đánh đắm. Ø Khi phát xít Ðức sử dụng bom bay FAU-1, Radar đã phát huy tác dụng và làm tăng hiệu quả của vũ khí phòng không. Từ 16 đến 30-8-1944, quân Ðức đã phóng 1080 quả bom, nhưng đã bị bắn rơi 540, và bị không quân tiêu diệt 144 bởi vũ khí có Radar hướng dẫn và ngòi nổ vô tuyến. Số lượng đạn cần thiết để hạ một máy bay từ 600 đến 700 viên đã giảm xuống 100 đến 120 viên. Ø Chức năng của radar là phát hiện và định vị vật thể bằng sóng vô tuyến. Tên radar do hải quân Mĩ đặt ra trong thế chiến thứ 2 (Viết tắt của Radio Detection and Ranging"), tuy không có ý nghĩa nhưng ngày nay đã trở thành một thuật ngữ thông dụng. Néi dung 1. Cơ sở khoa học kỹ thuật bắt mục tiêu của Radar: a. Các định nghĩa: Ø Radar là hệ thống thiết bị thuộc lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến điện. Thực hiện việc phát đi (bức xạ) những sóng vô tuyến điện trong môi trường không khí và thu lại tín hiệu phản xạ của sóng điện từ từ mục tiêu rồi đo đạc xử lý cho ta nhận biết được tin tức về mục tiêu cần quan sát, xác định. Ø Sự phản xạ sóng điện từ được xảy ra ở giới hạn của hai môi trường có tính chất điện và từ khác nhau. Các tham số toạ độ mục tiêu trong không gian được cho bởi hình sau: Trong đó: O: Radar M: Mục tiêu OM: Cự ly từ đài tới mục tiêu thường ký hiệu là D e: Góc tà của mục tiêu b: Góc phương vị của mục tiêu MM’: Độ cao của mục tiêu MM’ = H = Dsine Tại thời điểm to : Ho, Ro, bo Tại thời điểm tn : Hn, Rn, bn xác định được đường bay của mục tiêu Oxyz là hệ toạ độ để xác định vị trí M trong không gian cần 1 trong 2 bộ ba thông số: + Cự ly D + Cự ly D + Góc phương vị b + Góc phương vị b + Góc tà e + Độ cao H = Dsine Với : (D, b, H) dùng xác định mục tiêu gần trái đất (D, b, e) dùng xác định mục tiêu xa trái đất Tập hợp các toạ độ của mục tiêu theo thời gian sẽ cho ta quỹ đạo S của mục tiêu b. Mục tiêu: Ø Tất cả các vật thể bay trong phạm vi phát hiện của Radar gọi là mục tiêu Radar Ø Đối với bất cứ mục tiêu nào có thể phản xạ lại sóng điện từ đều gọi là nguồn phát xạ thứ cấp. Thực chất của việc phản xạ dưới tác động của sóng điện từ tại các mục tiêu phản xạ sẽ xuất hiện trên bề mặt phản xạ dòng điện xoay chiều. Dòng xoay chiều này chính là nguồn phát xạ thứ cấp. Ø Tính chất phản xạ mục tiêu Radar phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Kích thước bề mặt phản xạ của mục tiêu + Tính dẫn điện của bề mặt phản xạ + Kết cấu hình học, mức độ lồi lõm của bề mặt mục tiêu + Bước sóng làm việc của Radar + Mặt phân cực của nguồn phát xạ + Góc tới của sóng phát xạ Ø Sự phản xạ sóng điện từ có thể chia làm 3 loại : + Phản xạ gương: Xảy ra khi sóng tới tác động tới bề mặt phẳng của vật phản xạ. Đặc điểm của loại phản xạ này là góc tới bằng góc phản xạ. + Phản xạ phân tán: Sóng tới phản xạ theo nhiều hướng khác nhau. + Phản xạ kết hợp: Vừa có phản xạ gương, vừa có phản xạ phân tán. Thực tếhay gặp loại phản xạ này. Ø Mục tiêu có hình dạng phức tạp, vị trí luôn thay đổi do đó tín hiệu luôn thay đổi dẫn đến công suất của tín hiệu luôn thay đổi. Sự thay đổi biên độ công suất tín hiệu phản xạ là một quá trình ngẫu nhiên không thể tính toán trước được, mà phải dựa vào đặc tính thống kê, hàm phân bố xác suất để phân tích đánh giá. c. Các phương pháp xác định toạ độ của đài Radar xung: i, Phương pháp đo cự ly mục tiêu D: Ø Dựa trên cơ sở do thời gian cần thiết để tín hiệu từ Radar phát đi sau đó phản xạ về từ mục tiêu. Ø Cự ly D của