Radar

Báo cáo tiểu luận quân sự Radar phòng không
Mở đầu
1. S lc v lch s phỏt trin ca Radar:
Nm 1865, Maxwell ó a ra lớ thuyt v súng in t.
Nm 1867, Henry Hertz ó chng minh c súng in t
bng thc nghim.
Nm 1895, nh vt lý ngi Nga Popop ó phỏt minh ra
dng c thu c cỏc hin tng phúng in trong khụng
gian cỏch xa 30m, d bỏo kh nng dng c ú cú th gi
tin tc i xa. éõy l nm ỏnh du phỏt minh to ln ca
nhõn loi: Vụ tuyn in.
í xõy dng cỏc i radar do Popop nờu ra u tiờn. Nm
1897, khi tin hnh thớ nghim liờn lc vụ tuyn gia hai con
tu "Chõu u" v "Chõu Phi", ụng nhn thy liờn lcx bng
b t khi chic tun dng hm "Trung uý I-lin" i xen vo
gia. Sau khi chic tun dng hm i qua, liờn lc c
ni li. Vỡ sao liờn lc b t? ễng cho rng súng vụ tuyn
ó b chic tun dng hm chn mt v cú th c phn
x tr li. ễng nờu kh nng dựng hin tng ny phỏt
hin cỏc vt ngoi kh nng quan sỏt ca mt thng (ờm
ti, sng mự, c li xa...).
Nhng phi gn 40 nm sau, loi ngi mi ch to c
Radar. Chin tranh th gii ln 2, Radar c phỏt trin
mnh v ni bt trong chin tranh vụ tuyn in t gia cỏc
nc tham chin. éu nm 1940, nc Anh ó cú khong
250.000 ngi lm vic trong lnh vc ny. én giai on
cui chin tranh th gii hai, mi thỏng M ó chi 100 triu
USD vo vic thit k, sn xut cỏc i Radar mi v cỏc
thit b chng nhiu cho Radar.
Vi s phỏt trin ca khoa hc, cụng ngh vi in t v cụng
ngh thụng tin ngy nay ó to ra tin d mi cho s phỏt

trin ca Radar. Nhng Radar mi nht hin nay trờn th
gii cú nhng tớnh nng cc k u vit: c ly phỏt hin xa,
phõn gii mc tiờu cao, thit b gnnh, h thng x lý tớn
hiu v hin th s, nhiu khõu x lý tớn hiu c t ng
hoỏ rt thun li cho ngi s dng.
1
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
2. Ứng dụng và chức năng của Radar:
 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.
 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.
 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.
 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.
 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.
 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.
2
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
Néi dung
1. Cơ sở khoa học kỹ thuật bắt mục tiêu của Radar:
a. Các định nghĩa:
 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.
 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:
3
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng

Trong đó:
O: Radar
M: Mục tiêu
OM: Cự ly từ đài tới mục tiêu thường ký hiệu là D
ε: Góc tà của mục tiêu
β: Góc phương vị của mục tiêu
MM’: Độ cao của mục tiêu
MM’ = H = Dsinε
- Tại thời điểm t
o
: H
o
, R
o
, β
o

- Tại thời điểm t
n
: H
n
, R
n
, β
n
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 β + Góc phương vị β
+ Góc tà ε + Độ cao H = Dsinε
Với :
- (D, β, H) dùng xác định mục tiêu gần trái đất
- (D, β, ε) 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:
 Tất cả các vật thể bay trong phạm vi phát hiện của Radar gọi
là mục tiêu Radar
 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
4
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
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.
 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
 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.
 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:
 Dựa trên cơ sở do thời gian cần thiết để tín hiệu từ Radar
phát đi sau đó phản xạ về từ mục tiêu.
 Cự ly D của mục tiêu được xác định :
2
Ct
D
=
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
 Để xác định t, ta biến đổi tiếp:
f
C
D
2
=
5
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng

 Cự ly liên quan đến tần số f, f liên quan tới thời gian t
 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.
 Phương pháp tần số:
 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.
 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 ∆f
p
C
D
f
pp
2
η
=∆
Trong đó:
η
p
: 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
M
M

phxaph
CT
DF
ffF
∆
=−=
4
Với:
∆F
M
: Độ lệch tần số của dao động cao tần
T
M
: Chu kỳ lặp lại của tần số biến điện của máy phát
 Từ đó:
M
Mh
T
TCF
D
∆
=
4
 Phương pháp pha:
 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
tF
h
πϕ
2

=∆
Trong đó: F
h
: Tần số biến điện dao động cao tần
 Cự ly tới mục tiêu được xác định :
h
F
C
D
π
ϕ
4
∆
=
ii, Phương pháp đo phương vị mục tiêu
β
:
6
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
Có nhiều phương pháp đo phương vị, trong thực tế thường dùng
phương pháp xung và phương pháp pha.
 Phương pháp pha:
 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.

 Phương pháp xung:
 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.
 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 360
o
, vì vậy loại Radar này hay được sử
dụng phương pháp cực đại.
 Phương pháp này được mô tả bằng hình vẽ dưới đây:
 Thực chất của phương pháp này là xác định β 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.
7
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
 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 0
o
. Khi anten quay 360
o
đồng thời trên hiện sóng cũng
hình thành những vạch dấu phương vị.
 Để thuận lợi cho việc xác định phương vị của mục tiêu trên

vạch dấu thường cho 5
o
, 10
o
, 30
o
. Điểm dấu phải phù hợp
với hướng của anten.
iii, Phương pháp đo độ cao H :
 Radar có nhiệmvụ xác định độ cao H của mục tiêu so với
mặt đất kể cả khi chúng còn ở xa.
 Mục tiêu ở xa (ε nhỏ), mặt đất có độ cong của trái đất.
 Từ hình vẽ trên ta thấy:
tgd
M
MM
R
D
DHHH
2
sin'''
2
+=+=
ε
 Xác định H
M
chính là xác định ε 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:
 Phương pháp dùng cánh sóng chữ V:

 Dùng hai anten tạo thành 2 cánh sóng hình cosin trong mặt
phẳng đứng còn cánh sóng kia tạo thành với nó một gó 45
o
như hình vẽ: (hình trang bên)
8
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
 Cho anten quay với vận tốc đều. Ban đầu cánh sóng đứng
quét qua mục tiêu M, khi quay đi góc ∆ϕ cánh sóng kia lại
quét qua mục tiêu. Từ hình vẽ ta xác định được:
ϕ
ϕ
∆+
∆
=
2
sin1
sinD
H
 Độ cao H được xác định thông qua D và ∆ϕ.
 Phương pháp quét cánh sóng trong mặt phẳng đứng:
 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.
 Trụ anten được gắn với thiết bị phát điểm dấu góc tà để tạo
các điểm dấu góc tà tương ứng với anten.
 Nhờ máy móc phát góc tà ta có thể giải phương trình độ cao:
tdg
R
D
DH

2
sin
2
+=
ε
 Phương pháp Ganhomet:
 Thực chất là xác định cự ly D sau đó bằng Ganhomet xác
định góc tà và giải phương trình độ cao đã biết.
 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)
9
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
 Có thể tìm được một góc tà mà ở đó tín hiệu sẽ triệt tiêu lẫn
nhau: ε
o

 Hướng ε
o
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.
 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 ε
o.
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:
 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, ...
10
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
làm việc như vậy gọi là chế độ xung và do đó Radar gọi là
Radar xung.
 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.
 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.
 Sơ đồ khối:

 Thiết bị đồng bộ giống như bộ não của Radar , phối hợp nhịp
nhàng hoạt động của toàn bộ khí tài theo thời gian.
 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.
 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.
 Tín hiệu qua chuyển mạch bị anten "bắt" được, đi qua
chuyển mạch thu phát vào máy thu.
11
Máy phát
Chuyển mạch
thu phát
Máy thu
Thiết bị đầu
ra
Thiết bị đồng
bộ
Nguồn
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
 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:


 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:
12
O
t
U
O
t
U
O
t
U
O
t
U
B¸o c¸o tiÓu luËn qu©n sù Radar phßng kh«ng
 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.
 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.

 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.
13
Loại A
Loại J