Radar under andra världskriget
Radar under andra världskriget påverkade i hög grad många viktiga aspekter av konflikten. Denna revolutionerande nya teknik för radiobaserad upptäckt och spårning användes av både de allierade och axelmakterna under andra världskriget, som hade utvecklats oberoende i ett antal nationer under mitten av 1930-talet. Vid krigsutbrottet i september 1939 hade både Storbritannien och Tyskland fungerande radarsystem . I Storbritannien kallades det RDF, Range and Direction Finding , medan man i Tyskland använde namnet Funkmeß (radiomätning), med apparater som kallades Funkmessgerät (radiomätapparat). Vid tiden för slaget om Storbritannien i mitten av 1940 hade Royal Air Force (RAF) fullt integrerat RDF som en del av det nationella luftförsvaret.
I USA demonstrerades tekniken under december 1934, även om det var först när kriget blev troligt som USA insåg potentialen i den nya tekniken och började utveckla fartygs- och landbaserade system. De första av dessa sattes in av den amerikanska flottan i början av 1940, och ett år senare av den amerikanska armén . Förkortningen RADAR (för Radio Detection And Ranging) myntades av den amerikanska flottan 1940, och termen "radar" blev allmänt använd.
Även om fördelarna med att arbeta i mikrovågsdelen av radiospektrumet var kända, var sändare för att generera mikrovågssignaler med tillräcklig effekt inte tillgängliga; alltså, alla tidiga radarsystem fungerade vid lägre frekvenser (t.ex. HF eller VHF ). I februari 1940 utvecklade Storbritannien magnetronen med resonanshålighet , som kan producera mikrovågseffekt i kilowattområdet, vilket öppnar vägen till andra generationens radarsystem.
Efter Frankrikes fall insåg man i Storbritannien att USA:s tillverkningskapacitet var avgörande för framgång i kriget; sålunda, även om Amerika ännu inte var krigförande, beordrade premiärminister Winston Churchill att de tekniska hemligheterna i Storbritannien skulle delas i utbyte mot de nödvändiga förmågorna. Sommaren 1940 Tizardmissionen USA. Kavitetsmagnetronen demonstrerades för amerikaner på RCA, Bell Labs, etc. Den var 100 gånger kraftfullare än något de hade sett. Bell Labs kunde duplicera prestandan, och strålningslaboratoriet vid MIT etablerades för att utveckla mikrovågsradarer. Magnetronen beskrevs senare av amerikanska militärforskare som "den mest värdefulla lasten som någonsin förts till våra kuster".
Förutom Storbritannien, Tyskland och USA utvecklades och användes krigstidsradarer också av Australien , Kanada , Frankrike , Italien , Japan , Nya Zeeland , Sydafrika , Sovjetunionen och Sverige .
Storbritannien
Forskning som ledde till RDF-teknik i Storbritannien påbörjades av Sir Henry Tizards Aeronautical Research Committee i början av 1935, som svar på det akuta behovet av att motverka tyska bombplansattacker. Robert A. Watson-Watt vid Radio Research Station, Slough, ombads att undersöka en radiobaserad "dödsstråle". Som svar svarade Watson-Watt och hans vetenskapliga assistent, Arnold F. Wilkins , att det kan vara mer praktiskt att använda radio för att upptäcka och spåra fiendens flygplan. Den 26 februari 1935 visade ett preliminärt test, vanligtvis kallat Daventry Experiment , att radiosignaler som reflekterades från ett flygplan kunde upptäckas. Forskningsmedel tilldelades snabbt och ett utvecklingsprojekt startades i stort hemlighetsfullt på Orford Ness- halvön i Suffolk . EG Bowen ansvarade för utvecklingen av den pulsade sändaren. Den 17 juni 1935 upptäckte forskningsapparaten framgångsrikt ett flygplan på ett avstånd av 17 miles. I augusti AP Rowe , som representerade Tizard-kommittén, att tekniken skulle få kodnamnet RDF, vilket betyder Range and Direction Finding .
Flygministeriet
I mars 1936 flyttades RDF:s forsknings- och utvecklingsinsatser till Bawdsey Research Station som ligger vid Bawdsey Manor i Suffolk. Medan denna operation var under flygministeriet, blev armén och marinen involverade och initierade snart sina egna program.
På Bawdsey utvecklade ingenjörer och forskare RDF-tekniken, men Watson-Watt, chefen för teamet, vände sig från den tekniska sidan till att utveckla ett praktiskt användargränssnitt för maskin och människa. Efter att ha sett en demonstration där operatörer försökte lokalisera en "attackerande" bombplan, märkte han att det primära problemet inte var tekniskt, utan informationshantering och tolkning. Efter Watson-Watts råd, i början av 1940, hade RAF byggt upp en skiktad kontrollorganisation som effektivt skickade information längs befälsordningen och kunde spåra ett stort antal flygplan och rikta interceptors till dem .
Omedelbart efter kriget började i september 1939 flyttades Air Ministry RDF-utvecklingen vid Bawdsey tillfälligt till University College, Dundee i Skottland. Ett år senare flyttade verksamheten till nära Worth Matravers i Dorset på Englands södra kust och fick namnet Telecommunications Research Establishment (TRE). I ett sista drag flyttade TRE till Malvern College i Great Malvern .
En del av den stora RDF/radarutrustning som används av flygministeriet beskrivs kortfattat. Alla system fick den officiella beteckningen Air Ministry Experimental Station (AMES) plus ett typnummer; de flesta av dessa listas i denna länk.
Kedja Hem
Strax före andra världskrigets utbrott byggdes flera RDF (radar) stationer i ett system känt som Chain Home (eller CH ) längs Storbritanniens södra och östra kust, baserat på den framgångsrika modellen i Bawdsey. CH var ett relativt enkelt system. Sändningssidan bestod av två 300 fot (90 m) höga ståltorn uppträdda med en serie antenner mellan sig. En andra uppsättning av 240 fot (73 m) höga trätorn användes för mottagning, med en serie korsade antenner på olika höjder upp till 215 fot (65 m). De flesta stationer hade mer än en uppsättning av varje antenn, inställd för att fungera på olika frekvenser .
Typiska CH-driftparametrar var:
- Frekvens: 20 till 30 megahertz (MHz) (15 till 10 meter)
- Toppeffekt: 350 kilowatt (kW) (senare 750 kW)
- Pulsrepetitionsfrekvens : 25 och 12,5 pps
- Pulslängd: 20 mikrosekunder (μs)
CH-utgången avlästes med ett oscilloskop . När en puls skickades från sändningstornen färdades en synlig linje horisontellt över skärmen mycket snabbt. Utsignalen från mottagaren förstärktes och matades in i skopets vertikala axel, så en retur från ett flygplan skulle avleda strålen uppåt. Detta bildade en spik på skärmen, och avståndet från vänster sida – mätt med en liten skala längst ner på skärmen – skulle ge målavstånd. Genom att rotera mottagargoniometern kopplad till antennerna kunde operatören uppskatta riktningen till målet (detta var anledningen till de korsformade antennerna), medan höjden på den vertikala förskjutningen indikerade formationens storlek . Genom att jämföra styrkorna från de olika antennerna upp i tornet kunde höjden mätas med viss noggrannhet.
CH visade sig mycket effektivt under slaget om Storbritannien och var avgörande för att möjliggöra för RAF att besegra de mycket större Luftwaffestyrkorna . Medan Luftwaffe förlitade sig på, ofta inaktuella, spaningsdata och stridsflyg, visste RAF med en hög grad av noggrannhet Luftwaffes styrkor och avsedda mål. Sektorstationerna kunde skicka det erforderliga antalet avlyssningsanordningar, ofta endast i ett litet antal. CH agerade som en kraftmultiplikator , vilket tillät att resurser, både mänskliga och materiella, kunde användas och behövde bara klämmas när attacken var nära förestående. Detta minskade avsevärt tröttheten för piloter och flygplan.
Mycket tidigt i striden gjorde Luftwaffe en serie små men effektiva räder på flera stationer, inklusive Ventnor , men de reparerades snabbt. Under tiden sände operatörerna ut radarliknande signaler från närliggande stationer för att lura tyskarna att bevakningen fortsatte. Tyskarnas attacker var sporadiska och kortlivade. Det tyska överkommandot förstod tydligen aldrig vikten av radar för RAF:s insatser, annars skulle de ha tilldelat dessa stationer en mycket högre prioritet. Större störningar orsakades av förstörelse av teletyp- och fastledningslänkarna i de känsliga kontrollstugorna ovan jord och kraftkablarna till masterna än genom att attackera själva de öppna gallertornen.
För att undvika CH-systemet antog Luftwaffe andra taktiker. En var att närma sig kustlinjen på mycket låg höjd. Detta hade förutsetts och motverkades till viss del med en serie kortare räckviddsstationer byggda precis vid kusten, kända som Chain Home Low ( CHL ). Dessa system hade varit avsedda för sjögevärsläggning och kända som Coastal Defence (CD), men deras smala strålar innebar också att de kunde svepa ett område mycket närmare marken utan att "se" reflektionen av marken eller vattnet – känt som röran . Till skillnad från de större CH-systemen måste CHL-sändningsantennen och mottagaren roteras; detta gjordes manuellt på ett pedal-vevsystem av medlemmar av WAAF tills systemet motoriserades 1941.
Markkontrollerad intercept
System liknande CH anpassades senare med en ny display för att producera Ground-Controlled Intercept (GCI) stationer i januari 1941. I dessa system roterades antennen mekaniskt, följt av displayen på operatörens konsol. Det vill säga, istället för en enda linje över skärmens nederkant från vänster till höger, roterades linjen runt skärmen i samma hastighet som antennen svängde.
Resultatet blev en 2D- visning av luftrummet runt stationen med operatören i mitten, där alla flygplan visades som prickar på rätt plats i rymden. Kallade planpositionsindikatorer (PPI), dessa förenklade mängden arbete som behövdes för att spåra ett mål från operatörens sida. Philo Taylor Farnsworth förfinade en version av sitt bildrör ( katodstrålerör , eller CRT) och kallade det en "Iatron". Det kan lagra en bild i millisekunder till minuter (även timmar). En version som höll en bild vid liv ungefär en sekund innan den bleknade, visade sig vara ett användbart tillägg till radarns utveckling. Detta displayrör med långsam toning användes av flygledare från början av radar.
Airborne Intercept
Luftwaffe försökte undvika att avlyssna jaktplan genom att flyga på natten och i dåligt väder . Även om RAF:s kontrollstationer var medvetna om platsen för bombplanen, fanns det lite de kunde göra åt dem om inte stridspiloter fick visuell kontakt.
Detta problem hade redan förutsetts, och ett framgångsrikt program, startat 1936 av Edward George Bowen , utvecklade ett miniatyriserat RDF-system lämpligt för flygplan, Airborne Interception Radar (AI) ombord ( Watson-Watt kallas CH sets RDF -1 och AI:n RDF-2A). De första AI-uppsättningarna gjordes först tillgängliga för RAF 1939 och monterades på Bristol Blenheim- flygplan (ersatte snabbt av Bristol Beaufighters ). Dessa åtgärder ökade kraftigt Luftwaffes förlustnivåer.
Senare i kriget försågs brittiska Mosquito nattinkräktareflygplan med AI Mk VIII och senare derivat, som med Serrate gjorde det möjligt för dem att spåra tyska nattjaktare från deras Lichtenstein -signalutsläpp, samt en enhet vid namn Perfectos som spårade tyska IFF . Som en motåtgärd använde de tyska nattjaktarna Naxos ZR radarsignaldetektorer.
Air-Surface Vessel
Medan de testade AI-radarerna nära Bawdsey Manor, märkte Bowens team att radarn genererade stark avkastning från fartyg och bryggor. Detta berodde på de vertikala sidorna av föremålen, som bildade utmärkta partiella hörnreflektorer , vilket möjliggjorde upptäckt på flera mils räckvidd. Teamet fokuserade på denna applikation under stora delar av 1938.
Air-Surface Vessel Mark I, som använde elektronik som liknar den i AI-uppsättningarna, var den första flygplansburna radarn som togs i bruk, i början av 1940. Den ersattes snabbt av den förbättrade Mark II, som inkluderade sidoskanningsantenner som tillät flygplanet att svepa dubbelt över området i ett enda pass. Den senare ASV Mk. II hade den kraft som behövdes för att upptäcka ubåtar på ytan, vilket så småningom gjorde sådana operationer självmordsbenägna.
Centimetrisk
Förbättringarna av kavitetsmagnetronen av John Randall och Harry Boot från Birmingham University i början av 1940 markerade ett stort framsteg i radarkapacitet. Den resulterande magnetronen var en liten enhet som genererade högeffektmikrovågsfrekvenser och möjliggjorde utvecklingen av praktisk centimetrisk radar som fungerade i SHF- radiofrekvensbandet från 3 till 30 GHz (våglängder på 10 till 1 cm). Centimetrisk radar möjliggör detektering av mycket mindre föremål och användning av mycket mindre antenner än de tidigare, lägre frekvensradarerna. En radar med en våglängd på 2 meter (VHF-band, 150 MHz) kan inte upptäcka föremål som är mycket mindre än 2 meter och kräver en antenn vars storlek är i storleksordningen 2 meter (en besvärlig storlek för användning på flygplan). Däremot kan en radar med 10 cm våglängd upptäcka föremål som är 10 cm stora med en antenn av rimlig storlek.
Dessutom var en avstämbar lokaloscillator och en mixer för mottagaren nödvändiga. Dessa var riktade utvecklingar, den förra av RW Sutton som utvecklade NR89 reflex klystron, eller "Sutton tube". Den sistnämnda av HWB Skinner som utvecklade "cat's whisker"-kristallen.
I slutet av 1939 när beslutet togs att utveckla 10 cm radar fanns det inga lämpliga aktiva enheter tillgängliga - ingen högeffektmagnetron, ingen reflexklystron, ingen beprövad mikrovågskristallblandare och ingen TR-cell. I mitten av 1941 var Type 271, den första Naval S-bandsradarn, i operativ användning.
Kavitetsmagnetronen var kanske den enskilt viktigaste uppfinningen i radarns historia. I Tizardmissionen under september 1940 gavs den gratis till USA, tillsammans med andra uppfinningar, såsom jetteknik, i utbyte mot amerikanska FoU- och produktionsanläggningar; britterna behövde akut producera magnetronen i stora mängder. Edward George Bowen var knuten till uppdraget som RDF-ledare. Detta ledde till skapandet av Radiation Laboratory (Rad Lab) baserat på MIT för att vidareutveckla enheten och användningen. Hälften av radarerna som användes under andra världskriget designades vid Rad Lab, inklusive över 100 olika system som kostade 1,5 miljarder US$ .
När kavitetsmagnetronen först utvecklades hölls dess användning i mikrovågs RDF-uppsättningar upp eftersom duplexenheterna för VHF förstördes av den nya sändaren med högre effekt. Detta problem löstes i början av 1941 av sänd-mottag-omkopplaren (TR) som utvecklades vid Clarendon Laboratory vid Oxford University , vilket gjorde att en pulssändare och mottagare kunde dela samma antenn utan att påverka mottagaren.
Kombinationen av magnetron, TR-switch, liten antenn och hög upplösning gjorde att små, kraftfulla radarer kunde installeras i flygplan. Maritima patrullflygplan kunde upptäcka föremål så små som ubåtsperiskop, vilket gör det möjligt för flygplan att spåra och attackera nedsänkta ubåtar, där tidigare endast ubåtar kunde upptäckas. Enligt de senaste rapporterna om historien om US Navy periskopdetektering dök de första minimala möjligheterna för periskopdetektering upp först under 50- och 60-talen och problemet var inte helt löst ens vid millennieskiftet. Dessutom kunde radar upptäcka ubåten på ett mycket större avstånd än visuell observation, inte bara i dagsljus utan på natten, när ubåtar tidigare kunnat komma till ytan och ladda sina batterier på ett säkert sätt. Centimetriska konturkarteringsradarer som H2S och den ännu högre frekvensen amerikanskt skapade H2X tillät nya taktiker i den strategiska bombningskampanjen . Centimetriska pistolläggningsradarer var mycket mer exakta än äldre teknik; radar förbättrade allierat sjöskytte och gjorde tillsammans med närhetständen luftvärnskanoner mycket effektivare. De två nya systemen som används av luftvärnsbatterier krediteras [ av vem? ] med att förstöra många V-1 flygande bomber på sensommaren 1944.
Brittiska armén
Under Air Ministry RDF-utvecklingen i Bawdsey var en arméavdelning kopplad för att initiera sina egna projekt. Dessa program var för ett Gun Laying-system (GL) för att hjälpa till att rikta luftvärnskanoner och strålkastare och ett Coastal Defense-system (CD) för att styra kustartilleri. Arméavdelningen inkluderade WAS Butement och PE Pollard som 1930 demonstrerade en radiobaserad detektionsapparat som inte förföljdes vidare av armén.
När kriget startade och Air Ministry-aktiviteter flyttades till Dundee , blev arméavdelningen en del av ett nytt utvecklingscentrum i Christchurch i Dorset . John D. Cockcroft , en fysiker från Cambridge University , som tilldelades ett Nobelpris efter kriget för arbete inom kärnfysik, blev direktör. Med sitt större uppdrag blev anläggningen Air Defense Research and Development Establishment (ADRDE) i mitten av 1941. Ett år senare flyttade ADRDE till Great Malvern i Worcestershire . 1944 omdöptes detta till Radar Research and Development Establishment (RRDE).
Transportabel radioenhet
Medan den var i Bawdsey utvecklade arméns avdelning ett pistolläggningssystem ("GL") som kallas Transportable Radio Unit ( TRU ). Pollard var projektledare. TRU:n fungerade vid 60 MHz (6-m) med 50 kW-effekt och hade två skåpbilar för den elektroniska utrustningen och en generatorbil; den använde ett 105-ft bärbart torn för att stödja en sändarantenn och två mottagarantenner. En prototyp testades i oktober 1937 och upptäckte flygplan på 60 mils räckvidd; produktion av 400 set betecknade GL Mk. Jag började i juni 1938. Flygministeriet antog några av dessa uppsättningar för att utöka CH-nätverket i händelse av fiendens skada.
GL Mk. I-set användes utomlands av den brittiska armén i Malta och Egypten 1939–40. Sjutton uppsättningar skickades till Frankrike med den brittiska expeditionsstyrkan ; medan de flesta förstördes vid evakueringen i Dunkirk i slutet av maj 1940, fångades ett fåtal intakta, vilket gav tyskarna en möjlighet att undersöka brittisk RDF-kit. En förbättrad version, GL Mk. II , användes under hela kriget; cirka 1 700 uppsättningar togs i bruk, inklusive över 200 levererade till Sovjetunionen . Operationell forskning fann att luftvärnskanoner som använder GL i genomsnitt 4 100 skott avfyrade per träff, jämfört med cirka 20 000 skott för förutspådd eld med en konventionell regissör .
Kustförsvaret
I början av 1938 började Alan Butement utvecklingen av ett kustförsvarssystem ( CD ) som involverade några av de mest avancerade funktionerna i den framväxande tekniken. 200 MHz-sändaren och mottagaren som redan utvecklades för AI- och ASV-uppsättningarna i luftförsvaret användes, men eftersom CD-skivan inte skulle vara luftburen var mer kraft och en mycket större antenn möjlig. Sändareffekten ökades till 150 kW. En dipoluppsättning 10 fot (3,0 m) hög och 24 fot (7,3 m) bred utvecklades, vilket gav mycket smalare strålar och högre förstärkning. Denna "bredsida"-matris roterades 1,5 varv per minut och svepte ett fält som täckte 360 grader. Lobväxling var inbyggd i sändningsarrayen, vilket gav hög riktningsnoggrannhet. För att analysera systemkapacitet formulerade Butement det första matematiska sambandet som senare blev den välkända "radaravståndsekvationen".
Även om det ursprungligen var avsett för att upptäcka och rikta eld mot ytfartyg, visade tidiga tester att CD-setet hade mycket bättre kapacitet för att upptäcka flygplan på låg höjd än det befintliga Chain Home. Följaktligen antogs CD också av RAF för att utöka CH-stationerna; i denna roll utsågs det till Chain Home Low ( CHL ).
Centimetrisk pistolläggning
När kavitetsmagnetronen blev praktiskt användbar, samarbetade ADEE med TRE för att använda den i ett experimentellt 20 cm GL-set. Detta testades först och visade sig vara för ömtåligt för arméns fältanvändning. ADEE blev ADRDE i början av 1941 och startade utvecklingen av GL3B . All utrustning, inklusive kraftgeneratorn, fanns i en skyddad släpvagn, toppad med två 6-fots parabolantenner för sändning och mottagning på en roterande bas, som sändnings-mottagaromkopplaren (TR) som tillåter en enda antenn att utföra båda funktionerna hade ännu inte blivit fulländad. Liknande läggningssystem för mikrovågspistoler utvecklades i Kanada ( GL3C ) och i Amerika (slutligen betecknad SCR-584 ). Även om cirka 400 av GL3B -seten tillverkades, var det den amerikanska versionen som var mest talrik i försvaret av London under V-1- attackerna.
Experimentavdelningen vid His Majesty's Signal School (HMSS) hade varit närvarande vid tidiga demonstrationer av arbetet som utfördes på Orfordness och Bawdsey Manor. Experimentavdelningen, som ligger i Portsmouth i Hampshire , hade en oberoende förmåga att utveckla trådlösa ventiler (vakuumrör), och hade tillhandahållit de rör som Bowden använde i sändaren på Orford Ness. Med sina egna utmärkta forskningsfaciliteter baserade amiralitetet sin RDF-utveckling vid HMSS. Detta förblev i Portsmouth till 1942, då det flyttades inåt landet till säkrare platser vid Witley och Haslemere i Surrey . Dessa två operationer blev Admiralty Signal Establishment (ASE).
Några representativa radarer beskrivs. Observera att typnumren inte är sekventiella efter datum.
Ytvarning/vapenkontroll
Royal Navys första framgångsrika RDF var Type 79Y Surface Warning , som testades till sjöss i början av 1938. John DS Rawlinson var projektledare. Denna 43 MHz (7 m), 70 kW uppsättning använde fasta sändnings- och mottagningsantenner och hade en räckvidd på 30 till 50 miles, beroende på antennhöjderna. År 1940 blev detta typ 281 , ökad i frekvens till 85 MHz (3,5 m) och effekt till mellan 350 och 1 000 kW, beroende på pulsbredden. Med styrbara antenner användes den även för Gun Control. Denna användes första gången i strid i mars 1941 med stor framgång. Typ 281B använde en gemensam sändnings- och mottagningsantenn. Typ 281 , inklusive B-versionen, var den kungliga flottans mest stridstestade metriska system under hela kriget.
Flygsöknings-/skyttechef
1938 började John F. Coales utvecklingen av 600 MHz (50 cm) utrustning. Den högre frekvensen tillät smalare strålar (behövs för flygsökning) och antenner som var mer lämpade för användning ombord. Den första 50-cm uppsättningen var typ 282. Med en effekt på 25 kW och ett par Yagi-antenner med lobomkoppling, testades den i juni 1939. Denna uppsättning upptäckte lågflygande flygplan på 2,5 miles och fartyg på 5 miles. I början av 1940 tillverkades 200 set. För att använda Type 282 som avståndsmätare för huvudbeväpningen användes en antenn med en stor cylindrisk parabolisk reflektor och 12 dipoler. Denna uppsättning betecknades som Type 285 och hade en räckvidd på 15 miles. Typ 282 och Typ 285 användes med Bofors 40 mm kanoner . Typ 283 och Type 284 var andra 50-cm skyttestyrsystem. Typ 289 utvecklades baserat på holländsk förkrigsradarteknik och använde en Yagi-antenn. Med en förbättrad RDF-design styrde den Bofors 40 mm luftvärnskanoner (se Elektrisk avlyssningsanordning ) .
Mikrovågsvarning/brandkontroll
Det kritiska problemet med ubåtsdetektering krävde RDF-system som arbetade vid högre frekvenser än de befintliga uppsättningarna på grund av en ubåts mindre fysiska storlek än de flesta andra fartyg. När den första kavitetsmagnetronen levererades till TRE byggdes en demonstrationsbräda som demonstrerades för amiralitetet . I början av november 1940 inrättades ett team från Portsmouth under SEA Landale för att utveckla ett 10 cm ytvarningsset för användning ombord. I december spårade en experimentell apparat en ubåt på 13 mils avstånd.
I Portsmouth fortsatte teamet utvecklingen och monterade antenner bakom cylindriska paraboler (kallade "ost"-antenner) för att generera en smal stråle som bibehöll kontakten när fartyget rullade. Utsedda radartyp 271 , testades uppsättningen i mars 1941 och upptäckte periskopet av en nedsänkt ubåt på nästan en mil. Uppsättningen sattes in i augusti 1941, bara 12 månader efter att den första apparaten demonstrerades. Den 16 november sänktes den första tyska ubåten efter att ha upptäckts av en typ 271.
Den initiala typen 271 fann främst tjänst på mindre fartyg . På ASE Witley modifierades denna uppsättning för att bli typ 272 och typ 273 för större fartyg. Med hjälp av större reflektorer upptäckte Type 273 också effektivt lågtflygande flygplan, med en räckvidd på upp till 30 miles. Detta var den första Royal Navy-radarn med en planpositionsindikator .
Ytterligare utveckling ledde till radarn Typ 277 , med nästan 100 gånger sändareffekten. Utöver mikrovågsdetekteringsseten utvecklade Coales mikrovågsuppsättningarna Type 275 och Type 276. Magnetronförfiningarna resulterade i 3,2 cm (9,4 GHz) enheter som genererade 25 kW toppeffekt. Dessa användes i typ 262 brandledningsradar och typ 268 målindikering och navigationsradar.
Förenta staterna
År 1922 märkte A. Hoyt Taylor och Leo C. Young, då med US Navy Aircraft Radio Laboratory, att ett fartyg som korsade sändningsvägen för en radiolänk producerade en långsam toning in och ut ur signalen. De rapporterade detta som en Doppler-beat-interferens med potential för att upptäcka ett fartygs passerande, men det eftersträvades inte. 1930, Lawrence A. Hyland . arbetade för Taylor vid Naval Research Laboratory (NRL) noterade samma effekt från ett passerande flygplan. Detta rapporterades officiellt av Taylor. Hyland, Taylor och Young beviljades ett patent (US nr. 1981884, 1934) för ett "System för att upptäcka objekt via radio". Det insågs att detektion också behövde mäta avståndet, och finansiering gavs för en pulserande sändare. Detta tilldelades ett team ledd av Robert M. Page , och i december 1934 upptäckte en breadboard-apparat framgångsrikt ett flygplan på en mils avstånd.
Marinen ignorerade dock vidare utveckling, och det var inte förrän i januari 1939 som deras första prototypsystem, 200 MHz (1,5-m) XAF , testades till sjöss. Marinen myntade akronymen RAdio Detection And Ranging (RADAR), och beordrade i slutet av 1940 att denna exklusivt skulle användas.
Taylors rapport från 1930 hade vidarebefordrats till US Army's Signal Corps Laboratories ( SCL). Här William R. Blair projekt på gång för att detektera flygplan från termisk strålning och ljudavstånd, och startade ett projekt inom Doppler-beat-detektering. Efter Pages framgångar med pulsöverföring följde SCL snart efter på detta område. 1936 Paul E. Watson ett pulserat system som den 14 december upptäckte flygplan som flög i New York Citys luftrum på avstånd upp till sju miles. År 1938 hade detta utvecklats till arméns första Radio Position Finding (RPF) uppsättning, betecknad SCR-268 , Signal Corps Radio , för att dölja teknologin. Den fungerade på 200 MHz 1,5 m, med 7 kW toppeffekt. Den mottagna signalen användes för att rikta en strålkastare .
I Europa hade kriget med Tyskland tömt Förenade kungariket på resurser. Det beslutades att ge Storbritanniens tekniska framsteg till USA i utbyte mot tillgång till relaterade amerikanska hemligheter och tillverkningskapacitet. I september 1940 började Tizardmissionen .
När utbytet började blev britterna förvånade över utvecklingen av den amerikanska flottans pulsradarsystem, CXAM , som visade sig vara mycket lik deras Chain Home- teknik i sin förmåga. Även om USA hade utvecklat pulsradar oberoende av britterna, fanns det allvarliga svagheter i USA:s ansträngningar, särskilt bristen på integrering av radar i ett enhetligt luftförsvarssystem. Här var britterna utan jämnåriga.
Resultatet av Tizard-uppdraget var ett stort steg framåt i utvecklingen av radar i USA. Även om både NRL och SCL hade experimenterat med 10-cm sändare, hindrades de av otillräcklig sändareffekt. Kavitetsmagnetronen var svaret USA letade efter, och det ledde till skapandet av MIT Radiation Laboratory (Rad Lab). Före slutet av 1940 startades Rad Lab vid MIT, och därefter skedde nästan all radarutveckling i USA i centimetervåglängdssystem. MIT sysselsatte nästan 4 000 personer när det var som mest under andra världskriget.
Två andra organisationer var anmärkningsvärda. När Rad Lab startade sin verksamhet vid MIT, etablerades en följeslagaregrupp, kallad Radio Research Laboratory (RRL), vid det närliggande Harvard University . Under ledning av Frederick Terman koncentrerades detta på elektroniska motåtgärder mot radar. En annan organisation var Combined Research Group (CRG) inrymd vid NRL. Detta involverade amerikanska, brittiska och kanadensiska team som ansvarade för att utveckla IFF-system ( Identification Friend or Foe ) som används med radar, avgörande för att förhindra olyckor med vänliga brand .
Metrisk-våglängd
Efter försök förbättrades den ursprungliga XAF och betecknades CXAM ; dessa 200-MHz (1,5-m), 15-kW-set gick i begränsad produktion med första leveranser i maj 1940. CXAM förfinades till SK tidig varningsradar, med leveranser som började i slutet av 1941. Denna 200-MHz (1,5) -m) systemet använde en "flygande sängfjäder"-antenn och hade en PPI. Med en toppeffekt på 200 kW kunde den upptäcka flygplan på avstånd upp till 100 miles och fartyg på 30 miles. SK förblev standardradarn för tidig varning för stora amerikanska fartyg under hela kriget . Derivat för mindre fartyg var SA och SC . Cirka 500 uppsättningar av alla versioner byggdes. Den relaterade SD var en 114-MHz (2,63-m) uppsättning designad av NRL för användning på ubåtar; med ett periskopliknande antennfäste gav den tidig varning men ingen riktningsinformation. BTL utvecklade en 500 MHz (0,6 m) eldledningsradar betecknad FA (senare, Mark 1 ). Ett fåtal togs i bruk i mitten av 1940, men med endast 2 kW effekt byttes de snart ut.
Redan innan SCR-268 togs i bruk arbetade Harold Zahl på SCL med att utveckla ett bättre system. SCR -270 var den mobila versionen och SCR-271 en fast version. Dessa fungerade på 106 MHz (2,83 m) med 100 kW pulsad effekt, hade en räckvidd på upp till 240 miles och började tjänstgöra i slutet av 1940. Den 7 december 1941 upptäckte en SCR-270 vid Oahu på Hawaii den japanska attackformationen på avstånd på 132 miles (212 km), men denna avgörande intrig misstolkades på grund av en grovt ineffektiv rapporteringskedja.
En annan metrisk radar utvecklades av SCL. Efter Pearl Harbor fanns det farhågor om att en liknande attack skulle kunna förstöra vitala lås på Panamakanalen . Ett sändarrör som levererade 240 kW pulseffekt vid 600 MHz (0,5 M) hade utvecklats av Zahl. Ett team under John W. Marchetti inkorporerade detta i en SCR-268 lämplig för piketfartyg som opererar upp till 100 miles offshore. Utrustningen modifierades för att bli AN/TPS-3 , en lätt, bärbar radar för tidig varning som används vid strandhuvuden och fångade flygfält i södra Stilla havet. Cirka 900 tillverkades.
Ett brittiskt ASV Mk II -prov tillhandahölls av Tizard Mission. Detta blev grunden för ASE , för användning på patrullflygplan som Consolidated PBY Catalina . Detta var USA:s första luftburna radar som såg action; omkring 7 000 byggdes. NRL arbetade på en 515 MHz (58,3 cm) luft-till-yta-radar för Grumman TBF Avenger , en ny torpedbombplan . Komponenter av ASE införlivades, och den gick i produktion som ASB när USA gick in i kriget. Denna uppsättning antogs av de nybildade Army Air Forces som SCR-521. Den sista av de icke-magnetronradarer, över 26 000 byggdes.
En sista "gåva" från Tizard-uppdraget var Variable Time (VT) Fuze. Alan Butement hade kommit på idén till en närhetssäkring när han utvecklade kustförsvarssystemet i Storbritannien under 1939, och hans koncept var en del av Tizard-uppdraget. National Defense Research Committee (NDRC) bad Merle Tuve från Carnegie Institution i Washington att ta ledningen för att förverkliga konceptet, som kan öka sannolikheten för dödande av granater. Ur detta uppstod tändröret med variabel tid som en förbättring för tändröret med fast tid. Enheten kände av när skalet närmade sig målet – sålunda användes namnet variabel tid.