mục tiêu được xác định : Trong đó : t: Thời gian giữ chậm tín hiệu từ khi phát xung đến khi đài thu được tín hiệu phản xạ C: Vận tốc ánh sáng Ø Để xác định t, ta biến đổi tiếp: Ø Cự ly liên quan đến tần số f, f liên quan tới thời gian t Ø Các đài Radar xung dùng tần số chuẩn 75KHz chia theo các hệ số chia cần thiết và biến đổi thành các xung đại diện cho khoảng cách 10, 50 và 100km đưa đến hiện sóng biên độ để tạo thành lưới toạ độ cự ly. Căn cứ vào vị trí tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trên hiên trên lưới toạ đọ hiện sóng để xác định cự ly mục tiêu. Ưu điểm của phương pháp này là chỉ cần một anten, hiện sóng đơn giản cùng một lúc có thể phát hiện được nhiều mục tiêu. ž Phương pháp tần số: Ø Dựa trên nguyên tắc thời gian giữ chậmcủa tín hiệu phản xạ từ mục tiêu được đo bằng độ lớn sự thay đổi của tần số phát. Ø Trong thời gian truyền lan sóng điện từ tới mục tiêu và phản xạ lại vào máy thu của Radar, tần số biến đổi một lượng Dfp Trong đó: hp: Hệ số thay đổi tần số của dao động cao t6ần của máy phát đưa vào bộ trộncủa máy thu tạo ra tín hiệu tần số Với: DFM: Độ lệch tần số của dao động cao tần TM: Chu kỳ lặp lại của tần số biến điện của máy phát Ø Từ đó: ž Phương pháp pha: Ø Dựa trên nguyên tắc thời gian giữ chậm tín hiệu phản xạ từ mục tiêu được đo bằng độ dịch pha của dao động biến điện Trong đó: Fh: Tần số biến điện dao động cao tần Ø Cự ly tới mục tiêu được xác định : ii, Phương pháp đo phương vị mục tiêu b : Có nhiều phương pháp đo phương vị, trong thực tế thường dùng phương pháp xung và phương pháp pha. ž Phương pháp pha: Ø Thực chất là so sánh pha của tín hiệu nhận được từ hai anten thu khác nhau và đặt cách nhau một khoảng nhất định. Hai anten cố định khi đó tìn hiệu nhận được từ mục tiêu sẽ xác định được hướng mục tiêu đến. Phương pháp này có ưu điểm độ chính xác cao và có khả năng tự động theo dõi mục tiêu. Song cónhược điểm là khả năng phân biệt về phương vị kém, bị hạn chế trong một góc nhất định ở 1 hướng nào đó. Thiết bị cồng kềnh nên ít được sử dụng. ž Phương pháp xung: Ø Hay còn gọi là phương pháp biên độ đã khắc phục được nhược điểm của phương pháp trên nên hay được sử dụng. Có nhiều cách đo theo phương pháp cực đại, cực tiểu, so sánh và cân bằng tín hiệu. Ø Các phương pháp cực tiểu, so sánh và cân bằng tín hiệu có những ưu điểm nhất định, song nhược điểm là cần có 2 anten, 2 bộ khuyếch đại tín hiệu riêng, khả năng đo trong phạm vi hẹp. Trong khi đó Radar cảnh giới lại cần góc quan sát và đo trong 360o, vì vậy loại Radar này hay được sử dụng phương pháp cực đại. Ø Phương pháp này được mô tả bằng hình vẽ dưới đây: Ø Thực chất của phương pháp này là xác định b theo trục đối xứng của cánh sóng trong mặt phẳng ngang, nghĩa là tín hiệu lớn nhất trên hiện sóng phương vị - cự ly ứng với điểm giữa của mục tiêu. Ø Để xác định nhanh và chính xác phương vị của mục tiêu người ta tạo ra những vạch dấu bằng điện hay cơ khí trên hiện sóng. Điểm chuẩn để tính đó là phương vị Bắc tương ứng 0o. Khi anten quay 360o đồng thời trên hiện sóng cũng hình thành những vạch dấu phương vị. Ø Để thuận lợi cho việc xác định phương vị của mục tiêu trên vạch dấu thường cho 5o, 10o, 30o. Điểm dấu phải phù hợp với hướng của anten. iii, Phương pháp đo độ cao H : Ø Radar có nhiệmvụ xác định độ cao H của mục tiêu so với mặt đất kể cả khi chúng còn ở xa. Ø Mục tiêu ở xa (e nhỏ), mặt đất có độ cong của trái đất. Ø Từ hình vẽ trên ta thấy: Ø Xác định HM chính là xác định e sau đó tính toán bù phần cong của trái đất, dựa trên cự ly D đã biết , Radar cảnh giới thường sử dụng các phương pháp độ cao: ž Phương pháp dùng cánh sóng chữ V: Ø Dùng hai anten tạo thành 2 cánh sóng hình cosin trong mặt phẳng đứng còn cánh sóng kia tạo thành với nó một gó 45o như hình vẽ: (hình trang bên) Ø Cho anten quay với vận tốc đều. Ban đầu cánh sóng đứng quét qua mục tiêu M, khi quay đi góc Dj cánh sóng kia lại quét qua mục tiêu. Từ hình vẽ ta xác định được: Ø Độ cao H được xác định thông qua D và Dj. ž Phương pháp quét cánh sóng trong mặt phẳng đứng: Ø Dùng anten tạo ra cánh sóng hẹp trong mặt phẳng đứng sau đó quét cánh sóng đó trong mặt phẳng đứng theo một tần số nhất định trong phạm vi góc tà định trước. Ø Trụ anten được gắn với thiết bị phát điểm dấu góc tà để tạo các điểm dấu góc tà tương ứng với anten. Ø Nhờ máy móc phát góc tà ta có thể giải phương trình độ cao: ž Phương pháp Ganhomet: Ø Thực chất là xác định cự ly D sau đó bằng Ganhomet xác định góc tà và giải phương trình độ cao đã biết. Ø Cánh sóng của radar không chỉ phụ thuộc vào anten mà còn phụ thuộc vào pha của điện áp cung cấp. Thay đổi pha điện áp cung cấp cho anten sẽ làm thay đổi vị trí cánh sóng trong không gian. Như vậy dùng hai dàn anten trên và dưới tạo nên cánh sóng Radar như hình vẽ sau: (hình trang bên) Ø Có thể tìm được một góc tà mà ở đó tín hiệu sẽ triệt tiêu lẫn nhau: eo Ø Hướng eo có thể thay đổi trong mặt phẳng đứng bằng cách thay đổi pha và biên độ tín hiệu nhận được từ anten trên so với anten dưới, sự thay đổi đờnh thiết bị Ganhomet. Ø Góc tà có thể liên hệ với một trong những đó ở thời điểm mục tiêu trên hiện sóng mắt ta sẽ xác định được eo. Giải phương trình độ cao ta xác định được độ cao của mục tiêu. 2. Nguyên lý hoạt động của Radar xung, các biện pháp nâng cao tính năng, kỹ chiến thuật của Radar: a. Nguyên lí hoạt động: Ø Máy phát Radar phát sóng điện từ vào không gian trong một khoảng thời gian rồi "nghỉ" để đợi tín hiệu vọng trở về. Quá trình cứ thế tiếp tục mãi, "phát" rồi nghỉ; "phát" rồi nghỉ, ... làm việc như vậy gọi là chế độ xung và do đó Radar gọi là Radar xung. Ø Những Radar đầu tiên trên thế giới là Radar xung. Hầu hết các Radar trong chiến tranh thế giới là Radar xung. Và cho đến ngày nay, một số lượng lớn các đài Radar thế giới vẫn là Radar xung. Vì là do khả năng dễ phân biệt tín hiệu phát đi và tín hiệu phản xạ về. Ø Radar xung có máy phát với anten phát, máy thu với anten và bộ chỉ thị ghi nhận thời điểm phát xung đi và thời điểm nhận xung về và báo cho biết khoảng thời gian đó. Về sau, người ta nhận thấy hai anten thu và anten phát luôn làm việc không trùng nhau theo thời gian nên chỉ cần dùng 1 anten vừa phát sóng thăm dò đi, vừa thu sóng vọng lại. Tất nhiên lúc đó phải có bộ nối anten với máy phát khi máy phát làm việc còn máy phát nghỉ thì phải nối anten với máy thu. Thiết bị đó gọi là chuyển mạch thu phát.  — Máy phát Chuyển mạch thu phát Máy thu Thiết bị đầu ra Thiết bị đồng bộ Nguồn Sơ đồ khối: Ø Thiết bị đồng bộ giống như bộ não của Radar , phối hợp nhịp nhàng hoạt động của toàn bộ khí tài theo thời gian. Ø Thiết bị đồng bộ đưa tín hiệu vào máy kích phát, tạo ra xung dao động cao tần. Tín hiệu này đồng thời đưa vào thiế bị đầu ra để nghi nhận thời điểm phát (giống như bấm cho chạy đồng hồ giây), xung cao tần qua bộ chuyển mạch thu phát đưa sang an ten để bức xạ vào không gian. Ø Sau khi xung thăm do kết thúc, chuyển mạch thu phát sẽ tự động nối anten với máy thu. Bắt đầu quá trình thu tín hiệu phản xạ. Ø Tín hiệu qua chuyển mạch bị anten "bắt" được, đi qua chuyển mạch thu phát vào máy thu. Ø Trong máy thu, tín hiệu cao tần được khuếch đại và biến đổi để đưa qua bộ chỉ thị, báo cho trắc thủ biết cự li và các toà độ của mục tiêu. Màn hình mục tiêu có thể là chấm sáng hoặc hiển thị số. Radar phòng không chủ yếu của chúng ta dùng hiển thị bằng tập hợp chấm sáng trên màn hình gây bất lợi cho các tình huống phức tạp, nhiều mục tiêu, tốc độ xử lý yêu cầu lớn. — Nguyên lí trên có thể được biểu diễn bằng giản đồ điện áp sau: O t U O t U O t U O t U Ø Radar xung đơn giản có nhược điểm là nhận tất cả các tín hiệu phản xạ mà không phân biệt được vật di động với những vật đứng yên, trong khi đó tín hiệu phản xạ từ mục tiêu về thường có công suất bé, gây khó khăn rất nhiều cho việc phát hiện mục tiêu. b. Thiết bị chỉ thị của Radar: Ø Dùng để báo cho can người biết sự xuất hiện muc tiêu và toạ độ của nó qua thiết bị chỉ thị. Thiết bị chỉ thị là khâu trung gian giữa người và Radar. Các đặc trưng và tính chất của thiết bị chỉ thị ảnh hưởng đến khả năng phát hiện mục tiêu, nhất là trong điều kiện chiến tranh điện tử. Màn hiện sóng là thiết bị chỉ thị phổ biến nhất hiện nay. ž Màn hiện sóng 1 toạ độ: +Loại A: Tia điện tử quét từ trái sang phải và khởi động cùng 1 lúc với xung thăm dò. Xung phản xạ về được đưa lên màn hiện sóng và dễ dàng xác định được cự li tới mục tiêu. +Loại J: Khác với loại A ở chỗ tia điện tử không quét ngang mà quét hình tròn theo dạng tròn của ống phóng điện tử. Nhờ vậy tăng độ chính xác khi xác định cự li tới mục tiêu. Loại A Loại J ž Màn hiện sóng 2 toạ độ: Ðược sử dụng rộng rãi nhất, cho ta cảm giác rõ ràng hơn về vị trí mục tiêu trong không gian. +Loại P: Màn hiện sóng nhìn vòng, xác định phương vị và cự li của mục tiêu từ bất cứ hướng nào. Thường được dùng trong các Radar quan sát, chỉ thị mục tiêu hoặc dẫn đường. Ðường quét của màn đồng bộ với cánh sóng phát của anten. Nếu đài Radar không quan sát cả 360 độ thì có màn hiện sóng lệch tâm hoặc góc quạt. Màn hiện sóng nhìn vào Màn hiện sóng lệch tâm Màn hiện sóng góc quạt +Loại B: Màn hiện sóng cự li - phương vị chuyển sang toạ độ vuông góc. +Loại E: Màn hiện sóng cự li - góc tà. +Loại C: Màn hiện sóng phương vị - góc tà. +Loại F: Màn hiện sóng hiển thị độ lệch của mục tiêu khỏi đường ngắm theo phương vị và góc tà. Màn hình hiện sóng loại B Màn hình hiện sóng loại E D(km) D(km) Góc tà Phương vị ž Màn hiện sóng 3 toạ độ: Dùng ở những nơi hạn chế số trắc thủ như trên máy bay, người lái đồng thời là trắc thủ Radar. Cả 3 toạ độ mục tiêu hiện trên cùng một màn hiện sóng 2 chiều. +Loại H: Toạ độ thứ 3 được biểu thị bằng các dấu đặc biệt. Màn hiện sóng 3 toạ độ Phương vị Góc tà Phương vị Cự li c. Các biện pháp nâng cao tính năng kỹ chiến thuật của Radar: i, Cự li hoạt động của Radar: Ø Mỗi Radar có cự li hoạt động khác nhau, phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật, được thể hiện bằng công thức dưới đây: Ø Cự li lớn nhất:  Trong đó: P: Công suất máy phát đài Radar. G: Hệ số khuếch đại của anten đài Radar (thu và phát). l: Bước sóng công tác. t: Ðộ rộng xung phát. S: Diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu. f(e,b): Hàm quan hệ liên quan đến không gian truyền sóng. Pmin: Công suất