Todo lo que hace un especialista en EW — Identificar una señal de radar, convertir una frecuencia, determinar una distancia de una duración — se basa en un pequeño número de bases aritméticas. Este capítulo establece esas bases. ¿Quiénes son los conceptos grandeza, unidad, frecuencia y controla los poderes de 10, puede seguir cualquier capítulo siguiente sin tropezar sobre las matemáticas.
La sustancia se mantiene deliberadamente práctica: sin distracciones, pero las fórmulas y conversiones que realmente utiliza en el campo y en la clase.
Grandeza y unidad
Uno grandeza es una propiedad que puede medir o calcular: longitud, tiempo, velocidad, frecuencia, potencia, temperatura. Uno unidad es la medida en la que expresas esa grandeza: metro, segundo, metro por segundo, hertz, watt, kelvin. Un valor sin unidad no tiene sentido — "la distancia es 5" no dice nada, "la distancia es de 5 km."
Internationally agreed to work with the SI system (Système International). Las principales cantidades de EW y sus unidades SI:
| Grandeza | Signatura | SI unit | Abreviatura |
|---|---|---|---|
| Longitud / distancia | l, d, R | metros | m |
| Hora | t | segundo | s |
| Frecuencia | f | hertz | Hz |
| Speed | v | metros por segundo | m/s |
| Poder | P | # | W |
| Temperatura | T | kelvin | K |
| Wavelength | λ (lambda) | metros | m |
| Angle | θ φ | Grado / Radial | °/rad |
En cualquier cálculo, escriba la unidad. Muchos errores de matemáticas en la práctica son en realidad errores de unidad: Mileage confusion with meters, megahertz with gigahertz.
Frecuencia
Frecuencia f) Es el número de veces que un fenómeno periódico repite por segundo. La unidad es hertz 1 Hz = 1 vibración por segundo. Para EW, la frecuencia es la cantidad central: todo el espectro electromagnético está clasificado por frecuencia, y los radares, radios y lamentos se caracterizan por la frecuencia en la que operan.
El tiempo de una vibración completa se llama el período de sesiones (T). La frecuencia y el tiempo de período son opuestos:
Una señal tiene un tiempo de 1 ms (0.01 s). La frecuencia es f = 1 / 0.001 = 1.000 Hz = 1 kHz. Por el contrario: un radar que opera a 10 GHz tiene un período de T = 1 / 10 millones = 0.1 nanosegundo.
Unidades derivadas comunes: 1 kHz = 1000 Hz, 1 MHz = millón Hz, 1 GHz = billion Hz, 1 THz = trillion Hz. Los radares militares normalmente operan en la zona de MHz a GHz; Infrarrojos y luz están en la zona de THz.
Números grandes, nombres de números y poderes de 10
En el espectro EM trabajas con números extremadamente grandes (gigahertz: 1.000.000 Hz) y extremadamente pequeños (nanoseconds: 0.000000001 s). La subscripción es torpe y sensible al error; por lo tanto utilizamos Potencias de 10 y SI Prefixes.
| Prefijo | Signatura | Poder de 10 | No escrito | Nombre del número |
|---|---|---|---|---|
| tera | T | 1012 | 1.000.000.000.000 | mil millones |
| giga | G | 109 | 1.000.000.000 | mil millones |
| mega | M | 106 | 1.000.000 | millones |
| kilo | k | 103 | 1.000 | miles |
| — | — | 100 | 1 | uno |
| milli | m | 10-3 | 0,001 | miles |
| micro | µ | 10-6 | 0,000001 | millones |
| nano | n | 10-9 | 0,000000001 | miles de millones |
| pico | p | 10-12 | 0,000000000001 | trillionth |
Calcular con poderes de 10 sigue dos reglas simples: al multiplicarse, añadir los exponentes (10)3 × 106 = 109), en partes que los resta uno del otro (109 / 106 = 103).
Un radar está transmitiendo a 9.4 GHz. Eso es 9.4 × 109 Hz = 9.400 MHz = 9.400.000 kHz. Un ancho de pulso de 1,5 μs es 1,5 × 10-6 s.
El "millón" holandés (10)9) llamado en inglés mil millonesy el "millón" holandés (10)12) llamado en inglés trillón. En la documentación internacional y la OTAN, esta es una fuente clásica de error.
Velocidad de luz
Ondas electromagnéticas — ondas de radio, radar, infrarrojos, luz, láser — plantas en vacío y aproximadamente también en aire con el velocidad de luz c:
Este número es de importancia práctica directa para el especialista en EW, por dos razones:
- Determinación de distancia: Los separadores de radar y láser miden la duración de una señal. Debido a que c es conocido, la duración se traduce directamente en distancia (ver Radar).
- La conexión entre frecuencia y longitud de onda: frecuencia f y longitud de onda λ se acopla a través de c.
Un radar de banda X opera a 10 GHz. La longitud de onda es λ = (3 × 108) / (10 × 109) = 0,03 m = 3 cm. Una radio VHF a 150 MHz tiene λ = (3 × 108(150 × 10)6) = 2 m.
Alta frecuencia = longitud de onda corta; baja frecuencia = longitud de onda larga. Un práctico puente de burro: 300 MHz ↔ 1 m. Desde allí se puede escalar fácilmente: 3 GHz ↔ 10 cm, 30 GHz ↔ 1 cm.
Temperatura
La temperatura aparece a primera vista como un extraño pato en un curso EW, pero es esencial para entender infrarrojos (G)Infrarrojos): Cualquier objeto con una temperatura por encima de su cero absoluto emite radiación electromagnética, y su cantidad y longitud de onda dependen directamente de la temperatura.
Hay tres cuencos que debe saber:
| Escala | Signatura | Punto cero | Uso |
|---|---|---|---|
| Celsius | °C | hielo punto de fusión | uso diario |
| Kelvin | K | Absoluto cero (-273,15 °C) | ciencia y tecnología, cálculos IR |
| Fahrenheit | °F | — | Documentación de EE.UU. |
El punto cero absoluto (0 K = −273,15 °C) es la temperatura más baja posible; Allí todo movimiento molecular permanece quieto y un objeto ya no emite radiación térmica. Todo ahí arriba brilla — un humano (~310 K), un motor de vehículos (~350–400 K), un escape de motor de chorro (~700–1000 K). Cuanto más caliente el objeto, más radiación IR y más corta la longitud de onda pico. Este es el principio físico detrás de las cámaras de imágenes térmicas y los misiles guiados por IR.
Una ciruela de escape de 627 °C es 627 + 273 = 900 K. Infrarrojos Usted ve que tal fuente picos alrededor de 3.2 μm — Exactamente en el campo de muchos misiles que buscan calor.
Azimut, elevación y rango
Para captar la posición de un objetivo relativo a un sensor, utilizamos tres coordenadas — juntos sistema de coordinación de bombillas del mundo del radar:
- Azimuth (Az): la dirección horizontal hacia el objetivo midió el reloj en grados desde el norte (000° = norte, 090° = este, 180° = sur, 270° = oeste).
- Elevation (El): el ángulo vertical al objetivo medido desde el plano horizontal. 0° = horizonte, 90° = recto sobre el sensor.
- Rango (R): La distancia oblicua (rango inclinado) del sensor al objetivo a lo largo de la línea recta de visión.
Con estos tres valores se ha determinado plenamente la posición de un objetivo. Un radar 2D sólo mide azimut y rango; un radar 3D también mide la elevación y puede calcular la altura del objetivo (ver radar 2D y 3D).
Azimuth siempre se da en tres dígitos en informes: "obtenerse en 045, rango 12 kilómetros". Recuerde que rango Pendiente distancia es: un objetivo a 10 km de distancia y 30° de elevación se mide en el suelo más cerca de 10 km.
Velocidad radial
El velocidad radial (vr) es el componente de la velocidad de un objetivo en la línea de visión sensor — la velocidad a la que el objetivo llega o sale del sensor. Esto es diferente a la velocidad real (caliente) del objetivo.
Un objetivo volando directo al radar tiene una velocidad radial igual a su velocidad real. Un objetivo que vuela exactamente a través de la línea de visión (tangencial) tiene una velocidad radial cero — No importa lo duro que sea.
¿Por qué es importante? Porque... radares Doppler (G)Doppler Effect y radar de doppler de pulso y indicador de movimiento) medición de velocidad radial solamente. Un avión que vuela pangencialmente no produce un cambio de doppler y por lo tanto puede "desaparecer" de los filtros de velocidad de un radar de doppler de pulso. — Un principio que es explotado en la práctica por los llamados noch- o vigas- Maniobra.