En VT-tändning, skruvad på huvudet på ett skal, utstrålade en CW-signal i intervallet 180–220 MHz. När granaten närmade sig sitt mål reflekterades detta vid en dopplerskiftad frekvens av målet och slag med den ursprungliga signalen, vars amplitud utlöste detonation. Enheten krävde radikal miniatyrisering av komponenter, och 112 företag och institutioner var slutligen inblandade. 1942 överfördes projektet till Applied Physics Laboratory , bildat av Johns Hopkins University . Under kriget tillverkades cirka 22 miljoner VT-säkringar för flera kaliber skal.
Centimeter
Från 1941–1945 utvecklades många olika typer av mikrovågsradar i Amerika. De flesta har sitt ursprung i Rad Lab där ett 100-tal olika typer initierades. Även om många företag tillverkade apparater, var det bara Bell Telephone Laboratories (NTL) som hade stort engagemang i utvecklingen. De två primära militära forskningsoperationerna, NRL och SCL, hade ansvar för komponentutveckling, systemutveckling, testning och annat stöd, men tog inte på sig roller för att utveckla nya centimetriska radarsystem.
, som arbetar under Office of Scientific Research and Development , en byrå som rapporterar direkt till president Franklin Roosevelt , leddes av Lee Alvin DuBridge med den framstående vetenskapsmannen Isidor Isaac Rabi som hans ställföreträdare. T.ex. "Taffy" Bowen , en av de ursprungliga utvecklarna av RDF och medlem av Tizard Mission, stannade kvar i USA som rådgivare.
Rad Lab tilldelades tre inledande projekt: en 10 cm luftburen avlyssningsradar, ett 10 cm pistolläggningssystem för luftvärnsanvändning och ett långdistansnavigeringssystem för flygplan. Kavitetsmagnetronen duplicerades av Bell Telephone Laboratories (BTL) och sattes i produktion för användning av Rad Lab i de två första projekten. Det tredje projektet, baserat på riktad målsökningsteknik, blev till slut LORAN . Det skapades av Alfred Lee Loomis , som hade hjälpt till att bilda Rad Lab.
Till en början byggde Rad Lab ett experimentellt brödbrädeset med en 10 cm sändare och mottagare med hjälp av separata antenner (TR-omkopplaren var ännu inte tillgänglig). Detta testades framgångsrikt i februari 1941 och upptäckte ett flygplan på en räckvidd av 4 miles.
Rad Lab och BTL förbättrade också magnetronprestanda, vilket gjorde det möjligt för enheten och tillhörande system att generera högre våglängder. När fler frekvenser användes blev det vanligt att hänvisa till centimeterradaroperationer i följande band:
- P-band – 30-100 cm (1-0,3 GHz)
- L-band – 15-30 cm (2-1 GHz)
- S-band – 8-15 cm (4-2 GHz)
- C-band – 4-8 cm (8-4 GHz)
- X-band – 2,5-4 cm (12-8 GHz)
- K-band – Ku: 1,7-2,5 cm (18-12 GHz); Ka: 0,75-1,2 cm (40-27 GHz).
Det fanns ett gap i K-bandet för att undvika frekvenser som absorberades av atmosfärisk vattenånga. Dessa intervall är de som anges av IEEE -standarderna; något annorlunda värden anges i andra standarder, till exempel de för RSGB .
P-Band brandkontroll
Efter att BTL utvecklat FA , den första eldledningsradarn för den amerikanska flottan, förbättrade den detta med FC (för användning mot ytmål) och FD (för att rikta luftvärnsvapen). Några av dessa 60 cm (750 MHz) uppsättningar började användas hösten 1941. De benämndes senare Mark 3 respektive Mark 4 . Cirka 125 Mark 3 och 375 Mark 4 uppsättningar tillverkades.
S-band i luften
För Airborne Intercept-radarn var Rad Lab 10 cm breadboard-set utrustad med en parabolantenn med azimut- och höjdavsökningsmöjligheter . Katodstrålerörsindikatorer och lämpliga kontroller tillsattes också. Edwin McMillan var primärt ansvarig för att bygga och testa den tekniska uppsättningen. Detta testades första gången i slutet av mars 1941, vilket gav målreturer på upp till fem mils avstånd och utan markklatter , en primär fördel med mikrovågsradar. Betecknad SCR-520 , detta var USA:s första mikrovågsradar. Den såg begränsad tjänst på några större patrullflygplan, men var för tung för stridsflygplan. Förbättrad som den mycket lättare SCR-720 , tusentals av dessa set tillverkades och användes flitigt av både USA och Storbritannien (som AI Mk X) under hela kriget.
S-band Army Gun-laying
Utveckling av system för läggning av mikrovågspistoler hade redan börjat i Storbritannien, och det inkluderades med hög prioritet på Rad Lab på grund av dess akuta behov. Projektet, med Ivan Getting ledande, började med samma 10-cm breadboard som användes i AI-projektet. Utvecklingen av GL-systemet var utmanande. En ny, komplex servomekanism behövdes för att rikta en stor parabolisk reflektor, och automatisk spårning krävdes. Vid detektering av ett mål skulle mottagarutgången användas för att sätta servokontrollen i ett spårlåsningsläge. Fästet och reflektorn har utvecklats med Chryslers Central Engineering Office . BTL utvecklade den elektroniska analoga datorn, kallad M-9 Predictor-Corrector , innehållande 160 vakuumrör. Komponenterna integrerades och levererades i maj 1942 till Army Signals Corps för tester. Betecknat SCR-584 Anti-Aircraft Gun-Laying System , cirka 1 500 av dessa användes i Europa och Stilla havet från början av 1944.
Efter den 10 cm experimentella breadboard-demonstrationen begärde marinen en S-bandssökradar för applikationer ombord och luftburna. Under ledning av Ernest Pollard fick 50 kW SG- skeppssetet prov på sjön i maj 1941, följt av ASG -versionen för stora patrullflygplan och marin luftskepp . Med ett gyrostabiliserat fäste kunde SG upptäcka stora fartyg på 15 miles och ett ubåtsperiskop på 5 miles. Cirka 1 000 av dessa uppsättningar byggdes. ASG betecknades AN/APS-2 och kallades vanligen "George" ; cirka 5 000 av dessa byggdes och visade sig vara mycket effektiva för att upptäcka ubåtar.
En kompakt version av SG för PT-båtar kallades SO . Dessa introducerades 1942. Andra varianter var SF , ett set för lättare örlogsfartyg, SH för stora handelsfartyg och SE och SL , för andra mindre fartyg. Marinen antog också versioner av arméns SCR-584 (utan M-9 -enheten men med gyrostabilisatorer) för sökradarer ombord, SM för flotta bärare och SP för eskortbärare . Ingen av dessa producerades i stora mängder, men var mycket användbar i verksamheten.
BTL utvecklade SJ , ett S-Band-tillägg för SD -metervågsradarn på ubåtar. Antennen till SJ kunde svepa horisonten till cirka 6 mil med god noggrannhet. Sent i kriget ökade den förbättrade SV upptäcktsräckvidden till 30 mil.
L-Band Airborne Early-Warning
Den mest ambitiösa, långsiktiga insatsen från Rad Lab var Project Cadillac , det första luftburna radarsystemet för tidig varning. Under ledning av Jerome Wiesner skulle omkring 20 procent av Rad Labs personal i slutändan vara inblandade. Denna 20 cm (1,5 GHz), 1 MW radar, betecknad AN/APS-20, vägde 2 300 pund inklusive en 8-fots radom som omsluter en snurrande parabolantenn. Bärd av ett TBF Avenger -flygplan, kunde den upptäcka stora flygplan på avstånd upp till 100 miles. Det luftburna radarsystemet inkluderade en TV-kamera för att plocka upp PPI-skärmen, och en VHF -länk överförde bilden tillbaka till Combat Information Center på värdbäraren. Systemet flögs första gången i augusti 1944 och togs i bruk följande mars. Detta var grunden för efterkrigstidens Airborne Warning and Control System ( AWACS) koncept.
X-Band
1941 uppfann Luis Alvarez en fasad arrayantenn med utmärkta strålningsegenskaper. När 3 cm magnetronen utvecklades användes Alvarez-antennen i ett antal X-Band-radarer. Örnen , senare betecknad AN/APQ-7 , gav en kartliknande bild av marken cirka 170 miles längs den framåtriktade banan för ett bombplan . Cirka 1 600 Eagle -set byggdes och användes av arméns flygvapen främst över Japan. Samma teknologi användes i ASD ( AN/APS-2 allmänt känd som "Dog" ), en sök- och målsökningsradar som används av marinen på mindre bombplan; detta följdes av flera lättare versioner, inklusive AIA-1 känd som "radar gunsight".
Alvarez-antennen användes också för att utveckla Ground Control Approach (GCA), ett kombinerat S-Band och X-Band blindlandningssystem för bombplansbaser; detta system användes särskilt för att hjälpa flygplan som återvände från uppdrag i dåligt väder.
BTL utvecklade också X-Band-radarer. Brandkontrollradarn Mark 8 (FH) baserades på en ny typ av antenn som utvecklats av George Mueller . Detta var en ändavfyrad grupp av 42 rörliknande vågledare som tillät elektronisk styrning av strålen; för detta utvecklade BTL Mark 4 Fire Control Computer. Mark 22 var ett "nickande" system som användes för att hitta målhöjd med eldledningsradar. Med en antenn formad som en apelsinskiva gav den en mycket smal, horisontell stråle för att söka på himlen. Armén antog också detta som AN/TPS-10 , en landversion som vanligtvis kallades " Li'l Abner " efter en populär seriefigur.
Även om den inte implementerades i ett fullständigt system förrän efter kriget, demonstrerades monopulstekniken först på NRL 1943 på en befintlig X-Band-uppsättning. Konceptet tillskrivs Robert Page vid NRL, och utvecklades för att förbättra spårningsnoggrannheten hos radar. Efter kriget använde i princip alla nya radarsystem denna teknik, inklusive AN/FPS-16 , den mest använda spårningsradarn i historien.
Sovjetunionen
Sovjetunionen invaderade Polen i september 1939 under Molotov-Ribbentrop-pakten med Tyskland; Sovjetunionen invaderade Finland i november 1939; i juni 1941 upphävde Tyskland icke-angreppspakten och invaderade Sovjetunionen . Även om Sovjetunionen hade framstående vetenskapsmän och ingenjörer, började forskning om vad som senare skulle bli radar ( radiolokatsiya , lit. radiolocation) så snart någon annan, och gjorde goda framsteg med tidig magnetronutveckling, gick det in i kriget utan en fältradar med fullt kapabel förmåga. systemet.
Radio-platsforskning före kriget
Sovjetunionens militära styrkor var Raboche-Krest'yanskaya Krasnaya Armiya (RKKA, arbetarnas och böndernas röda armé), Raboche -Krest'yansky Krasny-flottan (RKKF, arbetarnas och böndernas röda flotta) och Voyenno -Vozdushnye Sily (VVS, sovjetiska flygvapen).
Vid mitten av 1930-talet hade Tysklands Luftwaffe flygplan som kunde penetrera djupt in i sovjetiskt territorium. Visuell observation användes för att detektera annalkande flygplan. För upptäckt på natten Glavnoye artilleriyskoye upravleniye (GAU, Main Artillery Administration), från Röda armén, utvecklat en akustisk enhet som användes för att rikta en strålkastare mot mål. Dessa tekniker var opraktiska med flygplan som befann sig ovanför molnet eller på avsevärt avstånd; för att övervinna detta initierades forskning om detektion med elektromagnetiska medel. Generallöjtnant MM Lobanov var ansvarig för dessa ansträngningar i GAU, och han dokumenterade denna aktivitet grundligt senare.
Leningrad
Det mest tidiga arbetet med radioobnaruzhenie (radiodetektering) ägde rum i Leningrad , initialt vid Leningradskii Elektrofizicheskii Institut , (Leningrad Electro-Physics Institute, LEPI). Här Abram F. Ioffe , allmänt betraktad som den ledande fysikern i Sovjetunionen, den vetenskapliga direktören. LEPI koncentrerade sig på att utstråla kontinuerliga vågsignaler (CW) och detektera förekomsten och riktningen av deras reflektioner för användning i system för tidig varning.
Medan GAU var intresserad av upptäckt, var Voiska Protivo-vozdushnoi oborony (PVO, Air Defense Forces) intresserade av att bestämma målområdet. Pavel K. Oshchepkov på PVO:s tekniska personal i Moskva, trodde starkt att radiolokaliseringsutrustningen ( radiolokalisering) borde pulseras, vilket potentiellt gör det möjligt att bestämma räckvidden direkt. Han överfördes till Leningrad för att leda en Special Construction Bureau (SCB) för radiolokaliseringsutrustning.
För att undersöka aktuella och föreslagna detektionsmetoder kallades ett möte av den ryska vetenskapsakademin ; detta hölls i Leningrad den 16 januari 1934 och leddes av Ioffe. Radiolokalisering dök upp som den mest lovande tekniken, men typ (CW eller pulsad) och våglängd ( högfrekvens eller mikrovågsugn ) återstod för att lösas
Vid SCB utvecklade Oshchepkovs team ett experimentellt pulserat radiolokaliseringssystem som arbetar på 4 m (75 MHz.). Denna hade en toppeffekt på cirka 1 kW och en pulslängd på 10 μs; separata sändnings- och mottagningsantenner användes. I april 1937 uppnådde tester ett detektionsområde på nästan 17 km på en höjd av 1,5 km. Även om detta var en bra början för pulserad radiolokalisering, kunde systemet inte mäta räckvidd (tekniken att använda pulser för att bestämma räckvidd var känd från prober i jonosfären men eftersträvades inte). Även om han aldrig skapade en avståndssökningsförmåga för sitt system, kallas Oshchepkov ofta för radarns fader i Sovjetunionen.
När Oshchepkov utforskade pulsade system fortsatte arbetet med CW-forskning vid LEPI. 1935 blev LEPI en del av Nauchno-issledovatel institut-9 (NII-9, Scientific Research Institute #9), en av flera tekniska sektioner under GAU. Med MA Bonch-Bruevich som vetenskaplig chef fortsatte forskningen inom CW-utveckling. Två lovande experimentella system utvecklades. Ett VHF-set betecknat Bistro (Rapid) och mikrovågsugnen Burya (Storm). De bästa egenskaperna hos dessa kombinerades till ett mobilsystem som heter Ulavlivatel Samoletov (Radio Catcher of Aircraft), snart kallat RUS-1 ( РУС-1) . Detta CW, bi-statiska system använde en lastbilsmonterad sändare som fungerade på 4,7 m (64 MHz) och två lastbilsmonterade mottagare.
I juni 1937 upphörde allt arbete i Leningrad med radiolokalisering. Den stora utrensningen av Josef Stalin svepte över militären och det vetenskapliga samfundet, vilket resulterade i nästan två miljoner avrättningar. SCB stängdes; Oshchepkov åtalades för "höga brott" och dömdes till 10 års fängelse vid ett Gulag . NII-9 var också måltavla, men räddades genom inflytande från Bonch-Bruyevich, en favorit hos Vladimir Lenin under det föregående decenniet. NII-9 som organisation räddades, och Bonch-Bruyevich utsågs till direktör. Utrensningarna resulterade i en förlust på mer än ett år i utveckling.
RUS-1 testades och sattes i produktion 1939, gick in i begränsad tjänst 1940, och blev det första utplacerade radiolokaliseringssystemet i Röda armén. Bonch-Bruyevich dog i mars 1941, vilket skapade en ledarskapsklyfta, vilket ytterligare försenade CW-radiolokaliseringsutvecklingen.
Nauchnoissledovatelskii ispytatelnyi institut svyazi RKKA (NIIIS-KA, Scientific Research Institute of Signals of the Red Army), som ursprungligen bittert motsatte sig radiolokaliseringsteknik, fick nu övergripande kontroll över dess utveckling i Sovjetunionen. De samarbetade med Oshchepkovs pulsade system och hade i juli 1938 en fast position, bistatisk experimentuppsättning som upptäckte ett flygplan på 30 km räckvidd på höjder av 500 m, och på 95 km räckvidd för mål på 7,5 km höjd.
Projektet togs sedan upp av Ioffes LPTI, vilket resulterade i ett system betecknat Redut (Redoubt) med 50 kW toppeffekt och en pulslängd på 10 μs. Redut testades första gången i oktober 1939, på en plats nära Sevastopol , en strategisk sjöhamn vid Svarta havet .