cực tiểu của tín hiệu bảo đảm để Radar phát hiện được mục tiêu. Ø Ngoài ra, cự li hoạt động của Radar còn phu thuộc vào các đặc tính mục tiêu, đó là: - Tiết diện trung bình, thời gian thăng giáng theo tần số và thời gian. - Kết cấu hình học, cấu trúc của mục tiêu. - Vị trí muc tiêu trong tầm hoạt động, phương vị, góc tà, tốc độ và gia tốc của nó trong cả 3 toạ độ. Ø Khi nhiệm vụ chiến thuật xác định cần tăng cự li hoạt động của Radar thì có thể tăng công suất bức xạ P, tăng hệ số khuếch đại của anten G, hoặc giảm công suất cực tiểu Pmin. Ø Khó tăng được công suất bức xạ lên nhiều vì muốn tăng cự li lên 2 lần phải tăng công suất lên 16 lần nên tăng công suất bức xạ của Radar chỉ sử dụng khi đối phương gây nhiễu, lúc đó đối phương muốn gây nhiễu cũng phải tăng công suất máy phát nhiễu. Người ta thường tăng độ nhạy máy thu nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của Radar, tức là giảm Pmin. Ø Tăng hệ số khuếch đại của anten, vì khuếch đại cả đi và về nên chứ không phải. Ø Tăng l sẽ làm tăng cự li lên đáng kể. Tuy nhiên, muốn giữ nguyên hệ số khuếch đại G phải tăng kích thước anten. Ø S là giá trị do mục tiêu quyết định, luôn luôn tồn tại. Tuy nhiên, đối phương luôn tìm cách giảm đại lượng đó xuống giá trị nhỏ nhất để giảm cự li hoạt động của Radar. Xu hướng tàng hình các phương tiện tấn công đường không đang là thách thức lớn đối với Radar. Ø Như vậy, để tăng cự li hoạt động của Radar, nói chung phải tăng kích thước hoặc kết cấu của Radar. Ðó chính là cái giá phải trả để đạt được những thông tin quý giá. Như vậy, chọn cự li hoạt động của Radar phải xuất phát từ nhiệm vụ chiến thuật mà Radar gánh vác. ii, Khả năng phân biệt mục tiêu của Radar: Ø Khả năng phân biệt mục tiêu của Radar là khả năng phân biệt riêng rẽ từng loại mục tiêu, thông thường thường xét khả năng phân biệt 2 mục tiêu. Ø Ðối với Radar, khả năng phân biệt theo toạ độ nào đó là độ khác nhau cực tiểu của 2 mục tiêu theo toạ độ đó trong khi các toạ độ khác trùng nhau hoàn toàn. ž Theo cự li DD: Ø Khả năng phân biệt theo cự li là khoảng cách giữa 2 mục tiêu có cùng góc tà, cùng phương vị mà trên màn hiện sóng còn thấy rõ 2 tín hiệu riêng biệt. Ø Khả năng phân biệt theo cự li được tính theo công thức: Trong đó: tx,Dt: Độ rộng và giá trị mở rộng của tín hiệu phản xạ tương ứng. Knen: Hệ số nén tín hiệu ở đầu ra của máy thu, trường hợp tối ưu ằ 1. Ldq: Kích thước thẳng đường quét. ddd: Ðường kính điểm dấu. ž Theo phương vị Db : Ø Khả năng phân biệt theo phương vị là góc phương vị nhỏ nhất mà đài Radar có thể phân biệt được 2 mục tiêu riêng biệt khi chúng bay cùng cự li và cùng độ cao. Ø Khả năng phân biệt theo phương vị được tính theo công thức: Trong đó: qb: Ðộ rộng cánh sóng ngang ở mức 0,5 công suất. bq: Ðộ lớn dải quạt quét theo phương vị. Ø Ðể tăng khả năng phân biệt theo phương vị, cần phải giảm nhỏ cánh sóng anten, cải thiện chất lượng của đèn hiện sóng. ž Theo độ cao DH: Ø Khả năng phân biệt theo độ cao là độ cao nhỏ nhất mà đài Radar có thể phân biệt được 2 mục tiêu riêng biệt khi chúng bay cùng cự li và cùng phương vị. Ø Khả năng phân biệt theo độ cao được tính theo công thức: Trong đó: e: Giá trị tức thời của góc tà. eq: Ðộ lớn dải quạt quét theo góc tà qe: Ðộ rộng cánh sóng trong mặt phẳng đứng ở mức 0,5 công suất. Ø Trên cơ sở phân biệt về cự li, phương vị, độ cao, khả năng phân biệt 2 mục tiêu là không gian nhỏ nhất mà khi 2 mục tiêu bay