Byung
Member
Trước mình hay viết mấy bài về phương thức hoạt động của 1 số thiết bị vũ khí trên group Facebook, mãi mới mượn được cái nick voz bác nào cùng sở thích thì cùng vào bàn luận cho xôm nhé.
Phần I Radar hoạt động như thế nào:
Từ “RADAR” là từ viết tắt của RAdio Detection And Ranging. Về cơ bản, radar hoạt động theo phương thức phát ra sóng radio, sóng này gặp vật cản sẽ phản xạ lại. Qua đó radar biết có mục tiêu. Tương tự như việc ta ném 1 hòn đá xuống mặt hồ sẽ thấy các vòng sóng tỏa ra từ chỗ hòn đá rơi xuống, nếu chỗ nào có vật nổi lênh bềnh trên hồ thì khi sóng đập vào đó sẽ có 1 phản sóng dịch chuyển theo hướng ngược lại. Do vận tốc của sóng radio trong không gian là cố định, tương đương vận tốc ánh sáng nên bằng cách tính thời gian từ khi phát sóng, đến khi nhận được sóng phản xạ mà có thể biết được khoảng cách tới vật là bao nhiêu xa.
Điều quan trọng tiếp theo là làm thế nào để xác định vận tốc của mục tiêu?: để làm được điều đó radar tận dụng hiệu ứng Doppler. Hiệu ứng Doppler là hiện tượng tần số của sóng vô tuyến sẽ bị thay đổi khi phản xạ từ một mục tiêu di chuyển so với radar. Để đo tốc độ chính xác, bộ xử lý trung tâm của radar tính toán sự khác biệt giữa tần số của sóng mà radar truyền đi và tần số của sóng phản xạ lại từ mục tiêu.
Trong các hình dưới đây, fo là tần số truyền của radar và ft là tần số của sóng phản xạ.
Đối với mục tiêu đứng yên, tần số của tín hiệu phản xạ sẽ bằng tần số của tín hiệu đã truyền
Đối với mục tiêu di chuyển về phía radar, tần số của tín hiệu phản xạ sẽ cao hơn tần số của tín hiệu truyền đi
Đối với mục tiêu di chuyển ra xa khỏi radar, tần số của tín hiệu phản xạ sẽ thấp hơn tần số của tín hiệu mà radar truyền đi
Mục tiêu di chuyển càng nhanh thì mức thay đổi tần số này sẽ càng lớn. Tuy nhiên điều quan trọng cần nhớ là các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng Doppler không phải là vận tốc tuyệt đối của mục tiêu mà là vận tốc tương đối của mục tiêu so với radar. Do đó, góc do chuyển giữa mục tiêu và radar là rất quan trọng.
Tuy nhiên câu hỏi tiếp theo được đặt ra là làm thế nào để biết được mục tiêu ở hướng nào, góc nào? Thực ra việc này cũng vô cùng đơn giản nếu ta biết hướng mà chùm tia radar (radar beam) hướng tới khi nhận được tín hiệu phản xạ radar, thì ta có thể biết hướng của của mục tiêu. Ví dụ, chùm tia đang hướng về bên phải khi nhận được tín hiệu phản xạ của mục tiêu thì mục tiêu sẽ là ở bên phải . Tất nhiên để dẫn bắn hay thậm chí là để cảnh báo sớm thì chỉ đơn thuần biết được mục tiêu ở bên trái hay bên phải là chưa đủ, phải biết chính xác, lệch vài độ thôi cũng đã là cả 1 vấn đề lớn. Vậy ta có thể thấy là chùm tia radar (radar beam) càng hẹp, càng nhỏ, thì độ chính xác của radar trong việc định vị hướng và phương vị của mục tiêu sẽ càng tốt vì chùm tia càng bé thì ta sẽ càng biết chính xác được góc và phương vị mà nó chiếu đến.