Under 1940 tog LEPI kontrollen över Redut -utvecklingen och perfekterade den kritiska förmågan för mätning av avstånd. En katodstråleskärm, gjord av ett oscilloskop, användes för att visa räckviddsinformation. I juli 1940 betecknades det nya systemet RUS-2 ( РУС-2) . En sändnings-mottagningsenhet (en duplexer) för att möjliggöra drift med en gemensam antenn utvecklades i februari 1941. Dessa genombrott uppnåddes vid en experimentstation i Toksovo (nära Leningrad), och en beställning gjordes hos Svetlanafabriken för 15 system.
Den slutliga RUS-2 hade en pulseffekt på nära 40 kW vid 4 m (75 MHz). Setet var i en hytt på en motordriven plattform, med en sju-element Yagi-Uda-antenn monterad cirka fem meter över taket. Kabinen, med antennen, kunde roteras över en stor sektor för att rikta sändnings-mottagningsmönstret. Detekteringsräckvidden var 10 till 30 km för mål så låga som 500 m och 25 till 100 km för mål på hög höjd. Variansen var cirka 1,5 km för räckvidd och 7 grader för azimut.
Kharkov
Ett andra centrum för forskning om radiolokalisering var i Kharkov, Ukraina . Här samarbetade det ukrainska institutet för fysik och teknik (UIPT) nära med Kharkov University (KU). UIPT blev känt utanför Sovjetunionen och fick besök av världserkända fysiker som Niels Bohr och Paul Dirac . Den blivande Nobelpristagaren Lev Landau ledde den teoretiska avdelningen. Det oberoende Laboratory of Electromagnetic Oscillations (LEMO) leddes av Abram A. Slutskin .
På LEMO var magnetroner en viktig del av forskningen. År 1934 hade ett team under ledning av Aleksandr Y. Usikov utvecklat en serie magnetroner med segmenterad anod som täcker 80 till 20 cm (0,37 till 1,5 GHz), med en uteffekt mellan 30 och 100 W. Semion Y. Braude utvecklade ett glashölje magnetron som producerar 17 kW med 55 procent effektivitet vid 80 cm (370 MHz), avstämbar över en våglängdsändring på 30 procent, vilket ger en frekvenstäckning på ungefär 260 MHz till 480 MHz (gränsen mellan VHF och UHF ) . Dessa beskrevs i detalj i tyskspråkiga tidskrifter – en praxis som antagits av UIPT för att få publicitet för sina framsteg.
1937 ingick NIIIS-KA avtal med LEMO för att utveckla ett pulserat radiolokaliseringssystem för flygplansdetektering. Projektet fick kodnamnet Zenit (ett populärt fotbollslag på den tiden) och leddes av Slutskin. Utvecklingen av sändare leddes av Usikov. Enheten använde en 60 cm (500 MHz) magnetron som pulserades med 7–10 μs varaktighet och gav 3 kW pulsad effekt, senare ökad till nära 10 kW.
Braude ledde mottagare utveckling. Detta var en superheterodynenhet som ursprungligen använde en avstämbar magnetron som lokaloscillator, men denna saknade stabilitet och ersattes med en krets som använde en RCA typ 955 ekollontriod . De returnerade pulserna visades på ett katodstråleoscilloskop, vilket gav avståndsmätning.
Zenit testades i oktober 1938. I detta upptäcktes ett medelstort bombplan på en räckvidd av 3 km, och områden för förbättringar bestämdes. Efter att ändringarna hade gjorts gavs en demonstration i september 1940. Det visades att de tre koordinaterna (räckvidd, höjd och azimut) för ett flygplan som flög på höjder mellan 4 000 och 7 000 meter kunde bestämmas på upp till 25 km avstånd , men med dålig precision. Dessutom, med antennerna riktade mot en låg vinkel, jordklotter ett problem.
Hur olämplig det än är för vapenläggningsapplikationer, visade det vägen för framtida system. En funktionsfunktion gjorde dock Zenit olämplig för pistolläggning för att attackera snabbt rörliga flygplan. En noll-avläsningsmetod användes för att analysera signalerna; azimut- och höjdkoordinater måste erhållas separat, vilket krävde en sekvens av antennrörelser som tog 38 sekunder för de tre koordinaterna.
Arbetet vid LEMO fortsatte med Zenit och omvandlade det till ett system med en antenn betecknat Rubin . Denna ansträngning stördes emellertid av invasionen av Sovjetunionen av Tyskland i juni 1941. På en kort stund beordrades alla kritiska industrier och andra operationer i Kharkov att evakueras långt in i öster .
Krigstid
När det tyska blixtkriget svepte in i Sovjetunionen i juni 1941, flyttade tre massiva, stridsvagnsledda armégrupper in på en 900 mil (1 400 km) front med Leningrad, Moskva och Ukraina som mål. Det följde vad som blev känt för sovjeterna som det stora fosterländska kriget . Komitet Oborony (försvarskommittén – den lilla gruppen ledare som omger Stalin) gav försvaret av Moskva första prioritet; laboratorierna och fabrikerna i Leningrad skulle evakueras till Ural , för att följas av Kharkov-anläggningarna.
Flera olika radarsystem tillverkades av Sovjetunionen i de omlokaliserade anläggningarna under kriget. kompletterat med cirka 2 600 radaruppsättningar av olika typer under Lend-Lease-programmet.
Markbaserad
Sveltanafabriken i Leningrad hade byggt cirka 45 RUS-1- system. Dessa placerades ut längs västra gränserna och i Fjärran Östern. Utan att variera kapaciteten fann militären dock att RUS-1 var av ringa värde.
När flygattacker mot Leningrad började, pressades RUS-2- testenheten sammansatt på experimentplatsen i Toksovo in i taktisk operation, vilket gav tidig varning för Luftwaffe (tyska flygvapnet) formationer. Med en räckvidd på upp till 100 km gav denna enhet aktuell information till civilförsvar och stridsnätverk. Detta uppmärksammades av myndigheter, som tidigare visat lite intresse för radiolokaliseringsutrustning.
I mitten av juli skickades radiolokaliseringsaktiviteterna för LEPI och NII-9 till Moskva där de kombinerades med befintliga enheter av NIIIS-KA. Ett RUS-2- system sattes upp nära Moskva och bemannades av nyligen flyttad LPTI-personal; den användes första gången den 22 juli, när den på natten upptäckte ett inkommande flyg på cirka 200 tyska bombplan medan de var 100 km bort. Detta var den första flygattacken mot Moskva, och den ledde omedelbart till att tre ringar av luftvärnsbatterier byggdes runt staden, alla kopplade till en central ledningspost.
Flera sändare och mottagare byggda för RUS-2- system anpassades snabbt av NIII-KA för fasta radiostationer runt Moskva. Betecknade som RUS-2S och även P2 Pegmatit , dessa hade sin Yagi-antenn monterad på 20-meters ståltorn och kunde skanna en sektor på 270 grader. För att bygga ytterligare utrustning, i januari 1942, blev Factory 339 i Moskva den första tillverkningsanläggningen i Sovjetunionen som ägnas åt radiolokaliseringsuppsättningar (snart officiellt kallad radar). Under 1942 byggde och installerade denna anläggning 53 RUS-2S -set runt Moskva och andra kritiska platser i Sovjetunionen.
Factory 339 hade en enastående forsknings- och ingenjörspersonal; detta hade tidigare administrativt separerats och betecknats som Vetenskapliga institutet för radioindustrin nr 20 (NII-20). Victor V. Tikhomirov , en pionjär inom radioteknik för inhemska flygplan, var den tekniska direktören. (Senare utsågs Tikhomirov Scientific Research Institute of Instrument Design till hans ära.) Fabrik 339 och tillhörande NII-20 dominerade utveckling och tillverkning av radarutrustning i Sovjetunionen under hela kriget.
Många uppsättningar av ett antal olika versioner av RUS-2 byggdes på Factory 339 under kriget. Medan de gav tidig varning led dessa uppsättningar av bristen att inte tillhandahålla målhöjd (höjdvinkel). Således användes de främst i samband med visuella observationsstolpar, där människor använde optiska enheter för att uppskatta höjd och identifiera typen av flygplan.
Från tidpunkten för de första försöken med radiolokalisering hade frågan väckts om hur flygplansidentifieringen kunde göras – var det vänligt eller en fiende? Med introduktionen av RUS-2 krävde detta problem en omedelbar lösning. NII-20 utvecklade en enhet för att bäras på ett flygplan som automatiskt skulle svara som "vänligt" på en radiobelysning från en sovjetisk radar. En transponder , betecknad som SCH-3 och senare kallad en Identification Friend or Foe (IFF) enhet, sattes i produktion på Factory 339 1943. Denna enhet svarade initialt endast på signalen från RUS-2 , och endast ett relativt litet antal av dessa och efterföljande enheter byggdes i Sovjetunionen.
RUS -2 var sponsrad av PVO och avsedd för tidig varning. GAU ville fortfarande ha ett pistolläggningssystem som kan stödja luftvärnsbatterierna. Vid ankomsten till Moskva fortsatte NII-9:s radiolokaliseringsgrupp att arbeta för PVO med detta problem och återvände till Burya , den experimentella mikrovågsuppsättningen som byggdes tidigare. Inom några veckor utvecklade ett team under ledning av Mikhail L. Sliozberg och i samarbete med NII-20 en bi-statisk CW-uppsättning betecknad SON ( förkortning för Stancyja Orudijnoi Navodki ryska : Станция орудийной наводки — Gun Laying Station) med en pistolläggningsstation. -cm (2,0 GHz) magnetron.
I början av oktober testades det experimentella Son- setet i strid av en luftvärnsbataljon nära Moskva. Prestandan hos den radiobaserade Sonen var dålig jämfört med den för den befintliga optikbaserade Puazo-3 , en stereoskopisk avståndsmätare som Oshchepkov tidigare hade förbättrat. Projektet avbröts och inga ytterligare försök gjordes att använda magnetroner i radiolokaliseringsuppsättningar. Efter detta misslyckande sändes NII-9 någon annanstans och var inte längre involverad i radiolokaliseringsaktiviteter. En del av radiolokaliseringsgruppen, inklusive Sliozberg, stannade kvar i Moskva och arbetade för NII-20.
Kort efter att Tyskland invaderade Sovjetunionen besökte en delegation av sovjetiska militärofficerare Storbritannien för att söka hjälp med försvarshårdvara. Från sina underrättelsekällor var sovjeterna medvetna om Storbritanniens RDF-system ( Range and Direction Finding ), GL Mk II, och bad om att denna utrustning skulle testas i försvaret av Moskva. I början av januari 1942 Winston Churchill med på att skicka ett av dessa system till Ryssland, men med förutsättningen att det skulle vara helt säkrat under brittiska officerare och drivs av brittiska tekniker.
När fartyget med utrustningen anlände till Murmansk , en hamn utanför Beringshavet ovanför polcirkeln , var det en vinterstorm och lossningen fick vänta över natten. Nästa morgon konstaterades att hela GL Mk II-systemet – monterat på tre lastbilar – hade försvunnit. Den brittiska ambassaden gjorde en omedelbar protest och efter flera dagar informerades officerarna om att utrustningen hade förts till Moskva för säkerhet.
Den hade verkligen åkt till Moskva – direkt till NII-20 och Factory 339, där underrättelseexperter gav den en total undersökning och Sliozberg ledde ett team i att snabbt omvända hårdvaran. I mitten av februari meddelade NII-20 att de hade utvecklat ett nytt radiolokaliseringssystem betecknat Son-2a . Det var i huvudsak en direkt kopia av GL Mk II.
Son-2a körde på 5 m (60 MHz), och använde separata lastbilar för sändnings- och mottagningsutrustningen, och en tredje lastbil bar en kraftgenerator. Vid användning fixerades en sändarantenn med dipolmatris som ger ett brett mönster i position ovanpå en jordad pol. Separerad från sändaren med cirka 100 meter låg mottagningsstationen på en vridbar hytt med vingliknande antenner monterade på varje sida. En mast ovanför hytten rymde ett par antenner som användes med en goniometer för höjdsökning.
Liksom den ursprungliga brittiska GL Mk II var Son-2a inte till stor hjälp för att rikta strålkastare och luftvärnskanoner. Ändå sattes den i produktion och släpptes till Röda armén i december 1942. Under de följande tre åren byggdes cirka 125 av dessa uppsättningar. Dessutom tillhandahölls över 200 GL Mk IIIC-system (förbättringar jämfört med Mk II och byggda i Kanada) under Lend-Lease- programmet, vilket gör kombinationen till den mest använda radarutrustningen i Sovjetunionen under kriget.
Ukraina hade varit det tredje målet för den invaderande tyska armén. I slutet av juli 1941 närmade sig deras mekaniserade styrkor denna region, och efter order från försvarskommittén gjorde UIPT i Kharkov evakueringsförberedelser. För detta delades LEMO från UIPT, och de två organisationerna skulle skickas till olika städer: Alma-Ata för huvudoperationen och, åtskilda av 1 500 km, Bukhara för LEMO.
Medan förberedelserna för flytten pågick, fick LEMO i uppdrag att ta med den experimentella Zeni- utrustningen till Moskva för testning av NIIIS-KA. I mitten av augusti åkte Usikov, Braude och flera andra LEMO-personal till Moskva, där de var knutna till NIIIS-KA. Zenit - systemet installerades i Moskvas utkanter, vilket gav möjlighet att testa i strid. Det visade sig att systemets noggrannhet inte var tillräcklig för exakt siktning, men att det var tillfredsställande för spärreldning. Den skulle också kunna användas som ett komplement till RUS-2 för att styra stridsflygplan.
I september gjorde teamet fältmodifieringar av Zenit och fler tester kördes. Det visade sig att detektionsområdet hade fördubblats, men den döda zonen ökade lika mycket. NIIIS-KA ansåg att det var goda förutsättningar för att detta skulle utvecklas till ett lämpligt system, men laboratorieförhållanden var nödvändiga. Således skickades Zenit och hela NIIIS-KA-personalen 3 200 km bort till Bukhara, och förenade sig med resten av LEMO när den också flyttade.
På grund av noll-avläsningsmetoden för att analysera signalerna, led Zenit -systemet av långsamma mätningar (38 sekunder för att bestämma de tre koordinaterna) samt noggrannhet. Den hade också en stor död zon orsakad av markreturer. Medan de fortfarande var i Kharkov, hade arbetet påbörjats med Rubin , ett system avsett att rätta till Zenit- brister. Med Slutskin som LEMO-direktör fortsatte detta projekt i Bukhara under Usikovs ledning.
En ny magnetron utvecklades; denna arbetade vid 54 cm (470 MHz) med en pulseffekt ökad till 15 kW. En sänd-mottagningsanordning för gasurladdning (en diplexer) utvecklades för att isolera mottagaren från den direkta sändarpulsen, vilket möjliggör användningen av en gemensam sändnings-mottagande struktur. (En liknande utveckling hade gjorts för den RUS-2 , men denna skulle inte ha varit lämplig för mikrovågsugnen Rubin .)
Flera tekniker för att ersätta nollavläsningsmetoderna övervägdes, där det slutliga valet använde en fixtur för att tillhandahålla en stationär dipol mot vilken antennens riktningsposition kunde bestämmas kontinuerligt. Avstånd, azimut och höjd visades på en katodstrålerördisplay. Det fanns dock ingen bestämmelse om att mata in denna information till en automatisk enhet för att rikta strålkastare och vapen.
Separata sändande och mottagande dipoler var i fokus för en 3-meters paraboloidreflektor . Antennenheten, med fjärrkontroller, kunde rotera 0–90 grader vertikalt och 0–400 grader horisontellt. Bredden på helljuset var 16 grader ekvatorial och 24 graders meridian.
Systemet bars på två lastbilar, elektroniken och styrkonsolen i den ena och elgeneratorn i den andra. Både sändarmagnetronen och främre delen av mottagaren var i förseglade behållare fästa på baksidan av reflektorn. Antennenheten var på skenor och kunde rullas ut till nära lastbilen.
I augusti 1943 var prototypen av Rubin- systemet färdigt, med allt arbete utfört av de små LEMO- och NIIIS-KA-staben. Systemet transporterades till Moskva där Usikov, Truten och andra genomförde ytterligare tester och gav icke-stridsdemonstrationer. Vid denna tidpunkt var den brittiska GL Mk II och dess sovjetiska replikering, SON-2, också tillgängliga och användes möjligen i direkt jämförelse med Rubin ; i så fall skulle Rubin inte ha klarat sig bra.
