Όλα όσα κάνει ένας ειδικός EW — Προσδιορισμός σήματος ραντάρ, μετατροπή συχνότητας, προσδιορισμός απόστασης από τη διάρκεια — βασίζεται σε μικρό αριθμό αριθμητικών βάσεων. Αυτό το κεφάλαιο θέτει αυτά τα θεμέλια. Ποιος τις έννοιες μεγαλείο, μονάδα, συχνότητα και ελέγχει τις δυνάμεις του 10, μπορεί να ακολουθήσει οποιοδήποτε επόμενο κεφάλαιο χωρίς να σκοντάψει πάνω στα μαθηματικά.
Η ουσία είναι σκόπιμα διατηρείται πρακτική: δεν περισπασμούς, αλλά οι τύποι και μετατροπές που χρησιμοποιείτε πραγματικά στο πεδίο και στην τάξη.
Μεγαλειότητα και ενότητα
Ένα μεγαλείο είναι μια ιδιότητα που μπορείτε να μετρήσετε ή να υπολογίσετε: μήκος, χρόνος, ταχύτητα, συχνότητα, ισχύς, θερμοκρασία. Ένα μονάδα είναι το μέτρο στο οποίο εκφράζετε αυτό το μεγαλείο: μέτρο, δεύτερο, μέτρο ανά δευτερόλεπτο, hertz, watt, kelvin. Μια αξία χωρίς ενότητα δεν έχει νόημα — "η απόσταση είναι 5" δεν λέει τίποτα, "η απόσταση είναι 5 χιλιόμετρα."
Διεθνής συμφωνία να συνεργαστεί με την Σύστημα SI (Système International). Οι κύριες ποσότητες του EW και οι μονάδες SI τους:
| Μεγαλειότητα | Σύμβολο | Μονάδα SI | Συντομογραφία |
|---|---|---|---|
| Μήκος / απόσταση | Ι, δ, R | μέτρα | m |
| Χρόνος | Τ | δεύτερη | s |
| Συχνότητα | στ) | Χερτζ. | Hz |
| Ταχύτητα | V | μέτρα ανά δευτερόλεπτο | m/s |
| Ενέργεια | P | βατ | W |
| Θερμοκρασία | T | Κέλβιν | K |
| Μήκος κύματος | λ (λάμβδα) | μέτρα | m |
| Γωνία | στ) | Βαθμός / Ακτίνα | °/rad |
Σε κάθε υπολογισμό, γράψτε τη μονάδα. Πολλά μαθηματικά λάθη στην πράξη είναι στην πραγματικότητα λάθη μονάδας: Διανυθέντα χιλιόμετρα σύγχυση με τα μέτρα, megahertz με gigahertz.
Συχνότητα
Συχνότητα (στ) είναι ο αριθμός των φορές που ένα περιοδικό φαινόμενο επαναλαμβάνεται ανά δευτερόλεπτο. Η μονάδα είναι Χερτζ. 1 Hz = 1 δόνηση ανά δευτερόλεπτο. Για το EW, η συχνότητα είναι η κεντρική ποσότητα: ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα ταξινομείται κατά συχνότητα, και τα ραντάρ, τα radioδιόφωνα και οι θρήνοι χαρακτηρίζονται από τη συχνότητα στην οποία λειτουργούν.
Ο χρόνος μιας πλήρους δόνησης ονομάζεται προθεσμία (Τ). Η συχνότητα και η περίοδος είναι το αντίθετο μεταξύ τους:
Ένα σήμα έχει περίοδο 1 ms (0,01 s). Η συχνότητα είναι f = 1 / 0.001 = 1.000 Hz = 1 kHz. Αντιστρόφως: ένα ραντάρ που λειτουργεί στα 10 GHz έχει χρονική περίοδο T = 1 / 10 εκατομμύρια εκατομμύρια = 0,1 νανοδευτερόλεπτο.
Κοινές παράγωγες μονάδες: 1 kHz = 1000 Hz, 1 MHz = εκατομμύρια Hz, 1 GHz = δισεκατομμύρια Hz, 1 Hz = τρισεκατομμύριο Hz. Τα στρατιωτικά ραντάρ λειτουργούν συνήθως στην περιοχή των MHz έως GHz.