gần nhau, đài Radar vẫn phân biệt được. iii, Các phương pháp quan sát không gian: Ø Tuỳ theo yêu cầu chiến thuật của Radar mà có các phương pháp quan sát không gian khác nhau: ž Phương pháp quan sát cánh sóng theo vòng tròn:(Quan sát vòng tròn) Ø Góc phương vị của anten được quét theo góc 0 đến n.360°. Ø Phương pháp này chủ yếu dùng cho Radar cảnh giới để phát hiện mục tiêu trong vòng một bán kính nào đó. ž Phương pháp quan sát không gian theo dải quạt: Ø Khi đó, anten của đài được quét theo dải quạt từ góc d1 đến d2. Ø Phương pháp này chủ yếu dung để bám sát mục tiêu, làm rõ số lượng, kiểu loại mục tiêu, hoặc khi cần đặc biệt quan sát một khoảng không gian nhất định. Ø Thực tế, kết hợp cả 2 phương pháp trên một cách linh hoạt cùng với việc nghiêng anten cho cơ học cánh sóng trong mặt phẳng thẳng đứng. Tương ứng với mỗi chức năng của Radar, ta có các loại màn hiển thị đã xét ở trên. iv, Khả năng chống nhiễu của đài Radar: Ø Với trình độ khoa học kỹ thuật hiện nay, đi đôi với việc phát triển hệ thống Radar là việc phát triển hệ thống chống phá các hoạt động Radar của đối phương, làm cho hệ thống trinh sát và điều khiển Radar của đối phương tê liệt một phần hoặc tê liệt hoàn toàn, tạo điều kiện cho hoả lực mình tiến công oanh tạc mục tiêu trong vùng có Radar kiểm soát. Ø Vì vậy, đảm bảo hoạt động của Radar trong mọi điều kiện tác chiến là nhiệm vụ hết sức quan trọng trong việc quản lí vùng trời chống tập kích đường không trong chiến tranh hiện đại. ž Tác động nhiễu đối với đài Radar: Ø Ðịnh nghĩa: Nhiễu là bức xạ sóng điện từ (phát xạ, phản xạ), phá rối, làm tê liệt hoạt động bình thường của các phương tiện vô tuyến điện tử. Ø Dưới tác động của nhiễu, các phương tiện vô tuyến điện tử mặc dù hoàn toàn tốt vẫn có thể không cung cấp được những tin tức đúng, hoặc không còn là một nguồn tin đáng tin cậy nữa. Ø Nhiễu làm cho tín hiệu trở nên khó nghe rõ, khó nhận dạng, bị che kín hoặc mất hẳn, tên lửa có điều khiển có thể bị lạc hướng, ngòi nổ vô tuyến không được gây nổ hoặc nổ sớm, nổ muộn, máy bay theo khí tài đâm xuống đất, lao và núi, hoặc phải bốc lên cao, không thể bay thấp để tránh sự phát hiện của đối phương được. Ø Tóm lại, nhiễu gây ra những tác hại: - Thu khó khăn. - Gây phức tạp cho việc xử lí tín hiệu. - Gây rối loạn trắc thủ. - Tăng sai số cho các khối tự động. - .v.v… Ø Có 2 loại nhiễu: - Nhiễu thiên nhiên: Do những hiện tượng điện khí quyển, vũ trụ .v.v. gây ra. +Nhiễu khí quyển: Gây ra do phóng điện ở những tầng thấp của khí quyển. +Nhiễu do ion hoá bề mặt: Tạo ra do khí quyển bị ion hoá. +Nhiễu từ những phóng xạ vô tuyến vũ trụ. +Nhiễu do phản xạ sóng từ địa vật và khí tượng. - Nhiễu nhân tạo: +Nhiễu không cố ý: Gây ra do những máy phát bên cạnh (nhiễu lẫn nhau) hay các trạm phát điện (nhiễu công nghiệp). +Nhiễu có tổ chức hay cố ý: Gây với ý đồ phá rối, chèn ép, làm tê liệt các thiết bị vô tuyến điện tử của đối phương. Ø Ở đây, các máy phát nhiễu thường đặt trên các phương tiện lưu động như: ô tô, tàu chiến, máy bay, tên lửa, dù, khí cầu... Cũng đã có những vệ tinh nhân tạo ngoài nhiệm vụ trinh sát còn làm nhiệm vụ gây nhiễu. Ðây chính là loại nhiễu chủ yếu trong chiến tranh vô tuyến điện tử trong tương lai. Ø Dựa theo phương pháp gây nhiễu, nhiễu cố ý được chia thành các dạng nhiễu trực tiếp và gián tiếp. - Nhiễu trực tiếp - nhiễu tích cực: +Là phát xạ sóng điện từ tác động thẳng trực tiếp vào các hệ thống