Istället för att släppa prototypen för produktion, gjorde armén arrangemang för att Rubin skulle prövas av Red Fleet Command. I början av 1944 transporterades systemet till Murmansk, den enda frysfria hamnen i det sovjetiska Arktis. Här fortsatte Usikov trots kylan med tester och demonstrationer under bättre förhållanden än i det fortfarande kaotiska Moskva.
Tester ombord på ett fartyg visade flygplansdetektering vid 60 km och tillförlitlig mätning från 40 km. Medelfelen var inte mer än 120 m i räckvidd och 0,8 grader i azimut och höjdvinklar. Tiden för att bestämma vinkelkoordinaterna översteg aldrig 7 sekunder, och dödzonen var nere på 500 m. Liknande noggrannheter hittades för att detektera alla typer av ytfartyg, men med Rubin -antennen på däcksnivå var detektionsräckvidden förståeligt nog mycket mindre än för flygplan.
Under krigets sista år användes Rubin av Röda flottan för luft- och ytövervakning i polarsektorn. Om GL Mk II och dess klon, SON-2ot , inte hade blivit tillgängliga, skulle Rubin troligen ha färdigställts mycket tidigare och gått i produktion. Även om det aldrig togs i vanlig drift, gav detta system en bra grund för framtida magnetronbaserade radarer i Sovjetunionen.
Det kalla kriget förde med sig hotet från interkontinentala överljudsbombare. Detta ledde till utvecklingen av integrerade luftvärnssystem som Uragan-1 där sök- och insamlingsradar på stort avstånd från strategiska områden upptäcker inkommande hot, integrerar dessa data i en attack- eller avlyssningslösning och sedan kopplar in målet med interceptorflygplan eller anti- flygplansartilleri när inkräktaren går in i flera lager av vapensystem.
Luftburet
Ett antal nya jakt- och bombplan designades under åren före kriget. Vladimir Petlyakov ledde en sovjetisk flygvapen (VVS) designbyrå, ansvarig för att utveckla en tvåmotorig attack-dykbombplan som så småningom fick namnet Pe-2 . Efter att ha hamnat efter schemat anklagades Petlyakov för sabotage och kastades in i ett tekniskt Gulag ; han gjorde faktiskt en stor del av sin design medan han satt i fängelse.
I slutet av 1940 utvecklade VVS kravet på ett system för upptäckt av fiendens flygplan ombord. Radiolokaliseringsgruppen vid NII-9 i Leningrad fick i uppdrag att designa en sådan uppsättning för Pe-2 . Det mesta av radiolokaliseringsutrustning på den tiden var stor och tung, och för detta flygplan behövdes en liten, lätt uppsättning. Dessutom drev begränsningar på antennstorleken designen till så höga frekvenser som möjligt. Reflexklystronen som den senare kallades) hade just utvecklats av Nikolay Devyatkov . Med hjälp av detta startade designen på en uppsättning betecknad Gneis (ursprung) och arbetade vid 16 cm (1,8 GHz).
När NII-9 evakuerades till Moskva i juli 1941 påverkade detta i hög grad tidtabellen. Dessutom hade reflex klystron inte satts i produktion och dess tillgänglighet i framtiden var tveksam; därför avslutades projektet. Behovet av en luftburen radiolokaliseringsuppsättning var nu ännu viktigare; Pe -3 , en tung fighter-variant av Pe-2 , var under produktion. Några av dessa flygplan konfigurerades som nattjaktare, och radarn (som den nu kallades) behövdes akut. NII-20 och Factory 339 tog upp designen, ledd av den tekniska direktören, Victor Tikhomirov.
Den nya uppsättningen, betecknad Gneiss-2 ( Гнейс-2 ), fungerade på 1,5 m (200 MHz). Pe -3- jaktplanet var ett flygplan med två platser, med piloten och den bakre skytten/radiooperatören rygg mot rygg. Radarn designades som ytterligare en utrustning för radiooperatören.
Antennerna monterades ovanför vingarnas övre yta, ett brett mönster för sändning på ena vingen och två Yagi-mottagningsantenner på den andra. En Yagi riktades framåt och den andra, några meter bort, siktade utåt 45 grader. Flygplanets flygkropp gav en sköld mellan sändnings- och mottagningsantennerna. Systemet hade en räckvidd på cirka 4 km och kunde ge målets azimut i förhållande till jaktplanets flygbana.
Gneis -2 , den första flygplansradarn i Sovjetunionen, bevisades i strid vid Stalingrad under december 1942. Cirka 230 av dessa uppsättningar byggdes under kriget. Ett fåtal installerades på Yak-9 och (utan nummerföljd) Yak-3 flygplan, de avancerade jaktplanen som så småningom gav VVS paritet med Luftwaffe . Andra uppsättningar med Gneis- beteckningar utvecklades vid anläggning 339 för experimentändamål, särskilt med Lavochkin La-5 jaktplan och Ilyushin Il-2 markanfallsflygplan, men ingen av dessa uppsättningar sattes i produktion.
Under 1930-talet hade RKKF (Röda flottan) stora program för att utveckla radiokommunikation. Från och med 1932 leddes denna verksamhet av Aksel Ivanovich Berg , direktör för NIIIS-KF, Red Fleet Signals Research) och fick senare rang av ingenjör-amiral. Han var också professor vid Leningrads universitet och följde noga de tidiga framstegen med radiolokalisering vid LPTI och NII-9. Han startade ett forskningsprogram inom denna teknik vid NIIIS-KF, men avbröts av att han arresterades 1937 under den stora utrensningen och tillbringade tre år i fängelse.
Berg släpptes i början av 1940 och återtogs i sina befattningar. Efter att ha granskat testerna av Redut utförda i Sevastopol, skaffade han en RUS-2- hytt och fick den anpassad för testning ombord. Betecknad Redut-K , placerades den på den lätta kryssaren Molotov i april 1941, vilket gjorde detta till det första krigsfartyget i RKKF med radiolokaliseringsförmåga. Efter krigets början byggdes endast ett fåtal av dessa uppsättningar.
I mitten av 1943 erkändes radar ( radiolokatsiya ) slutligen som en viktig sovjetisk aktivitet. Ett råd för radar, knutet till statens försvarskommitté, inrättades; Berg gjordes till biträdande minister, ansvarig för all radar i Sovjetunionen. Samtidigt som han var involverad i all framtida utveckling inom denna verksamhet, var han särskilt intresserad av marinens system. Berg var senare främst ansvarig för att införa kybernetik i Sovjetunionen .
Andra inhemska sovjetiska flottans radar som utvecklades (men inte sattes i produktion) under kriget inkluderar Gyuis-1, som opererade på 1,4 m med 80 kW pulseffekt. Detta var en efterföljare till Redut-K för tidig varning; prototypen installerades på jagaren Gromkii 1944. Två eldledningsradarer utvecklades samtidigt: Mars-1 för kryssare och Mars-2 för jagare. Båda testades precis vid slutet av kriget och sattes senare i produktion som Redan-1 respektive Redan-2 .
Tyskland
Tyskland har ett långt arv av att använda elektromagnetiska vågor för att upptäcka föremål. 1888 Heinrich Hertz , som först visade förekomsten av dessa vågor, också att de, liksom ljus, reflekterades av metallytor. År 1904 Christian Hülsmeyer tyska och utländska patent på en apparat, Telemobilskop , med hjälp av en gnistgapssändare som kunde upptäcka fartyg och förhindra kollisioner; denna nämns ofta som den första radarn, men utan att direkt tillhandahålla räckvidd kvalificerar den inte för denna klassificering. Med tillkomsten av radioröret och elektroniken utvecklades andra detekteringssystem, men alla använde kontinuerliga vågor och kunde inte mäta avstånd.
1933 initierade fysikern Rudolf Kühnhold , vetenskaplig direktör vid Kriegsmarine (tyska flottan) Nachrichtenmittel-Versuchsanstalt (NVA) (Signals Research Establishment) i Kiel , experiment i mikrovågsregionen för att mäta avståndet till ett mål. För sändaren fick han hjälp av två radioamatöroperatörer, Paul-Günther Erbslöh och Hans-Karl Freiherr von Willisen. I januari 1934 bildade de i Berlin- Oberschöneweide företaget Gesellschaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate (GEMA) för detta arbete.
Utvecklingen av en Funkmessgerät für Untersuchung (radiomätapparat för spaning) började snart på allvar på GEMA. Hans Hollmann och Theodor Schultes, båda anslutna till det prestigefyllda Heinrich Hertz-institutet i Berlin , tillsattes som konsulter. Den första utvecklingen var en med kontinuerliga vågor som använde Doppler-beat-interferens för detektion. Kühnhold flyttade sedan GEMA-arbetet till ett pulsmodulerat system.
Med hjälp av en 50 cm (600 MHz) magnetron från Philips modulerades deras första sändare med 2-μs pulser vid en pulsrepetitionsfrekvens (PRF) på 2000 Hz. Den sändande antennen var en grupp av 10 par dipoler med ett reflekterande nät, och den mottagande antennen hade tre par dipoler och inbyggd lobomkoppling . Den regenerativa bredbandsmottagaren använde en RCA 955 ekollontriod . En blockeringsenhet (en duplexer ), stängde mottagarens ingång när sändaren pulserade. Ett Braun-rör användes för att visa räckvidden. Den testades första gången under maj 1935 på NVA-platsen (från 1939: Nachrichten-Versuchskommando (NVK) (signalforskningskommando)) Pelzerhaken vid Lübeckbukten nära Neustadt i Holstein , och upptäckte returer från skogarna tvärs över bukten på ett intervall av 15 km (9,3 mi). I Tyskland kallas Kühnhold ofta för "radarns fader".
Denna första Funkmessgerät från GEMA inkorporerade mer avancerad teknologi än tidiga uppsättningar i Storbritannien och USA, men det verkar som att radarn fick en mycket lägre prioritet förrän senare under andra världskriget; i början av kriget hade få ställts på plats. Till stor del berodde detta på bristen på uppskattning av denna teknik av den militära hierarkin, särskilt på toppen där diktatorn Adolf Hitler såg på radarn som ett defensivt vapen, och hans intresse låg i offensiv hårdvara. Detta problem förvärrades av den bristfälliga inställningen till ledningsbemanningen. Det dröjde en tid innan Luftwaffe hade ett kommando- och kontrollsystem nästan lika effektivt som det som sattes upp av Royal Air Force i Storbritannien före kriget.
Wolfgang Martini , en Luftwaffe- officer i karriären, var den främsta promotorn av radar till det tyska överkommandot. Även om han inte var universitetsutbildad var hans grepp om denna teknik instinktiv och hans engagemang var kanske den största drivkraften till den ultimata utvecklingen av krigstidsradar i Tyskland. 1941 upphöjdes han till General der Luftnachrichtentruppe (general för luftsignalkåren) och förblev i denna position till slutet av kriget i maj 1945.
Nazitysklands kombinerade Wehrmachts väpnade styrkor: Luftwaffe (flygvapnet), Kriegsmarine (flotta) och Heer (armén); använd tysk radarteknik och hårdvara. Även om ett antal utvecklingslaboratorier drevs av dessa användare, levererades den stora majoriteten av radarerna av fyra kommersiella företag: GEMA, Telefunken , Lorenz och Siemens & Halske . Nära krigets slut 1945 ledde GEMA det tyska radararbetet och växte till över 6 000 anställda.
Den officiella beteckningen för radarsystem var FuMG ( Funkmessgerät , bokstavligen "Radiomätanordning"), med de flesta även med en bokstav (t.ex. G, T, L eller S) som anger tillverkaren, samt en siffra som visar årtalet för radarsystem. release och eventuellt en bokstav eller siffra som ger modellen. Det rådde dock en brist på enhetlighet i beteckningarna.
Mark- och fartygsbaserad
I början av 1938 finansierade Kriegsmarine GEMA för utvecklingen av två system, ett en pistolläggningsset och det andra ett luftvarningsset. I produktionen blev den första typen 80-cm (380-MHz) Flakleit , som kan rikta eld mot yt- eller luftmål inom 80 km räckvidd. Den hade en antennkonfiguration mycket lik den amerikanska SCR-268. Den fasta versionen, Flakleit-G , inkluderade en höjdmätare.
Den andra typen som utvecklades av GEMA var 2,5 m (120 MHz) Seetakt . Under hela kriget tillhandahöll GEMA ett brett utbud av Seetakt- set, främst för fartyg men också för flera typer för U-båtar. De flesta hade en utmärkt räckviddsmätmodul som heter Messkette (mätkedja) som gav räckviddsnoggrannhet inom några meter oavsett total räckvidd. Seetakt ombord använde en "madrass"-antenn liknande "bäddfjädern" på den amerikanska CXAM.
Även om Kriegsmarine försökte hindra GEMA från att arbeta med de andra tjänsterna, blev Luftwaffe medveten om Seetakt och beställde sin egen version i slutet av 1938. Kallad Freya , detta var en markbaserad radar som fungerade runt 2,4 m (125 MHz) med 15 kW toppeffekt som ger en räckvidd på cirka 130 km. Den grundläggande Freya -radarn förbättrades kontinuerligt, med över 1 000 system som slutligen byggdes.
1940 använde Josef Kammhuber Freyas i ett nytt luftförsvarsnätverk som sträckte sig genom Nederländerna , Belgien och Frankrike . Kallad Kammhuber-linjen av de allierade, den bestod av en serie celler med kodnamnet Himmelbett (himmelsäng), var och en täckte ett område cirka 45 km brett och 30 km djupt och innehöll en radar, flera strålkastare och en primära och reservflygplan för nattstridsflyg. Detta var relativt effektivt förutom när himlen var mulen. En ny pistolstyrande radar behövdes för att täcka denna brist och Luftwaffe ingick sedan kontrakt med Telefunken för ett sådant system.
Under ledning av Wilhelm Runge byggdes den nya radarn av Telefunken runt en ny triod som kan leverera 10 kW pulseffekt vid 60 cm (500 MHz). Kodnamnet Würzburg (den ledande ingenjören Runge föredrar kodnamn för tyska städer som Würzburg ), denna hade en 3-m (10-ft) parabolisk reflektor från Zeppelin Company och var effektiv på en räckvidd av cirka 40 km för flygplan . Två av dessa radarer lades normalt till varje Himmelbett , en för att plocka upp målet från en Freya och en andra för att spåra stridsflygplanet. Würzburg krävde bara en operatör och kom att bli det primära mobila pistolläggningssystemet som användes av Luftwaffe och Heer under kriget. Omkring 4 000 av de olika versionerna av grundsystemet producerades så småningom.
Luftförsvarssystemet uppgraderades kontinuerligt. För att förbättra räckvidden och noggrannheten utvecklade Telefunken Würzburg-Riese och GEMA förstorade Freya -dipolerna för att göra Mammut och Wassermann . Würzburg -Riese (Giant Würzburg ) hade en 7,5 m (25 fot) skål (en annan produkt från Zeppelin) som var monterad på en järnvägsvagn. Systemet hade också en ökad sändareffekt; i kombination med den förstorade reflektorn resulterade detta i en räckvidd på upp till 70 km, samt en kraftigt ökad noggrannhet. Cirka 1 500 av detta radarsystem byggdes.
Mammuten (mammut) använde 16 Freyas länkade till en gigantisk 30 x 10 meter (100 x 33 fot) antenn med fasstyrd strålstyrning, en teknik som så småningom skulle bli standard i radar . Den hade en räckvidd på upp till 300 km och täckte cirka 100 grader i bredd med en noggrannhet på nära 0,5 grader. Cirka 30 uppsättningar byggdes, några med rygg mot rygg för dubbelriktad täckning. Wassermann (vattenman), hade åtta Freyas också med fasstyrda antenner, staplade på ett styrbart, 56 meter (190 fot) torn och ger en räckvidd på upp till 240 km . En variant, Wassermann-S , hade radarerna monterade på en hög cylinder. Cirka 150 av alla typer byggdes med början 1942.
Ett system med stor räckvidd behövdes för att spåra de brittiska och amerikanska bombplansformationerna när de korsade Tyskland. För denna funktion designade konsulterna Theodor Schultes och Hans Hollmann en experimentell 2,4-m (125-MHz), 30-kW radar kallad Panorama . Byggd av Siemens & Halske 1941, placerades den på toppen av ett betongtorn i Tremmen , några kilometer söder om Berlin. Antennen hade 18 dipoler på ett långt, horisontellt stöd och producerade en smal vertikal stråle; denna roterade med 6 rpm för att svepa ut 360-graders täckning till cirka 110 km.