Μεγάλοι αριθμοί, αριθμοί ονόματα και εξουσίες των 10
Στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα εργάζεστε με εξαιρετικά μεγάλους αριθμούς (gigahertz: 1.000.000.000 Hz) και εξαιρετικά μικρό (nanoseconds: 0.000000001 s). Ο διαγραφέας είναι αδέξιος και ευαίσθητος στα λάθη. Εξουσίες των 10 και Προκαθορισμένα SI.
| Πρόθεμα | Σύμβολο | Ισχύς των 10 | Μη γραμμένα | Όνομα αριθμού |
|---|---|---|---|---|
| τέρα | T | 1012 | 1.000.000.000.000 | δισεκατομμύρια |
| Γιγάρα | G | 109 | 1.000.000.000 | δισεκατομμύρια |
| μεγα | M | 106 | 1.000.000 | εκατ. |
| κιλό | k | 103 | 1.000 | χιλιάδες |
| — | — | 100 | 1 | ένα |
| χιλιοστό | m | 10-3 | 0,001 | χιλιοστό |
| μικρό | µ | 10-6 | 0,000001 | εκατομμυριοστό |
| νανο | n | 10-9 | 0,000000001 | δισεκατομύριο |
| Πίκο | Π | 10-12. | 0,000000000001 | τρισεκατομμύριο |
Ο υπολογισμός με τις δυνάμεις του 10 ακολουθεί δύο απλούς κανόνες: όταν πολλαπλασιάζονται, προσθέστε τους εκθέτες (10).3 × 106 = 109), σε μέρη που τα αφαιρούν μεταξύ τους (109 / 106 = 103).
Ένα ραντάρ εκπέμπει στα 9,4 GHz. Αυτό είναι 9,4 × 109 Hz = 9,400 MHz = 9,400.000 kHz. Πλάτος παλμού 1,5 μs είναι 1,5 × 10-6 Σ.
Η ολλανδική "δισεκατομμύρια" (109) κάλεσε στα αγγλικά δισεκατομμύρια, και τα ολλανδικά "δισεκατομμύρια" (1012) κάλεσε στα αγγλικά τρισεκατομμύριοΣτην διεθνή τεκμηρίωση και το ΝΑΤΟ, αυτή είναι μια κλασική πηγή λάθους.
Ταχύτητα φωτός
Ηλεκτρομαγνητικά κύματα — ραδιοκύματα, ραντάρ, υπέρυθρες, φως, λέιζερ — τα φυτά σε κενό και περίπου επίσης στον αέρα με την ταχύτητα φωτός γ:
Ο αριθμός αυτός έχει άμεση πρακτική σημασία για τον ειδικό του EW, για δύο λόγους:
- Προσδιορισμός απόστασης: τα ραντάρ και τα ραντάρ μετρούν τη διάρκεια ενός σήματος. Επειδή το c είναι γνωστό, η διάρκεια μεταφράζεται απευθείας σε απόσταση (βλ. Ραντάρ).
- Η σύνδεση μεταξύ συχνότητας και μήκους κύματος: η συχνότητα f και μήκος κύματος λ συνδέονται μέσω c.
Ένα ραντάρ ζώνης Χ λειτουργεί στα 10 GHz. Το μήκος κύματος είναι λ = (3 × 108) / (10 × 109) = 0,03 m = 3 cm. Ένας ασύρματος VHF στα 150 MHz έχει λ = (3 × 10)8(150 × 10)6) = 2 m.
Υψηλή συχνότητα = μικρό μήκος κύματος· χαμηλή συχνότητα = μεγάλο μήκος κύματος. Μια εύχρηστη γαϊδουρογέφυρα: 300 MHz ↔ 1 m. Από εκεί μπορείτε εύκολα να κλιμακωθείτε: 3 GHz ↔ 10 cm, 30 GHz ↔ 1 cm.
Θερμοκρασία
Η θερμοκρασία φαίνεται με την πρώτη ματιά να είναι μια παράξενη πάπια σε μια σειρά μαθημάτων EW, αλλά είναι απαραίτητη για την κατανόηση υπέρυθρες (Υπέρυθρες): Κάθε αντικείμενο με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν του εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, και η ποσότητα και το μήκος κύματος του εξαρτώνται άμεσα από τη θερμοκρασία.
