Environnement d'apprentissage du SME · Aperçu général · 2 · §2.1 · English version

§2.1 Présentation

Démarrer

Tout ce qu'un spécialiste d'EW fait — Identification d'un signal radar, conversion d'une fréquence, détermination d'une distance par rapport à une durée — est basé sur un petit nombre de bases arithmétiques. Ce chapitre pose ces bases. Qui les concepts grandeur, unité, fréquence et contrôle les pouvoirs de 10, peut suivre tout chapitre suivant sans trébucher sur les mathématiques.

La substance est délibérément gardée pratique: pas de distractions, mais les formules et les conversions que vous utilisez réellement dans le champ et en classe.

Grandeur et unité

Une grandeur est une propriété que vous pouvez mesurer ou calculer: longueur, temps, vitesse, fréquence, puissance, température. Une unité est la mesure dans laquelle vous exprimez cette grandeur: mètre, seconde, mètre par seconde, hertz, watt, kelvin. Une valeur sans unité n'a aucun sens — "la distance est 5" ne dit rien, "la distance est 5 km."

sur le plan international Système SI (Système international). Les principales quantités de l'EW et leurs unités SI:

GrandeurSymboleUnité SIAbréviation
Longueur/distanceL, d, Rmètresm
Heuretdeuxièmes
FréquencefhertzHz
Vitessevmètres par secondem/s
PuissancePwattW
TempératureTkelvinK
Longueur d'ondeλ (lambda)mètresm
AngleφNiveau / Rayonnement°/rad
Rappelez-vous

Dans tout calcul, écrivez l'unité. Beaucoup d'erreurs mathématiques dans la pratique sont en réalité des erreurs unitaires: confusion de Mileage avec les compteurs, mégahertz avec gigahertz.

Fréquence

Fréquence f) est le nombre de fois où un phénomène périodique se répète par seconde. L'unité est hertz (Hz): 1 Hz = 1 vibration par seconde. Pour EW, la fréquence est la quantité centrale: l'ensemble du spectre électromagnétique est classé par fréquence, et les radars, les radios et les lamentations se caractérisent par la fréquence à laquelle ils opèrent.

Le temps d'une vibration complète est appelé le période (T). La fréquence et la période sont réciproques:

f = 1/T et T = 1/f où: f = fréquence en hertz (Hz)T = durée de la période en secondes (s)
Aperçu

Un signal a une durée de 1 ms (0.01 s). La fréquence est f = 1 / 0,001 = 1 000 Hz = 1 kHz. Inversement: un radar fonctionnant à 10 GHz a une période de T = 1 / 10 millions de millions = 0,1 nanoseconde.

T (période) amplitude
Une période T d'un signal sinusique. Plus la T est courte, plus la fréquence f est élevée.

Unités dérivées communes: 1 kHz = 1000 Hz, 1 MHz = million Hz, 1 GHz = milliard Hz, 1 THz = billion Hz. Les radars militaires fonctionnent généralement dans la zone MHz à GHz; les infrarouges et la lumière se trouvent dans la zone THz.

Nombres, nombres et pouvoirs de 10

Dans le spectre EM vous travaillez avec des nombres extrêmement grands (gigahertz: 1.0000.000 Hz) et extrêmement petits (nanosecondes: 0.000000001 s). Le désabonnement est maladroit et sensible aux erreurs; nous utilisons donc Pouvoirs de 10 et Préfixes SI.

PréfixeSymbolePuissance de 10Non écritNuméro
téraT10121.000.000.000.000milliards
gigaG1091.000.000.000milliards
mégaM1061.000.000millions
kilok1031.000en milliers
——1001une
millim10-30,001millième
microµ10-60,000001millionième
nanon10-90,000000001milliardième
Picop10-120,000000000001billionième

Le calcul avec des pouvoirs de 10 suit deux règles simples: en multipliant, ajouter les exposants (103 × 106 = 109), en parties vous les soustrayez les uns des autres (109 " 106 = 103).

Aperçu

Un radar émet à 9,4 GHz. C'est 9,4 × 109 Hz = 9 400 MHz = 9 400 000 kHz. Une largeur d'impulsion de 1,5 μs est de 1,5 × 10-6 Par.

Faites attention

Le "milliard" néerlandais (109) appelé en anglais milliards, et les "milliards" néerlandais (1012) appelé en anglais billion. Dans la documentation internationale et l'OTAN, c'est une source classique d'erreur.