Baserat på driften av Panorama förbättrade Siemens & Halske detta system och döpte om det till Jagdschloss (jaktstuga). De lade till en andra omkopplingsbar operation till 150 kW vid 1,2 m (250 MHz), vilket ökade räckvidden till nära 200 km. Informationen från mottagarna skickades via koaxialkabel eller en 50 cm länk från tornet till en central ledningscentral, där den användes för att dirigera stridsflygplan. Hollmanns polarkoordinat (PPI) CRT användes i displayen, det första tyska systemet med denna enhet; den lades också till Panorama. Jagdschloss togs i bruk i slutet av 1943, och omkring 80 system byggdes så småningom . Jagdwagen (jaktbil) var en mobil , enkelfrekvensversion; arbetade vid 54 cm (560 MHz), hade den ett motsvarande mindre antennsystem.
Under ett internt finansierat projekt utvecklade företaget Lorenz AG en pulsmodulerad uppsättning. Heer kontrakterade för några uppsättningar för Flak (luftvärns)stöd, men sedan överfördes detta uppdrag till Luftwaffe . Under flera år misslyckades Lorenz med att sälja nya versioner som heter Kurfürst och Kurmark (båda heliga romerska kejserliga termer). När kriget fortsatte såg Luftwaffe ett behov av ytterligare radarer. Lorenz modifierade igen sina uppsättningar för att bli Tiefentwiel , ett transportabelt system byggt för att komplettera Freya mot lågflygande flygplan, och Jagdwagen , en mobil enhet som används för luftövervakning. Dessa 54 cm (560 MHz) enheter med planlägesindikatorer hade två antenner uppbackade av paraboliska nätreflektorer på roterbara, gaffelformade ramar som lyftes ovanför utrustningshytten. Från och med 1944 producerades båda dessa system av Lorenz för Luftwaffe i relativt litet antal.
Även om tyska forskare hade utvecklat magnetroner i början av 1930-talet (Hans Hollmann fick ett amerikanskt patent på sin enhet i juli 1938), hade ingen varit lämplig för militär radar. I februari 1943 sköts ett brittiskt bombplan innehållande en H2S- radar ner över Nederländerna, och den 10 cm långa magnetronen hittades intakt. I korthet upptäcktes hemligheten med att tillverka framgångsrika magnetroner och utvecklingen av mikrovågsradar startade.
Telefunken fick i uppdrag att bygga en pistolläggningssats för Flak -applikationer, och i början av 1944 uppstod en 10 cm-sats med kodnamnet Marbach . Med hjälp av en 3-m Mannheim -reflektor hade denna uppsättning en detekteringsräckvidd på cirka 30 km. Dess viktigaste egenskap var en relativ immunitet mot Window – agnarna som britterna använde som motåtgärd mot 50-cm Würzburg . Marbach tillverkades i begränsade mängder för Flak- batterier runt ett antal stora industristäder .
Flera andra 10-cm set utvecklades, men ingen gjorde det till massproduktion. En var Jagdschloss Z , en experimentell uppsättning av Panorama-typ med 100 kW pulseffekt byggd av Siemens & Halske. Klumbach var en liknande uppsättning men med endast 15 kW pulseffekt och med en cylindrisk parabolisk reflektor för att producera en mycket smal stråle; när det användes med Marbach , kallades det kombinerade brandledningssystemet Egerland .
Nära slutet av 1943 räddade tyskarna också radar som innehöll 3 cm magnetroner, men uppsättningar som fungerade vid denna våglängd tillverkades aldrig. De spelade dock en viktig roll i den tyska utvecklingen av motåtgärder, särskilt radarvarningsmottagare .
Luftburet
nödlandade ett RAF-bombplan utrustat med en ASV (Air-to-Surface Vessel) Mk II-radar i Frankrike. Även om besättningen hade försökt förstöra uppsättningen, var kvarlevorna tillräckliga för att det tyska flyglaboratoriet skulle kunna urskilja operationen och dess funktion. Tester visade fördelarna med en sådan radar, och Wolfgang Martini såg också värdet och gav Lorenz i uppdrag att utveckla ett liknande system.
Med bakgrund inom flygplansnavigeringsutrustning och erfarenhet av att utveckla sina internt finansierade markradarsystem, hade Lorenz utmärkta möjligheter för detta projekt. Före årets slut hade de byggt ett set baserat på deras Kurfürst/Kurmark -design, men kraftigt reducerad i storlek och vikt, och med förbättrad elektronik. Betecknad FuG 200 Hohentwiel , producerade den 50 kW pulseffekt vid låga UHF -bandfrekvenser (545 MHz) och hade en mycket låg PRF på 50 Hz. Uppsättningen använde två separata antennarrangemang, vilket gav sökning antingen framåt eller sidoblickande.
Hohentwiel -demonstrationen upptäckte ett stort fartyg på 80 km, en ubåt på 40 km, ett ubåtsperiskop på 6 km, flygplan på 10 till 20 km och landegenskaper på 120 till 150 km. En bäringsnoggrannhet på cirka 1 grad erhölls genom att snabbt växla mellan två mottagarantenner riktade 30 grader på var sida om sändarens antennriktning. Hohentwiel togs i produktion 1942 och var mycket framgångsrik. Den användes först på stora spaningsflygplan som Fw 200 Condor . 1943 gav Hohentwiel-U , en anpassning för användning på ubåtar, en räckvidd på 7 km för ytfartyg och 20 km för flygplan. Totalt levererades cirka 150 set per månad.
Användningen av de exakta Freya- och Würzburg -radarerna i sina luftförsvarssystem gjorde det möjligt för tyskarna att ha en något mindre kraftfull inställning till utvecklingen av luftburen radar. Till skillnad från britterna, vars felaktiga CH-system krävde något slags system i flygplanet, Würzburg tillräckligt exakt för att låta dem lämna radarn på marken. Detta kom tillbaka för att förfölja dem när britterna upptäckte funktionssättet för Himmelbett -taktiken, och utvecklingen av ett luftburet system blev mycket viktigare.
I början av 1941 insåg Air Defense behovet av radar på deras nattstridsflygplan. Kraven ställdes till Runge på Telefunken och till sommaren testades ett prototypsystem. Kodnamnet Lichtenstein , detta var ursprungligen ett låg-UHF-band, (485 MHz), 1,5 kW-system i sin tidigaste B/C -modell, generellt baserat på den teknik som nu är väl etablerad av Telefunken för Würzburg. Designproblemen var viktminskning, tillhandahållande av ett bra minimiområde (mycket viktigt för luft-till-luft-strid) och en lämplig antenndesign. En utmärkt minsta räckvidd på 200 m uppnåddes genom att noggrant forma pulsen. Matratze (madrass) antennuppsättningen i sin fulla form hade sexton dipoler med reflektorer (totalt 32 element), vilket gav ett brett sökfält och en typisk 4 km maximal räckvidd (begränsad av markklutter och beroende på höjd), men producerade mycket aerodynamiskt motstånd. En roterande fasskiftare infogades i transmissionsledningarna för att producera en virvlande stråle. Höjd och azimut för ett mål i förhållande till jaktplanet visades av motsvarande positioner på en trippelrörs CRT-skärm.
De första produktionsseten ( Lichtenstein B/C ) blev tillgängliga i februari 1942, men accepterades inte i strid förrän i september. Nachtjäger - piloterna upptäckte till sin bestörtning att Matratze -matrisen med 32 element bromsade upp deras flygplan med så mycket som 50 km/h. I maj 1943 landade ett B/C -utrustat Ju 88R-1 nattstridsflygplan i Skottland, som fortfarande finns kvar som en restaurerad museiföremål; den hade flugits in i Skottland av en trio avhoppade Luftwaffe- piloter. Britterna insåg omedelbart att de redan hade en utmärkt motåtgärd i Window (agnarna som användes mot Würzburg ); på kort tid minskade B/C kraftigt i användbarhet.
När agnarproblemet insågs av Tyskland, beslöts det att göra våglängden variabel, vilket gör det möjligt för operatören att ställa in agnarnas returer. I mitten av 1943 släpptes den kraftigt förbättrade Lichtenstein SN-2 , som fungerade med en VHF -bandvåglängd som kan ändras mellan 3,7 och 4,1 m (81 till 73 MHz). Britterna tog längre tid att hitta störningar för SN-2 , men detta åstadkoms så småningom efter juli 1944. Den mycket längre uppsättningen av åtta dipolelement för hela Hirschgeweih (stags horn) antennuppsättning ersatte uppsättningen av trettiotvå element i Matratze- uppsättningen från UHF-bandet B/C och C-1-uppsättningarna, men med de tidiga SN-2-uppsättningarna som hade en bristfällig minsta räckvidd på cirka en halv kilometer, behövde flygplan ofta behålla den tidigare utrustningen för att kompensera för detta tills bristen åtgärdades. Detta resulterade ibland i att hela uppsättningar av både Matratze- och Hirschgeweih -antenner präglade näsan på tyska nattjaktare, vilket orsakade ett katastrofalt problem med motståndet tills en "en fjärdedel" delmängd av Matratze -matrisen skapades för en centralt monterad installation på nosen, som ersatte hela UHF-arrayen med fyra uppsättningar. Sedan, eftersom problemet med minsta räckvidd löstes med SN-2-uppsättningarna senare 1943, kunde de tidigare UHF-bandet B/C och C-1-uppsättningarna och deras antenner tas bort helt. Som den planerade ersättningen för Lichtenstein -serien av uppsättningar sattes den regeringsutvecklade Neptun-radarn , som verkar på ännu en tredje uppsättning olika mellan-VHF-bandfrekvenser (från 125 MHz till 187 MHz) för att undvika fönsterstörningar , i produktion tidigt 1944, och kunde använda samma Hirschgweih- antenner – med kortare dipoler monterade – som SN-2-seten hade använt. Vid tidsramen 1943-44 kunde SN-2 och Neptun radarerna också använda den experimentella Morgenstern German AI VHF-band radarantenn, med hjälp av dubbla 90°-vinklade tredipolpar av Yagi-antenner monterade på en enda framåtriktad mast, vilket gör det möjligt att jämna ut arrayen för att minska motståndet i en konisk, gummiklädd plywoodradom på ett flygplans nos, med de extrema spetsarna på Morgensterns antennelement som sticker ut från radomens yta. Minst en Ju 88G-6 nattjaktflygplan från NJG 4 night fighter-vingens personalflyg använde den sent under kriget för sin Lichtenstein SN-2 AI-radarinstallation.
Även om Telefunken inte tidigare varit inblandad med radar av någon typ för stridsflygplan, började de 1944 omvandlingen av en Marbach 10-cm uppsättning för denna applikation. Nedskjutna amerikanska och brittiska flygplan söktes efter radarkomponenter; av särskilt intresse var de vridningsmekanismer som användes för att skanna strålen över sökområdet. En luftburen uppsättning med en halvelliptisk radomsluten parabolantenn, kodnamnet FuG 240 Berlin , färdigställdes i januari 1945, och cirka 40 uppsättningar byggdes och placerades på nattstridsflygplan. Några uppsättningar, med kodnamnet Berlin-S , byggdes också för övervakning ombord.
Japan
Under åren före andra världskriget hade Japan kunniga forskare inom den teknologi som krävs för radar; de var särskilt avancerade i magnetronutveckling. Men bristen på uppskattning av radarns potential och rivalitet mellan armén, flottan och civila forskningsgrupper innebar att Japans utveckling gick långsamt. Det var inte förrän i november 1941, bara några dagar före attacken mot Pearl Harbor, som Japan tog sitt första fullständiga radarsystem i bruk. I augusti 1942 fångade amerikanska marinsoldater ett av dessa första system, och även om det var grovt även med standarden för tidiga amerikanska radars, kom det faktum att japanerna hade någon radarkapacitet som en överraskning. Japansk radarteknik var 3 till 5 år efter den för Amerika, Storbritannien och Tyskland under hela kriget.
En stor ledare inom tidig teknisk utveckling var Hidetsugu Yagi , en professor och forskare med internationell status. Hans artiklar i slutet av 1920-talet om antenner och magnetrondesign studerades noggrant av forskare och ingenjörer över hela världen. Han fick dock ingen del i utvecklingen av Japans krigstidsradar. Hans tidigare arbete ägnades så lite uppmärksamhet av den japanska militären att, när de fick en fångad brittisk radaruppsättning, till en början var de omedvetna om att " Yagi " som nämns i medföljande anteckningar hänvisade till en japansk uppfinning.
Även om Japan hade anslutit sig till Nazityskland och det fascistiska Italien i en trepartspakt 1936, hade det i princip inte skett något utbyte av teknisk information. Detta ändrades i december 1940 när en grupp japanska officerare som representerade arméns teknologi fick besöka Tyskland, följt i januari av en liknande grupp från marinen. Under besöket visades japanerna några tyska radarer och en brittisk MRU (deras tidigaste strålkastarkontrollradar), kvarlämnad under evakueringen i Dunkirk . Dessutom kunde tyskutbildade Yoji Ito , ledare för marinens delegation, få information från värden om MRU:s pulserande operation. Ito skickade omedelbart denna information hem med en diplomatisk kurir, och arbetet påbörjades av marinen på Japans första riktiga radar.
Efter att kriget startat med USA i december 1941 skeppade tyskarna en Würzburg- radar till Japan. Ubåten som bar denna utrustning sänktes på vägen, och en andra uppsättning gick samma öde till mötes; Men viss viktig hårdvara och dokumentation, skickad på ett separat fartyg, gjorde det säkert.
När Singapore togs av Japan i februari 1942 hittades resterna av vad som visade sig vara en brittisk GL Mk-2 radar och en Searchlight Control (SLC) radar. Tillsammans med hårdvaran fanns det en uppsättning handskrivna anteckningar som gav detaljer om teorin och driften av SLC. I Corregidor i maj efterföljande fann kidnapparna två radar från den amerikanska armén, en SCR-268 i drifttillstånd och en kraftigt skadad SCR-270 . I ett sällsynt samarbete genomförde armén och marinen gemensamt reverse engineering på dessa uppsättningar.
Cirka 7 250 radaruppsättningar av 30 olika typer utvecklades för armén och marinen.
kejserliga armén
Tama Technology Research Institute (TTRI) bildades av armén för att leda utvecklingen av vad som kallades Radio Range-Finder (RRF). TTRI var bemannad med kompetent personal, men det mesta av deras utvecklingsarbete gjordes av entreprenörer vid forskningslaboratorierna hos Toshiba Shibaura Denki ( Toshiba ) och Nippon Electric Company ( NEC ).
TTRI etablerade ett system för att utse arméns radarutrustning, baserat på dess användning. Prefixen var Ta-Chi (skrivet häri som Tachi) för landbaserade system, Ta-Se för fartygsburna system och Ta-Ki för luftburna system. "Ta" betecknade Tama, "Chi" var från tsuchi (jord), "Se" betyder mizu (vatten) forsar och "Ki" var från kuki (luft).
I juni 1942 startade både NEC och Toshiba projekt baserade på SCR-268. Det amerikanska systemet fungerade på 1,5 m (200 MHz). Den hade en mycket komplex uppsättning av tre antenner på en horisontell, roterbar bom och använde lobomkoppling. NEC-projektet gällde ett målspårningssystem betecknat Tachi-1, i huvudsak en kopia av SCR-268. Dupliceringen av detta system visade sig vara för svårt, och Tachi-1 övergavs snart. På Toshiba gällde projektet också ett målspårningssystem benämnt Tachi-2. Detta var för att införliva många förenklingar av SCR-268. Preliminära tester visade att den skulle vara för ömtålig för fältoperation; även detta projekt övergavs.
Den brittiska GL Mk 2 var mycket mindre komplicerad än SCR-268 och var lätt omvänd konstruerad; dessutom fanns anteckningarna om SLC tillgängliga. Från detta kom Tachi-3, en markbaserad spårningsradar. Detta inkluderade många betydande förändringar av det ursprungliga brittiska systemet; främst var en förändring av en fast platskonfiguration och ett helt annat antennsystem.
Tachi-3-sändaren fungerade vid 3,75 m (80 MHz), och producerade cirka 50 kW toppeffekt, med 1- till 2-ms pulsbredd och 1- eller 2-kHz PRF. Sändaren var konstruerad för inneslutning i ett underjordiskt skydd. Den använde en Yagi-antenn som var stelt monterad ovanför skyddet och hela enheten kunde roteras i azimut. Genom att fasa in antennelementen kunde en viss höjdförändring uppnås.
Mottagaren för Tachi-3 var placerad i ett annat underjordiskt skydd cirka 30 m från sändaren. Fyra dipolantenner monterades på ortogonala armar, och skyddet och antennerna roterades för att skanna i azimut. Den maximala räckvidden var cirka 40 km. NEC byggde cirka 150 av dessa set, och de togs slutligen i bruk i början av 1944.