Υπάρχουν τρία μπολ που πρέπει να ξέρετε:
| Κλίμακα | Σύμβολο | Μηδέν σημείο | Χρήση |
|---|---|---|---|
| Κελσίου | °C | πάγος σημείου τήξης | καθημερινή χρήση |
| Κέλβιν | K | Απόλυτο μηδέν (-273,15 °C) | επιστήμη και τεχνολογία, υπολογισμοί IR |
| Φαρενάιτ | °F | — | Τεκμηρίωση των ΗΠΑ |
Η απόλυτο μηδενικό σημείο (0 K = −273,15 °C) είναι η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία· Εκεί όλη η μοριακή κίνηση στέκεται ακίνητη και ένα αντικείμενο δεν εκπέμπει πλέον θερμική ακτινοβολία. Τα πάντα εκεί πάνω λάμπουν — ένα ανθρώπινο (~310 K), κινητήρα οχήματος (~350–400 K), εξάτμιση αεριωθούμενου κινητήρα (~700–1000 Κ). Όσο θερμότερο είναι το αντικείμενο, τόσο περισσότερη ακτινοβολία IR και τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος αιχμής. Αυτή είναι η φυσική αρχή πίσω από τις κάμερες θερμικής απεικόνισης και τους πυραύλους που καθοδηγούνται από την IR.
Ένα φτέρωμα εξάτμισης 627 °C είναι 627 + 273 = 900 K. Υπέρυθρες Βλέπετε ότι μια τέτοια πηγή κορυφώνεται περίπου 3,2 μm — Ακριβώς στο πεδίο πολλών πυραύλων που αναζητούν θερμότητα.
Αζιμούθιο, ανύψωση και εύρος
Για να πιάσουμε τη θέση ενός στόχου σε σχέση με έναν αισθητήρα, χρησιμοποιούμε τρεις συντεταγμένες. — μαζί σύστημα συντεταγμένων βολβού του κόσμου των ραντάρ:
- Αζιμούθιο (Az): η οριζόντια κατεύθυνση προς τον στόχο μετρούμενη δεξιόστροφα σε μοίρες από το βορρά (000° = βόρεια, 090° = ανατολικά, 180° = νότια, 270° = δυτικά).
- Αύξηση (El): η κατακόρυφη γωνία του στόχου μετρούμενη από το οριζόντιο επίπεδο. 0° = ορίζοντας, 90° = ευθεία πάνω από τον αισθητήρα.
- Εύρος (R): Η λοξή απόσταση (κλίμακα) από τον αισθητήρα μέχρι τον στόχο κατά μήκος της ευθείας γραμμής της όρασης.
Με αυτές τις τρεις τιμές η θέση ενός στόχου έχει καθοριστεί πλήρως. Ένα ραντάρ 3D μετράει επίσης την ανύψωση και μπορεί να υπολογίσει το ύψος του στόχου (βλ. 2D και 3D ραντάρ).
Το αζιμούθιο δίνεται πάντα σε τρία ψηφία σε αναφορές: " στόχος σε 045, εύρος 12 χιλιομέτρων». Θυμηθείτε ότι το εύρος Κλοπή η απόσταση είναι: στόχος σε εύρος 10 km και το ύψος 30° μετράται στο έδαφος κοντά σε απόσταση 10 km.
Ακτινιακή ταχύτητα
Η ακτινική ταχύτητα (β)r) είναι η συνιστώσα της ταχύτητας ενός στόχου κατά μήκος της γραμμής της όρασης αισθητήρας — την ταχύτητα με την οποία ο στόχος έρχεται ή βγαίνει από τον αισθητήρα. Αυτό είναι διαφορετικό από την πραγματική (επίγεια) ταχύτητα του στόχου.
Ένας στόχος που πετάει κατευθείαν στο ραντάρ έχει ακτινική ταχύτητα ίση με την πραγματική του ταχύτητα. Ένας στόχος που διέρχεται ακριβώς από τη γραμμή της όρασης (ταχυκαρδία) έχει ακτινική ταχύτητα μηδέν — Όσο δύσκολο κι αν είναι.
Γιατί είναι αυτό σημαντικό; Γιατί; Δοχεία Doppler (Επίδραση Doppler και Σφυγμός ραντάρ και κινούμενος δείκτης στόχου) Μέτρηση μόνο ακτινικής ταχύτητας. Ένα αεροπλάνο που πετάει πανγκεντικά δεν παράγει μια μετατόπιση Doppler και κατά συνέπεια μπορεί "εξαφανίζονται" από τα φίλτρα ταχύτητας ενός ραντάρ παλμού-doppler. — Μια αρχή την οποία εκμεταλλεύονται στην πράξη οι αποκαλούμενες εγκοπή- ή δοκό- Μάνουβερ.