Vitesse de la lumière

Ondes électromagnétiques — ondes radio, radar, infrarouge, lumière, laser — les installations sous vide et à peu près aussi dans l'air vitesse lumineuse c:

c 3 × 108 m/s = 300 000 km/s valeur exacte: 299,792.458 m/s — Pour les calculs, 3 × 10 est suffisant8 m/s

Ce chiffre est d'une importance pratique directe pour le spécialiste de l'EW, pour deux raisons:

c = f × λ entravé λ = c / f et f = c / λ où: c = vitesse de la lumière8 m/sf = fréquence en Hzλ = longueur d'onde en m
Aperçu

Un radar à bande X fonctionne à 10 GHz. La longueur d'onde est λ = (3 × 108) / (10 × 109) = 0,03 m = 3 cm. Une radio VHF à 150 MHz a λ = (3 × 108(150 × 10)6) = 2 m.

Règle du pouce

Haute fréquence = longueur d'onde courte; basse fréquence = longueur d'onde longue. Un pont à ânes pratique: 300 MHz ↓ 1 m. De là vous pouvez facilement échelle: 3 GHz 10 cm, 30 GHz 1 cm.

Température

La température semble à première vue être un étrange canard dans un parcours EW, mais est essentielle pour comprendre infrarouge (Infrarouge): Tout objet ayant une température supérieure à son zéro absolu émet un rayonnement électromagnétique, et sa quantité et sa longueur d'onde dépendent directement de la température.

Il y a trois bols que vous devriez savoir:

ÉchelleSymbolePoint zéroUtilisation
Celsius°CPoint de fusion de la glaceVoie quotidienne
KelvinKzéro absolu (-273,15 °C)science et technologie, calculs IR
Fahrenheit°F—Documentation américaine
T(K) = T(°C) + 273.15 conversion Fahrenheit: T(°C) = (T(°F) − 32) × 5/9

Les point zéro absolu (0 K = −273,15 °C) est la température la plus basse possible; Là, tout mouvement moléculaire est immobile et un objet ne émet plus de rayonnement thermique. Tout brille là-haut — un humain (~310 K), un moteur de véhicule (~350–400 K), un moteur à réaction (~700–1 000 K). Plus l'objet est chaud, plus le rayonnement IR est grand et plus la longueur d'onde maximale est courte. C'est le principe physique derrière les caméras d'imagerie thermique et les missiles guidés par IR.

Aperçu

Un panache d ' échappement de 627 °C est de 627 + 273 = 900 K. Infrarouge Vous voyez qu'une telle source culmine autour de 3,2 μm — Exactement dans le domaine de nombreux missiles de recherche de chaleur.

Azimuth, élévation et portée

Pour saisir la position d'une cible par rapport à un capteur, nous utilisons trois coordonnées — ensemble Système de coordonnées des ampoules du monde radar:

nord Objet Az El plage R radar
Azimut (angle horizontal vers le nord), élévation (angle au-dessus de l'horizon) et distance (distance de pente) capturent ensemble la position de la cible.

Avec ces trois valeurs, la position d'une cible a été entièrement déterminée. Un radar 2D mesure uniquement l'azimut et la portée; un radar 3D mesure également l'altitude et peut calculer la hauteur de la cible (voir radar 2D et 3D).

Pratique

Azimut est toujours donné en trois chiffres dans les rapports: "cible en 045, portée 12 kilomètres". Rappelez-vous que la portée Pente distance est: une cible à 10 km de portée et 30° d'altitude est mesurée sur le sol près de 10 km.

Vitesse radiale

Les Vitesse radiale (v)r) est la composante de la vitesse d'une cible le long de la ligne de vision capteur — la vitesse à laquelle la cible arrive ou quitte le capteur. Ceci est différent de la vitesse réelle (au sol) de la cible.

Une cible volant directement au radar a une vitesse radiale égale à sa vitesse réelle. Une cible qui vole exactement à travers la ligne de vision (tangentielle) a une vitesse radiale de zéro — Peu importe la difficulté.

vr = v × cos(α) où: vr = vitesse radiale (m/s)v = vitesse cible réelle (m/s)α = angle entre la direction de déplacement de la cible et la ligne de vision vers le radar
radar ligne de vision v α = v r
Seul le composant de vitesse le long de la ligne de vision (vert) compte comme vitesse radiale.

Pourquoi est-ce important? Parce que Radars Doppler (Effet Doppler et radar Pulse doppler et indicateur de la cible mobile) mesure de la vitesse radiale seulement. Un avion qui vole pangenentiellement ne produit pas un décalage doppler et peut donc « disparaître » des filtres de vitesse d'un radar doppler-impulsion. — Un principe qui est exploité dans la pratique par les soi-disant encoche- ou faisceaux- Manoeuvre.