thu của phương tiện vô tuyến điện tử theo đúng nguyên lí vận hành của nó. +Nhiễu trực tiếp do máy phát xạ chuyên dụng tạo nên có các đặc trưng (tần số, cường độ, quy luật điều chế, phương hướng...) thích hợp với nhiệm vụ và đối tượng tác động. +Ðặc điểm: Máy phát nhiễu điều chỉnh vào tần số của thiết bị vô tuyến điện tử cần gây nhiễu. - Nhiễu gián tiếp - nhiễu tiêu cực: +Gây nhiễu nhờ qua một bước trung gian (phản xạ sóng điện từ, từ các vật phản xạ khác nhau) hay bằng cách thay đổi nhân tạo đặc tính điện từ trường của môi trường truyền sóng. +Dựa trên các đặc trưng khác của nhiễu như dải sóng công tác, tác động của nhiễu, theo cường độ..., người ta còn rất nhiều cách phân loại nhiễu khác nhau. Sự phân loại nhằm giúp cho quá trình chống nhiễu được tốt hơn. ž Phương pháp chống nhiễu của đài Radar: Ø Việc chống nhiễu có hiệu quả phải bao gồm cả mặt kỹ thuật - thiết bị và chiến thuật. Ø Không có thiết bị chống nhiễu vạn năng, mỗi thiết bị chỉ có hiệu quả chống nhiễu cao nhất trong một vài trường hợp. Và trong một số trường hợp khác, chống nhiễu lại tỏ ra không cần thiết, không có hiệu quả hoặc vô nghĩa. — Về mặt kỹ thuật - thiết bị: Kỹ thuật: Ø Cản trở tác động của nhiễu ở đầu vào máy thu (khi nhiễu chưa vào máy) Ø Chọn lọc không gian thu hẹp cánh sóng, giảm cánh sóng phụ (ngày nay có thể giảm cánh sóng phụ tới 30 đến 40 dB). Ø Chọn lọc tần số Ø Cơ động cánh sóng: độ rộng cánh sóng Radar phải được tổng hợp từ nhiều cánh sóng có độ rộng khác nhau. Ø Chống nhiễu khi nhiễu đã vào máy thu Ø Chống quá tải. Ø Phân biệt theo tham số (tần số, tốc độ chuyển động, biên độ, tần số lặp lại xung và độ rộng xung, phổ, pha). Ø Thu tiên tiến: tích luỹ tối ưu, tương quan, thích nghi. Ø Ðiều chỉnh hệ số khuếch đại máy thu, với phương pháp này có thể quan sát mục tiêu trên nền nhiễu. Thiết bị: Ø Nâng cao công suất máy phát. Ø Thu hẹp cánh sóng anten. Ø Thay đổi tần số sóng mang (tốc độ, phạm vi). Ø Dùng nhiều băng tần. Ø Phát xạ trên nhiều tần số (phát một tín hiệu trên nhiều tần số và dịch chuyển chúng tương đối với nhau theo thời gian) Ø Thay đổi chế độ làm việc của đài làm đối phương không nắm bắt được tham số của đài) Ø Thay đổi tần số lặp lại và độ rộng xung. Ø Sử dụng tự động điều chỉnh khuếch đại. Ø Dùng mạch chon lọc mục tiêu di động (hiệu ứng doppler) — Về mặt chiến thuật: Ø Cơ động đài Radar. Ø Thực hiện mô phỏng, đánh lừa Radar của máy bay. Ø Nguỵ trang, nghi trang (trận địa giả, nói chuyện giả). Ø Loại bỏ những dấu hiệu phản nguỵ trang. Ø Tiêu diệt các phương tiện gây nhiễu của đối phương. Ø Giữ bí mật tính năng của đài. Ø Tổ chức học và rút kinh nghiệm về nhiễu. Ø Huấn luyện kíp trắc thủ giỏi. Ø Các biện pháp chống nhiễu rất đa dạng và sự vận dụng phải khéo léo, phù hợp thì mới có hiệu quả nhất định. Ø Trước khi gây nhiễu, đối phương thường phải tiến hành trinh sát để nắm các thông số kỹ thuật, vì vậy, trước hết phải giữ bí mật phát xạ Radar. Ø Ở cấp cơ sở cần có sự liên quan giữa các đài Radar với nhau, thông báo cho nhau về tình hình trên không. Sử dụng phương pháp giao hội để xác định vị trí nguồn nhiễu. v, Chống tên lửa tự dẫn: Ø Tên lửa tự dẫn có nhiều loại, ở đây, ta xét các tên lửa tự dẫn có mục tiêu là các đài Radar và các phương tiện phát sóng điện từ. Ø Nâng cao sức sống của các mục tiêu của tên lửa tự dẫn bằng cách bọc thép toàn bộ hay các phần xung yếu. Ø Giảm tin tức về mục tiêu của tên lửa tự dẫn bằng cách nâng cao độ kín đáo về thời gian và năng lượng của mục tiêu tự dẫn. Ø Giảm mức phát xạ là giảm công suất phát (chống đầu tự dẫn thụ động) và giảm tính chất phản xạ (chống đầu dẫn chủ động) của mục tiêu tự dẫn. Ø Nghi binh đánh lừa bằng các mục tiêu giả và con mồi bẫy. Ø Dùng tất cả các biện pháp kể cả các biện pháp phi điện tử để phát hiện sớm nhất tính chất của tên lửa tự dẫn và sử dụng các biện pháp đối phó thích hợp. vi, Cải tiến màn phân tích và hiển thị số của Radar: Ø Ngày nay, khả năng hiển thị bằng số đối với các thiết bị đo lường không còn là việc khó khăn. Vì vậy, nên cải tiến các màn hiển thị, ngoài chức năng hiển thị thông thường cần đưa thêm hệ thống hiển thị số vào. Ø Kết hợp với khả năng tính toán, xử lý và truyền số liệu của máy tính, thông tin nhanh nhất sẽ đến với người chỉ huy và các đơn vị chiến đấu. 3. Nhận dạng mục tiêu và vai trò của Radar trong tác chiến điện tử: Ø Trong quân đội, Radar được trang bị trong tất cả các quân chủng, binh chủng. Chúng được đặt ở khắp nơi, trên đất liền, tàu biển, máy bay, tên lửa.. và thực hiện nhiều nhiệm vụ cụ thể khác nhau. Ø Tuy nhiên, đứng trên góc độ khảo sát chức năng của Radar, người ta nhận thấy có Radar phát hiện và Radar bám sát mục tiêu. Ø Radar phát hiện phải quan sát khoảng không gian cần thiết theo nhiệm vụ chiến thuật đề ra, tìm kiếm và phát hiện tất cả mục tiêu mà chúng xuất hiện. Ø Radar bám sát, trong nhiều trường hợp nhất là để điều khiển hoả lực tiêu diệt mục tiêu, rất cần có liên tục các số liệu về toạ độ, tốc độ và có khi cả gia tốc của mục tiêu. Ø Radar bám sát có thiết bị đặc biệt bảo đảm tự động hướng anten theo mục tiêu và đưa ra các số liệu cần thiết. Tuy nhiên, các hệ thống tự động này thường bị địch tập trung phá hoại khi tiến hành chiến tranh điện tử, nên ngoài chế độ tự động bám sát còn có chế độ bám sát bằng tay. Lúc này, trắc thủ Radar phải điều khiển anten Radar luôn hướng về mục tiêu và tiến hành đo tham số mục tiêu. Ø Radar làm việc 2 chế độ: phát hiện và bám sát, trong thực tế, có loại Radar chỉ làm việc ở 1 chế độ, nhưng cũng có khi buộc phải xây dựng một Radar tổng hợp. Tất nhiên, bao giờ cũng phải phát hiện được mục tiêu rồi mới chuyển sang bám sát được. Việc chuyển Radar từ chế độ này sang chế độ kia là một việc rất phức tạp. Ø Radar trong đội hình chiến đấu phụ thuộc vào nhiệm vụ của nó trong quân chủng binh chủng. Ðể thí dụ, ta xét trong hoạt động của phòng không - không quân. Ø Trước hết, phải đảm bảo quan sát kịp thời và đầy đủ cho bộ chỉ huy các tin tức về tình hình trên không. Tin tức đó cần thiết để làm cơ sở cho việc phân phối mục tiêu giữa các phương tiện tiêu diệt (máy bay, pháo phòng không, tên lửa). Ngoài ra, các Radar phải góp phần đảm bảo đưa đúng lúc các phương tiện tiêu diệt vào tấn công mục tiêu. Ø Hệ thống đảm bảo việc phân phối mục tiêu bao gồm các đài Radar phát hiện, đài Radar nhận biết địch ta, các đài liên lạc và hệ thống xử lý số liệu về địch và ta. Ø Các đài Radar phát hiện sẽ quan sát không gian, phát hiện mục tiêu khi chúng xuất hiện, xác định toạ độ của chúng cũng như xác định địch ta. Các số liệu nhận được nhanh chóng truyền về trung tâm xử lý tin tức tình hình trên không. Cơ quan phân phối mục tiêu sẽ tổng hợp tình hình địch và lực lượng của mình để phân phối mục tiêu giữa các phương tiện hoả lực phòng không. Sau khi người chỉ huy hạ quyết tâm, lệnh được truyền xuống các đơn vị chiến đấu. Hệ thống Radar Tr._.