Uppföljningsprojektet på Toshiba fick namnet Tachi-4. Detta var för en markbaserad spårningsradar, som återigen använde SCR-268 som ett mönster. Fortfarande med den ursprungliga 1,5 m (200 MHz) operationen fungerade denna uppsättning hyfsat bra, och cirka 70 uppsättningar producerades. Dessa började tjänstgöra i mitten av 1944; Men då var Tachi-3 tillgänglig och var överlägsen i prestanda.
Ingenjörer på Toshiba hade redan börjat arbeta med ett pulsmodulerat system. Med ankomsten av den skadade SCR-270 införlivades delar i den pågående utvecklingen av ett system för tidig varning på fast plats betecknat Tachi-6. Sändaren fungerade i 3- till 4-m (100- till 75-MHz) bandet med en toppeffekt på 50 kW. Den använde en dipolarrayantenn ovanpå en hög stolpe. Flera mottagarstationer var placerade cirka 100 m runt sändaren. Var och en av dessa hade en handroterad stolpe med Yagi-antenner på två nivåer, vilket möjliggjorde azimut- och höjdmätningar. En mottagarstation kunde spåra ett flygplan medan de andra sökte. Räckvidder upp till 300 km uppnåddes och visades på en CRT-skärm. Denna togs i bruk i början av 1943; cirka 350 Tachi-6-system byggdes så småningom.
En transportabel version av detta system för tidig varning lades till. Betecknad Tachi-7, den primära skillnaden var att sändaren med en hopfällbar antenn var på en pall. Ett 60-tal av dessa byggdes. Detta följdes 1944 med Tachi-18, en mycket lättare, ytterligare förenklad version som kunde bäras med trupper. Flera hundra av dessa "bärbara" uppsättningar byggdes, och ett antal hittades när japanerna lämnade avlägset ockuperat territorium. Alla dessa fortsatte att verka i 3- till 4-m-bandet.
Andra landbaserade radarer som utvecklats av den kejserliga armén inkluderade två höjdmätare, Tachi-20 och Tachi-35, men de var för sena för att tas i bruk. Det fanns också Tachi-28, en radarbaserad flygledningsuppsättning. TTRI utvecklade också Tachi-24, deras något modifierade version av den tyska Würzburg- radarn, men denna sattes aldrig i produktion.
Den kejserliga armén hade sina egna fartyg, allt från attackmotorbåtar till stora landstigningsfartyg. För dessa utvecklade de Tase-1 och Tase-2, båda anti-ytradar. Den kejserliga armén hade också sina egna luftdivisioner med jaktplan, bombplan, transporter och spaningsflygplan. Endast två system utvecklades för dessa flygplan: Taki-1, en luftburen övervakningsradar i tre modeller, och Taki-11, en luftburen elektronisk motåtgärd (ECM).
Naval Technical Research Institute (NTRI) började arbeta på ett pulsmodulerat system i augusti 1941, även innan Yoji Ito återvände från Tyskland. Med hjälp från NEC (Nippon Electric Company) och forskningslaboratoriet vid NHK (Japan Broadcasting Corporation) utvecklades en prototypuppsättning på kraschbasis. Kenjiro Takayanagi , chefsingenjör för NHK, utvecklade pulsformnings- och tidskretsarna samt mottagarens display. Prototypen testades i början av september.
Systemet, Japans första fullradar, betecknades Mark 1 Model 1. (Denna typ av beteckning förkortas här endast till siffrorna; t.ex. Typ 11.) Systemet arbetade vid 3,0 m (100 MHz) med en toppeffekt på 40 kW. Dipolarrayer med reflektorer av matttyp användes i separata antenner för sändning och mottagning. I november 1941 togs den första tillverkade typen 11 i bruk som en landbaserad tidig varningsradar på Stillahavskusten. Ett stort system vägde det nära 8 700 kg (19 200 lb). Ett 30-tal uppsättningar byggdes och användes under hela kriget. Detekteringsräckvidden var cirka 130 km (81 mi) för enstaka flygplan och 250 km (160 mi) för grupper.
Typ 12, ett annat landbaserat system för tidig varning, följde under 1942. Det liknade sin föregångare men lättare i vikt (cirka 6 000 kg, 13 000 lb) och på en rörlig plattform. Tre versioner gjordes; de fungerade på antingen 2,0 m (150 MHz) eller 1,5 m (200 MHz), var och en med en toppeffekt på endast 5 kW. Den lägre effekten minskade räckvidden avsevärt. Cirka 50 uppsättningar av alla versioner av dessa system byggdes.
Ett annat liknande system var Type 21. I grund och botten var det 200 MHz-versionen av Type 12 omdesignad för användning ombord och vägde endast cirka 840 kg (1 850 lb). De första uppsättningarna installerades på slagskeppen Ise och Hyūga i april 1942. Omkring 40 uppsättningar byggdes så småningom.
Under samma tidsperiod designades också den mer användarflexibla Type 13. Den här uppsättningen fungerade på 2,0 m (150 MHz) och med en toppeffekt på 10 kW och innehöll ett stort framsteg. En enhet duplexer hade utvecklats för att möjliggöra användningen av en gemensam antenn. Med en vikt på 1 000 kg (2 200 lb) (en liten del av den för Type 11), kunde detta system lätt användas ombord såväl som vid landstationer. Dess upptäcktsräckvidd var ungefär densamma som Type 12. Den togs i bruk i slutet av 1942, och 1944 hade den också anpassats för användning på ubåtar. Med ungefär 1 000 uppsättningar som så småningom byggdes, var Type 13 den i särklass mest använda luft- och ytsökningsradarn i den kejserliga flottan.
Typ 14 var ett system ombord designat för långväga flygsökningsapplikationer. Med en toppeffekt på 100 kW och i drift vid 6 m (50 MHz) vägde denna 30 000 kg (66 000 lb). Endast två av dessa system togs i bruk i maj 1945, precis i slutet av kriget.
Den kejserliga flottan byggde två radarer baserade på den fångade SCR-268. Typ 41 var elektroniskt som originalet, men med två stora dipolarrayantenner och konfigurerad för ombord, brandledningsapplikationer. Ett 50-tal av dessa byggdes, och den togs i bruk i augusti 1943. Typ 42 hade fler revisioner, inklusive en förändring till att använda fyra Yagi-antenner. Ett 60-tal byggdes och togs i bruk i oktober 1944. Båda systemen hade en räckvidd på cirka 40 km.
NTRI gjorde minimala förändringar av 60 cm (500 MHz) Würzburg , huvudsakligen omvandling av oscillatorn från vakuumrör till en magnetron. Resultatet blev Type 23 anti-skepp, eldledningsradar avsedd för kryssare och större fartyg. Med bytet till en magnetron halverades effekten ungefär till en toppeffekt på cirka 5 kW; detta gav en räckvidd på endast 13 km (8,1 mi) för att upptäcka de flesta ytfartyg. Även om prototypen färdigställdes i mars 1944, byggdes endast ett fåtal uppsättningar, och den sattes aldrig i serieproduktion.
Japan Radio Company (JRC) hade länge arbetat med NTRI för att utveckla magnetroner. I början av 1941 fick JRC ett kontrakt av NTRI för att designa och bygga ett ytdetekteringssystem för mikrovågor för krigsfartyg. Betecknad typ 22, denna använde en pulsmodulerad, 10 cm (3,0 GHz) magnetron med vattenkylning och producerar 2 kW toppeffekt. Mottagaren var en super-heterodyn typ med en lågeffektmagnetron som fungerade som lokaloscillator. Separata hornantenner användes för att sända och ta emot. Dessa monterades på en gemensam plattform som kunde roteras i horisontalplanet. Eftersom det var Japans första kompletta set med en magnetron, gjordes Yoji Ito ansvarig och gav den särskild uppmärksamhet.
Prototypen för Type 22 färdigställdes i oktober 1941; tester visade att den upptäckte enstaka flygplan på 17 km (11 mi), grupper av flygplan på 35 km (22 mi) och ytfartyg på över 30 km (19 mi) (beroende på antennens höjd över havet). De första japanska krigsfartygen med mikrovågsradar tog emot dessa i mars 1942, och i slutet av 1944 var mikrovågsradar allmänt i bruk på ytfartyg och ubåtar; cirka 300 Typ 22-set byggdes.
Med det dåliga utbudet av Type 23 ( Würzburg -kopian) påbörjades utvecklingen av tre mikrovågssystem för brandledningstillämpningar. Typ 31 fungerade på 10 cm (3 GHz) och använde, liksom Würzburg , en vanlig parabolisk reflektor. Medan prototypen kunde upptäcka större fartyg på upp till 35 km, blev den inte färdig förrän i mars 1945 och sattes aldrig i produktion.
Typ 32 var ett annat 10 cm-system, detta med separata fyrkantshornsantenner. Detekteringsräckvidden för stora fartyg var cirka 30 km. Den togs i drift i september 1944 och ett 60-tal uppsättningar tillverkades. Typ 33 var ännu en 10 cm uppsättning; denna använde separata rundhornsantenner. Prototypen färdigställdes i augusti 1944, men liksom Type 23 var detektionsräckvidden endast 13 km och den sattes inte i produktion.
Den kejserliga flottan hade ett stort antal flygplan. Det var dock nästan ett år efter krigets början innan den första luftburna uppsättningen utvecklades vid Oppama Naval Air Technical Depot (ONATD). Ursprungligen betecknad Typ H-6, med ett antal experimentella uppsättningar byggda, denna tillverkades så småningom som Type 64 och började tjänstgöra i augusti 1942. Det största utvecklingsproblemet var att få ner vikten till det som var tillåtet för ett flygplan; 110 kg (240 lb) uppnåddes så småningom.
Typ 64, avsedd för både luft- och ytsökning, fungerade på 2 m (150 MHz) med en toppeffekt på 3 till 5 kW och en pulsbredd på 10 ms. Den använde en enda Yagi-antenn i flygplanets nos och dipoler på varje sida av flygkroppen och kunde upptäcka stora ytfartyg eller flygningar på upp till 100 km (62 mi). Denna uppsättning användes från början på H8K-klass fyrmotoriga flygbåtar, sedan på en mängd olika medelstora attackplan och torpedbombplan. Det var den överlägset mest använda luftburna radarn, med cirka 2 000 producerade uppsättningar.
Utvecklingen av lättare system fortsatte vid ONATD. Typ N-6 som vägde 60 kg (130 lb) var tillgänglig i oktober 1944, men endast 20 uppsättningar byggdes. Detta var en 1,2 m (250 MHz), 2 kW experimentuppsättning avsedd för ett enmotorigt stridsflygplan med tre platser (pilot, skytt och radaroperatör). En annan var Typ FM-3; arbetade vid 2 m (150 MHz) med 2 kW toppeffekt, denna vägde 60 kg och hade en detekteringsräckvidd på upp till 70 km (43 mi). Speciellt designad för Kyūshū Q1W Tokai , ett nytt tvåmotorigt treställs anti-ubåtsflygplan, cirka 100 uppsättningar byggdes, som togs i bruk i januari 1945.
Med hjälp från NTRI och Yoji Ito utvecklade ONATD även Japans enda luftburna mikrovågsradar. Betecknad FD-2 (ibland FD-3), detta var en magnetronbaserad, 25 cm (1,2 GHz), 2 kW set som vägde cirka 70 kg. Den kunde upptäcka flygplan på en räckvidd mellan 0,6 och 3 km (0,37 och 1,86 mi), tillfredsställande för nattstridsflygplan på nära håll som Nakajima J1N1-S "Gekko" . Den använde fyra Yagi-antenner monterade i nosområdet; separata element för sändning och mottagning var skeva för sökning. Till skillnad från i luftkrigföringen i Europa fanns det få nattstridsflygplan som användes av Japan; följaktligen var det mitten av 1944 innan Typ FD-2 togs i bruk. Ett 100-tal set tillverkades.
När magnetroner utvecklades i Japan var den ursprungliga primära tillämpningen avsedd att vara kraftöverföring, inte radar. När dessa enheter ökade i utgående energi blev deras tillämpning för ett vapen uppenbar. För forskning i specialvapen byggdes en stor anläggning i Shimada. 1943 började ett projekt för att utveckla en Ku-go (Dödsstråle) med hjälp av magnetroner. Vid slutet av kriget hade magnetroner som utvecklade 100 kW kontinuerlig effekt vid 75 cm (400 MHz) byggts, och avsikten var tydligen att koppla ihop 10 av dessa för att producera en stråle på 1 000 kW. I princip all utrustning och dokument i Shimada förstördes innan amerikanerna nådde anläggningen.
Italien
De första radarprototyperna i Italien utvecklades redan 1935 av elektronikforskaren Ugo Tiberio , som efter examen 1927 från Royal School of Engineering i Neapel publicerade några artiklar om elektromagnetism och under sin militärtjänst postades till Military Communications Institutet i Rom där överste Luigi Sacco - efter att ha observerat några experiment gjorda av Guglielmo Marconi på reflektion av radiovågor - gav honom i uppdrag att verifiera om dessa egenskaper hos radiovågor kunde användas för att hitta platsen för avlägsna objekt.
Efter hans utskrivning från den kungliga armén kom Tiberios arbete till kännedom av Nello Carrara , en professor vid den italienska sjöfartsakademin i Livorno , som skaffade honom ett uppdrag som löjtnant för att ge honom möjlighet att fortsätta sin forskning vid akademin. Detta ledde till utvecklingen under perioden 1936–1937 av den första fungerande prototypen av en marin radar, EC-1 med smeknamnet " Gufo " ( uggla).
Trots deras prestationer, som genomfördes under överinseende av marinkapten Alfeo Brandimarte , stoppades projektet på grund av bristen på finansiering och resurser, eftersom både Tiberi och Carrara var tvungna att delta i sina undervisningsuppgifter och bara kunde forska på fritiden. Dessutom, trots kapten Brandimartes ansträngningar för att föra fram anordningens betydelse till den italienska kungliga flottans högre nivåer, möttes hans uttalanden med arrogans och misstro. En amiral gick så långt för att berätta för honom att: "I sjökrigsföringens hela historia har strider ägt rum under dagtid, därför är det faktum att din enhet kunde lokalisera fiendens fartyg på natten helt värdelöst!" .
Denna attityd varade fram till 1941, då intresset för radarn plötsligt återupplivades strax efter att den italienska flottan drabbats av en rad tunga motgångar i nattliga aktioner mot de radarutrustade enheterna från den kungliga flottan, särskilt i slaget vid Cape Matapan där över 3 000 sjömän och officerare gick förlorade till sjöss utan att lyckas avlossa ett enda skott.
De första testerna genomfördes ombord på torpedbåten Giacinto Carini i april 1941. Radaruppsättningarna tillverkades av det italienska företaget SAFAR. Endast 12 enheter hade installerats ombord på italienska krigsfartyg den 8 september 1943, dagen då Italien undertecknade ett vapenstillestånd med de allierade . Från och med våren 1943 var rekommendationen från det italienska överkommandot att slå på radarn endast i närheten av fiendens styrkor, efter en felaktig tysk uppmaning att britterna hade radarvarningsmottagare liknande Metox . De allierade utvecklade dock inte sådan teknik förrän 1944. Trots detta har det rapporterats att besättningarna i stor utsträckning använde sig av Gufo som sökradar, utan att nämna det i fartygets loggbok för att undvika sanktioner .
Radarn användes i strid av den lätta kryssaren Scipione Africano natten till den 17 juli 1943, när hon var på väg från La Spezia till Taranto , när hon upptäckte en flottilj av fyra brittiska Elco -motortorpedbåtar fem mil framåt i Messinasundet . En av motorbåtarna, MTB 316, förstördes av kryssarens kanoner, och en annan skadades allvarligt. Tolv brittiska sjömän miste livet.
förstördes all dokumentation rörande forskning och utveckling av "Gufo" och dess markbaserade version, kallad " Folaga" ( sothöns ) och byggd av Radiomarelli , på order av den italienska kungliga flottan Kommando för att förhindra att den faller i händerna på de ockuperande nazisttrupperna. Brandimarte, som hade befordrats till befälhavarlöjtnant på grund av sina prestationer i att utveckla radarn, gick med i den italienska antifascistiska motståndsrörelsen och togs till fånga och avrättades därefter av tyskarna 1944.
Andra Commonwealth-länder
När krig med Tyskland ansågs vara oundvikligt, delade Storbritannien sina hemligheter RDF (radar) med Commonwealth dominions i Australien, Kanada, Nya Zeeland och Sydafrika – och bad att de skulle utveckla sin egen förmåga för inhemska system. Efter att Tyskland invaderade Polen i september 1939 förklarade Storbritannien och Commonwealth Nations krig med Tyskland. Inom kort tid hade alla fyra Commonwealth-nationerna lokalt utformade radarsystem i drift, och de flesta fortsatte med utvecklingen under hela kriget.
