Radaränglar

S-bands radarängel, från en teknisk rapport från 1959.
Den här artikeln handlar om en radareffekt, inte radioanropssignalen för höjd.

Radaränglar är en effekt som ses på radarskärmar när det finns en periodisk struktur i synen på radarn som är ungefär lika lång som signalens våglängd . Ängeln verkar vara ett fysiskt stort föremål på skärmen, ofta milsvida, som kan skymma verkliga mål. Dessa uppmärksammades först på 1940-talet och var ett ämne för omfattande studier på 1950-talet. Den underliggande mekanismen beror på Braggs lag .

Historia och källa

Tidiga radarer var föremål för stark retur från marken och deras planlägesindikatorer visade ofta många permanenta ekon som släckte delar av skärmen. Änglar dök upp på dessa system, men var svåra att särskilja från dessa markåtervändningar och märktes i allmänhet inte. Utvecklingen av COHO -konceptet i Storbritannien eliminerade dessa permanenta ekon, då änglar sågs tydligt för första gången på en kontinuerlig basis. Ett av de tidigaste exemplen sågs 1953 på radarn, luftvärn nr 4 Mk. 7 , ett av de första COHO-systemen. Några av dessa identifierades som fågelflockar, vilket ledde till att en ornitolog köpte en överskottsradar, anti-flygplan nr 3 Mk. 7 för att utföra fågelspårning.

När de först sågs var det bred enighet om att många sådana änglar orsakades av meteorologiska effekter, men ingen kunde förklara deras beteende utifrån denna teori. Det var känt att fåglar kunde orsaka radarretur, eftersom detta hade märkts mycket tidigt på Chain Home- system redan före andra världskriget . Experiment utfördes av Radar Research and Development Establishment som visade att radartvärsnittet av en död fågel var cirka 0,01 kvadratmeter, ungefär samma som en påse med 1 pund (0,45 kg) vatten. Detta är mycket mindre än den normala detektionsgränsen för radarerna, och det fanns vissa aspekter av rörelsen som verkade stå i strid med slutsatsen att dessa orsakades av fåglar.

I ett sådant exempel noterade den experimentella COHO MEW-radarn vid Great Baddow upprepade ringformade änglar som såg ut att långsamt stråla utåt från en punkt och driva i vinden, men bara på morgonen. De var övertygade om att detta berodde på att en lokal fabrik startade sin ånganläggning och att den resulterande varma luften orsakade displayen på grund av värme . När de gick till platsen hittade de en öppen park med ett bestånd av träd.

Mysteriet löstes när de kollade på morgonen och hittade enorma flockar av starar som lämnade träden i ett märkligt vågliknande mönster. På natten klungades fåglarna i träd i mitten av dungen och i gryningen började trädhoppa mot de yttersta träden. Sedan, baserat på någon osynlig signal, skulle alla fåglar på utsidan av dungen lämna på en gång och börja flyga iväg och stråla utåt. Så snart en grupp lämnade, skulle fler fåglar, under en period av minuter, individuellt trädhoppa utåt för att fylla upp de yttre träden och upprepa processen. På natten anlände fåglarna i små grupper och orsakade ingen visning.

Det var inte förrän på senare 1950-talet som det var allmänt accepterat att fåglar var den primära orsaken till änglar. Denna slutsats lades så småningom fram 1957 av inte mindre än Royal Society :

...de har ansetts allmänt vara av meteorologiskt ursprung, genom reflexion eller brytning av energi från atmosfäriska diskontinuiteter, men ingen meteorologisk teori som hittills föreslagits har lyckats förklara alla deras observerade egenskaper. Det visas att dessa egenskaper kan förklaras tillfredsställande under antagandet att ekon tas emot från fåglar på flytt.

Med pulsradar fann man snart en lösning, känd som sweept gain i brittiskt språkbruk och sensitivity time control (STC) i USA. Enligt radarekvationen varierar energin hos en retursignal med den fjärde potensen, så närliggande föremål har mycket starkare avkastning och kan tränga in föremål som ligger längre bort. Tanken med STC är att sänka mottagarens känslighet för närliggande mål innan man når maximal förstärkning på längre avstånd, kanske 80 km. Genom att justera storleken på förstärkningsdämpningen kan avkastningen från fåglar elimineras samtidigt som flygplanen kan ses.

Effekter

Även om änglar var ett problem för alla radarer av eran, gjorde de den kanadensiska Mid-Canada-linjen nästan oanvändbar på våren och hösten när miljontals stora fåglar migrerade vid stationerna. Detta förvärrades av att fåglarna landade nära de varma dieselgeneratorerna vid stationerna. Typiska radarer skickar ut korta signalpulser, och STC kan triggas av den pulsen. Mid-Canada Line var en kontinuerlig vågradar (CW) som inte hade någon inneboende timing för sina signaler. Effekten var så överväldigande att en betydande egenskap hos de liknande AN/FPS-23- radar som användes på DEW-linjen , som då var under uppbyggnad, var tillägget av Doppler-filtrering för att ta bort föremål som färdades långsammare än 125 miles per timme (201 km/h) från displayen.

Även om fåglar är den mest utbredda orsaken till dessa effekter, kan varje periodisk struktur med tanke på radarn orsaka liknande effekter. Detta är särskilt anmärkningsvärt i havsavsökningsradar i flygplan och satelliter när vågmönstret matchar någon multipel av radarns våglängd. Denna effekt har utnyttjats i radar som mäter sjötillståndet till havs, eller vindmätande radar som skapar de nödvändiga mönstren med hjälp av akustiska vågor som genereras av stora högtalare .

Citat

Bibliografi

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radar_angels&oldid=1028515839 "