Australien
Efter att Australien förklarat krig mot Tyskland i september 1939, inrättade Council for Scientific and Industrial Research Radiophysics Laboratory (RPL) vid University of Sydney för att bedriva radarforskning. Under ledning av John H. Piddington producerade deras första projekt ett landförsvarssystem, kallat ShD , för den australiensiska armén . Detta följdes av AW Mark 1 , ett luftvarningssystem för det australiensiska flygvapnet . Dessa fungerade båda på 200 MHz (1,5 m).
Kriget mot Japan började i december 1941 och japanska flygplan attackerade Darwin, Northern Territory följande februari. New South Wales Railways Engineering Group ombads av RPL att designa en lätt antenn för luftvarningsradarn, även känd som Worledge Aerial. LW/AW Mark I.
Av detta resulterade LW/AW Mark II ; cirka 130 av dessa lufttransportabla uppsättningar byggdes och användes av Förenta staterna och australiensiska militära styrkor i de tidiga ölandningarna i södra Stilla havet, såväl som av britterna i Burma .
Amerikanska trupper som anlände till Australien 1942–43 tog med sig många SCR-268 radarsystem . De flesta av dessa överlämnades till australiensarna, som byggde om dem till att bli Modified Air Warning Devices ( MAWDs ) . Dessa 200 MHz-system distribuerades på 60 platser runt om i Australien. Under 1943–44 involverade RPL en personal på 300 personer som arbetade på 48 radarprojekt, många i samband med förbättringar av LW/AW . Höjdsökning lades till ( LW/AWH ), och komplexa skärmar omvandlade den till ett markkontrollsystem ( LW/GCI) . Det fanns även en enhet för lågtflygande flygplan ( LW/LFC ) . Nära slutet av kriget 1945 arbetade RPL på ett mikrovågssystem för höjdsökning ( LW/AWH Mark II) .
Kanada
Av de fyra Commonwealth-nationerna hade Kanada den överlägset mest omfattande krigstidens inblandning i radar. Det största ansvaret låg hos National Research Council of Canada (NRCC), närmare bestämt dess radiogren som leds av John Tasker Henderson . Deras första försök var att utveckla ett ytvarningssystem för Royal Canadian Navy (RCN) för att skydda ingången till Halifax Harbor . Kallas Night Watchman ( NW ), denna 200 MHz (1,5 m), 1-kW uppsättning färdigställdes i juli 1940.
I september 1940, på sin resa till USA för samarbetsutbyten, besökte Tizardmissionen Kanada och rekommenderade att Storbritannien skulle använda kanadensisk personal och lokaler för att komplettera de brittiska programmen. Research Enterprises, Ltd. (REL), etablerades sedan för att tillverka radar och optisk utrustning.
Nästa system var en fartygsburen uppsättning betecknad Surface Warning 1st Canadian ( SW1C ) för korvetter och handelsfartyg. Den grundläggande elektroniken liknade NW, men den använde från början en Yagi-antenn som vändes med hjälp av en bilratt. Den testades första gången till sjöss i mitten av maj 1941. Projektingenjören från NRCC var H. Ross Smith, som förblev ansvarig för projekt för RCN under hela kriget.
ändrades frekvensen på SW1C till 215 MHz (1,4 m) och en elektrisk drivenhet lades till för att rotera antennen. Den var känd som SW2C och tillverkades av REL för korvetter och minsopare. En lättare version, betecknad SW3C , följde för små fartyg som motortorpedbåtar. En plan-position indicator (PPI) display lades till 1943. Flera hundra SW-set producerades så småningom av REL.
För kustförsvar av den kanadensiska armén utvecklades en 200-MHz-uppsättning med en sändare som liknar NW. Utsedda CD , använde den en stor, roterande antenn ovanpå ett 70 fots trätorn. Eftersom skjutbataljonen skulle vara en bit bort kompenserade en "förskjutningskorrigerare" automatiskt för denna separation. CD -skivan togs i bruk i januari 1942
Efter Tizardmissionens möten i Washington beslutades att Kanada skulle bygga ett mikrovågsvapenläggningssystem för den kanadensiska armén. Detta 10-cm (3-GHz) system betecknades GL IIIC , "C" för att särskilja det från liknande system som utvecklas i Amerika ("A") och Storbritannien ("B"). (Till slut var det amerikanska systemet SCR-584 .) En lokal källa till magnetroner var avgörande, och National Electric Company (NEC) i Montreal började tillverka dessa enheter.
GL IIIC var inrymd i två trailers, en med roterande hytt och en fast. Den roterande kallades Accurate Position Finder och innehöll den primära utrustningen och separata antenner med paraboliska reflektorer för sändning och mottagning. Den andra trailern bar Zone Position Indicator, en 150-MHz (2-m) radar som hittade positionen för alla flygplan inom systemets täckning.
I mitten av 1941 fick REL order på 660 GL IIIC- system. I juli hölls en mycket tillfredsställande demonstration av prototypsystemet och i december hade de första sex systemen byggts. Under 1942 och in på nästa år var det många tekniska och administrativa problem. I september 1943 fattades ett beslut att använda de brittiska och amerikanska systemen för att befria Europa; således fylldes den stora REL-ordern aldrig.
Framgången på Radio Branch med den 10 cm långa experimentuppsättningen för armén fick RCN att begära en fartygsburen mikrovågsuppsättning med tidig varning. En separat mikrovågssektion bildades och utvecklingen av en 10 cm (3 GHz) uppsättning betecknad RX/C initierades i september 1941. På grund av många förändringar i kraven från RCN var de första uppsättningarna inte tillgängliga förrän i juli 1943. RX/C inkorporerade många av egenskaperna hos SW- uppsättningarna, men hade en PPI-skärm och en parabolisk reflektorantenn. Ytterligare uppsättningar producerades av REL och användes under hela kriget.
Amiralitetet i Storbritannien frågade om Kanadas intresse och förmåga att tillverka 3-cm magnetroner. Detta ledde till utvecklingen av en 3-cm enhet av NEC och en full 3-cm (10-GHz) radar för små farkoster. I maj 1942 gav det brittiska amiralitetet en formell inköpsorder för dessa utvecklingar. Uppsättningen betecknades Typ 268 (inte att förväxla med SCR-268 från US Signal Corps), och designades speciellt för att upptäcka en ubåtssnorkel . Med omfattande tester och efterföljande förändringar kom fullskalig produktion inte igång förrän i december 1944. Omkring 1 600 Typ 268- set tillverkades före krigsslutet.
Medan den kanadensiska armén i princip var nöjd med 200 MHz CD- systemen, bad den om en förbättring till 10 cm drift. Eftersom mikrovågssektionen då hade god erfarenhet av dessa system, gav de lätt en design. Innan ens en prototyp byggdes gav armén en order till REL för ett antal uppsättningar betecknade CDX . Produktionen startade i februari 1943, men endast 19 uppsättningar levererades faktiskt och 5 av dessa gick till Sovjetunionen.
Våren 1943 började tyska ubåtar trafikera strax utanför Saint Lawrence Seaway – den primära fartygsrutten från Kanada till Storbritannien. För att motverka detta Royal Canadian Air Force (RCAF) att 12 uppsättningar av ett långdistansmikrovågssystem skulle byggas. En magnetron som producerar 300 kW vid 10,7 cm (2,8 GHz) utvecklades av företaget NEC. För att utstråla en smal horisontell stråle för att svepa havsytan, designades en slitsad antenn 32 gånger 8 fot i storlek av William H. Watson vid McGill University . Systemet betecknades MEW/AS ( Microwave Early Warning Anti Submarine ).
Sändnings- och mottagningsutrustningen var placerad bakom antennen och enheten kunde roteras med upp till 6 rpm. Kontrollerna och PPI-displayen fanns i en närliggande fast byggnad. Detta kan upptäcka mål på upp till 120 miles (196 km) räckvidd. En andra version, designad för att upptäcka högtflygande flygplan, betecknades MEW/HF ( Height Finding ) . I denna kunde strömmen kopplas om till en mindre, roterande antenn som gav en smal vertikal stråle. RCAF satte båda versionerna av MEW i drift på flera platser i Newfoundland, Quebec och Ontario.
Utöver de tidigare beskrivna radaruppsättningarna designades många andra vid NRCC:s radioavdelning under krigsåren – totalt 30 av alla typer. Av dessa överlämnades 12 typer till REL där de byggdes i mängder som varierade från några till hundra; Sammanlagt tillverkades cirka 3 000 innan REL stängdes i september 1946.
Nya Zeeland
I slutet av 1939 etablerade Nya Zeelands avdelning för vetenskaplig och industriell forskning (DSIR) två anläggningar för RDF-utveckling – en, ledd av Charles Watson och George Munro (Watson-Munro) var vid radiosektionen på Central NZ Post Office i Wellington , och den andra, under ansvar av Frederick White, var vid Canterbury University College i Christchurch .
Målet för Wellington-gruppen var att utveckla landbaserade och luftburna RDF-uppsättningar för att detektera inkommande fartyg och en uppsättning för att hjälpa till att rikta pistoler mot kustbatterier. Inom några månader hade de konverterat en 180-MHz (1,6-m), 1-kW-sändare från postkontoret för att vara pulsmodulerad och använt den i ett system som kallas CW ( Coastal Watching ) . CW följdes av ett liknande, förbättrat system kallat CD ( Coast Defense ) ; den använde en CRT för visning och hade lobbyte på mottagningsantennen. Detta togs i bruk vid Devonport Naval Base i Auckland . Under samma period gjordes en delvis färdig ASV 200 MHz-uppsättning från Storbritannien till en luftburen uppsättning för Royal New Zealand Air Force (RNZAF). Ett 20-tal uppsättningar byggdes och togs i bruk. Alla dessa tre radarer togs i bruk före slutet av 1940.
Gruppen i Christchurch skulle utveckla en uppsättning för detektering ombord av flygplan och andra fartyg, och en följeslagare för att styra marin skottlossning. Detta var en mindre personal och arbetet gick mycket långsammare, men i juli 1940 hade de utvecklat en experimentell VHF-brandledningsuppsättning och testat den på Armed Merchant Cruiser Monowai . Detta förbättrades sedan för att bli 430 MHz (70 cm) SWG ( Ship Warning, Gunnery ), och i augusti 1941 gick i tjänst på Archilles och Leander , kryssare överfördes till den nybildade Royal New Zealand Navy (RNZN).
Samma basutrustning användes av Christchurch-gruppen för att utveckla ett fartygsbaserat luft- och ytvarningssystem. Den primära skillnaden var att SW- antennerna kunde riktas i höjdled för flygplansdetektering. Betecknad SW ( Ship Warning ), installerades den vanligtvis tillsammans med SWG . Åtta av varje typ accepterades så småningom av RNZN. Ett antal SWG byggdes också för den brittiska flottan stationerad i Singapore ; några av dessa med sina manualer fångades av japanerna i början av 1942.
Efter att ha skickat ingenjörer till Rad Lab i USA för att studera deras produkter, ett projekt för att utveckla mobila 10-cm (3-GHz) system för kustbevakning och ytkontroll av brand som kan användas i hela Stilla havet. Med en stor efterfrågan på sådana system utvecklades och testades en experimentell enhet före slutet av 1942.
Betecknad ME , elektroniken monterades i kabinen på en 10-hjulig lastbil och en andra lastbil bar generatorn och verkstaden. Utrustning byggdes i både Christchurch och Wellington. Radarn hade en enda parabolantenn på taket, och en planlägesindikator CRT användes, den första på Nya Zeeland. Den första av dessa togs i bruk i början av 1943 till stöd för en amerikansk torpedbåtbas på Salomonöarna . Några av MD- radarerna användes för att ersätta 200-MHz CW -uppsättningar, och flera system byggdes för drift på RNZN-minsvepare.
När de allierade gick framåt uppåt i Stilla havet uppstod ett behov av en långdistansvarningsuppsättning som snabbt kunde sättas upp efter en invasion. RDL tog detta som ett projekt i slutet av 1942, och på några månader fanns sex Long-Range Air Warning ( LWAW ) system tillgängliga. Dessa körde på 100 MHz (3 m) och var, precis som mikrovågsapparaterna, monterade i lastbilar. En enda Yagi-antenn användes normalt, men det fanns också en bredsida som kunde användas när en mer permanent verksamhet etablerades. Räckvidden med Yagi var nära 150 km; detta ökade till över 200 km med bredsidan.
Från starten i slutet av 1939 byggdes 117 radaruppsättningar av alla typer i Nya Zeeland, alla av små grupper; inga typer sattes någonsin i serieproduktion. Efter 1943 tillverkades lite sådan utrustning i landet, och RNZN-krigsfartyg försågs sedan med brittiska kläder för att ersätta de tidigare Nya Zeelands set.
Radarsystem utvecklades från 1939; ursprungligen tillverkade Nya Zeeland men sedan (på grund av svårigheter med att köpa komponenter) brittisk tillverkad. Transportabla GCI-radaruppsättningar utplacerades i Stilla havet, inklusive en med RNZAF-personal på den amerikanska flygplatsen vid Henderson Field, Guadalcanal i september 1942, där de amerikanska SCR 270-B-uppsättningarna inte kunde plotta höjder så var otillräckliga mot täta japanska natträder. Under första halvan av 1943 sändes ytterligare nyazeeländska radarenheter och personal till Stilla havet på begäran av COMSOPAC, amiral Halsey.
Sydafrika
Liksom i Storbritannien, utvecklades RDF (radar) i Sydafrika från en forskningsorganisation som fokuserar på blixtinstrumentering: Bernard Price Institute (BPI) for Geophysical Research, en enhet vid University of the Witwatersrand i Johannesburg . När premiärminister Jan Smuts fick höra om denna nya teknik bad han att BPI:s resurser skulle ägnas åt detta arbete under krigets varaktighet. Basil Schonland , en världserkänd auktoritet för att detektera och analysera blixtnedslag, utsågs till att leda arbetet.
Med inget annat än kopior av några "vaga dokument" och anteckningar från Nya Zeelands representant vid genomgångarna i England, startade Schonland och ett litet team utvecklingen i slutet av september 1939. Före slutet av november var de olika delarna av systemet slutfört, allt med hjälp av lokalt tillgängliga komponenter. Dessa monterades i separata fordon för sändaren och mottagaren.
Sändaren arbetade på 90 MHz (3,3 m) och hade en effekt på cirka 500 W. Pulsen var 20-μs bred och PRF var 50 Hz, synkroniserat med kraftledningen. Mottagaren var superregenerativ och använde typ 955 och 956 Acorn-rör i fronten och en 9-MHz IF-förstärkare. Separata, roterbara antenner med staplade par av helvågsdipoler användes för sändning och mottagning. Strålarna var cirka 30 grader breda, men azimuten för den reflekterade signalen bestämdes mer exakt med hjälp av en goniometer . Pulser visades på CRT av ett kommersiellt oscilloskop.
Före årets slut hade ett fullt system monterats och upptäckt en vattentank på ett avstånd av cirka 8 km. Förbättringar gjordes på mottagaren och sändarens pulseffekt ökades till 5 kW. Utsedda JB-1 (för Johannesburg), prototypsystemet togs till nära Durban vid kusten för operativ testning. Där upptäckte den fartyg på Indiska oceanen , såväl som flygplan på avstånd till 80 km.
utplacerades det första JB-1- systemet till Mambrui på Kenyas kust , och hjälpte en luftvärnsbrigad att fånga upp attackerande italienska bombplan och spåra dem upp till 120 kilometer (75 mi). Under tidig sort 1941 utplacerades sex system till Östafrika och Egypten ; JB- system placerades också vid de fyra största sydafrikanska hamnarna.
Ett förbättrat system, betecknat JB-3 , byggdes vid BPI; de viktigaste förändringarna var användningen av en sändnings-mottagningsenhet (en duplexer ) som tillåter en gemensam antenn och en ökning av frekvensen till 120 MHz (2,5 m). Räckvidden ökade till 150 km för flygplan och 30 km för små fartyg, med en bärighetsnoggrannhet på 1–2 grader. Tolv uppsättningar JB-3- radarer började utplaceras runt den sydafrikanska kusten i juni 1941.
I mitten av 1942 fanns brittiska radarer tillgängliga för att möta alla nya sydafrikanska behov. Således gjordes ingen ytterligare utveckling vid BPI. De flesta av personalen gick med i militären. Basil Schonland, som överstelöjtnant i den sydafrikanska armén , åkte till Storbritannien för att tjäna som superintendent för Army Operational Research Group och senare vetenskaplig rådgivare till fältmarskalken Bernard Montgomery .
Se även