Trước hết chúng ta sẽ làm quen với 1 số từ chuyên môn:
1- Beam width: là độ rộng của chùm tia radar (khác với band width là dải tần số mà radar hoạt động nhé). Như đã nêu trước đó, độ rộng chùm tia radar đóng một vai trò quan trọng trong các đặc tính chính xác góc của chúng vì miễn là các mục tiêu nằm trong chùm tia radar thì sẽ có phản xạ. Vấn đề là nếu một số mục tiêu bay đủ gần để khoảng cách góc của chúng sẽ nhỏ hơn độ rộng chùm tia radar thì tín hiệu phản xạ sẽ bị kết hợp và radar sẽ chỉ hiển thị một mục tiêu duy nhất trên màn hình. Để có khả năng hiển thị 2 mục tiêu gần nhau thì chùm tia radar cần có khả năng quét qua khoảng trống giữa chúng mà không có tín hiệu phản xạ. Để cho dễ tưởng tượng thì giả sử beam width của radar là 15 độ thì ở khoảng cách 200 km tín hiệu của 2 mục tiêu bay ngang cách nhau 53 km cũng hòa vào làm 1. Ngoài ra chùm tia càng nhỏ thì năng lượng xung càng tập trung và radar có thể nhìn được càng xa
2- Gain: là 1 chỉ số thể hiện độ lợi của antenna thể hiện khả năng bức xạ công suất của sóng radio đưa tới cho nó, cứ hiểu 1 cách nôm na là gain càng lớn thì Beam width càng nhỏ, và ngược lại.
3- Pulse width/pulse length: Độ dài của mỗi xung được phát ra từ radar. Xung càng dài thì năng lượng càng lớn tuy nhiên cũng đồng nghĩa với việc range resolution sẽ giảm. Tất nhiên có cách giảm cái này nhờ vào pulse compression nhưng đó là topic khá phức tạp nên mình sẽ viết bài riêng
4- Range resolution: là khả năng của radar tách hai mục tiêu ở gần nhau trong 1 phạm vi và ở gần cùng một góc phương vị. Ví dụ: ở phía trước khoảng cách 100 km có 1 chiếc F-16, ở khoảng cách 102 km có 1 chiếc F-15 và ở khoảng cách 120 km có 1 chiếc F-18, các máy bay này ở cùng 1 góc phương vị. Nếu radar của bác có range resolution là 3 km thì sẽ phân tách được chiếc F-18 thành 1 mục tiêu riêng, nhưng không phân tách được chiếc F-15 và F-16 ở đây thành 2 mục tiêu, mà sẽ hợp thành 1 mục tiêu.
5- Resolution cell: Độ dài mỗi xung, độ rộng chùm tia theo chiều ngang và độ rộng chùm tia theo chiều dọc cùng tạo thành một ô ba chiều (nôm na chính là thể tích của chùm tia phát ra). Ô phân giải (resolution cell) là thể tích nhỏ nhất của vùng trời mà trong đó radar không thể xác định sự hiện diện của nhiều hơn một mục tiêu, hay nói cách khác là 1000 mục tiêu trong ô thì cũng chỉ tính là 1 và không thể biết rõ vị trí của mục tiêu nằm ở đâu trong ô này. Ô phân giải của radar là thước đo mức độ radar có thể phân giải các mục tiêu trong phạm vi, phương vị và độ cao. Kích thước ngang và dọc của ô độ phân giải thay đổi theo phạm vi. Càng xa radar, ô độ phân giải sẽ càng lớn , tức là độ chính xác càng tệ. Ví dụ beam width là 2 độ, ở khoảng cách 100km thì kích thước ngang và dọc của ô phân giải sẽ vào khoảng 3.5 km, ở khoảng cách 2500 km thì kích thước ngang và dọc của ô phân giải sẽ là 87 km.
Đã bao giờ các bác tự hỏi: tại sao radar VHF (dải tần số 30-300MHz) được quảng cáo chống tàng hình tốt như thế mà đa số các radar điều khiển hỏa lực vẫn nằm trong dải tầm S (2-4 GHz) tới X band (8-12 GHz) ?. Tại sao không lắp luôn radar HF (dải tần số 3-30 MHz) hay VHF lên máy bay cho nó máu?. Tại sao các radar OTH lại phải to đến thế?. Thực ra tất cả đều liên quan đến radar beam width và radar gain mà mình đã giải thích bên trên. . Không cần biết loại radar sử dụng là gì AESA hay PESA, thì độ rộng của chùm tia radar (Gain) vẫn có mối quan hệ trực tiếp với diện tích ăng ten và tần số hoạt động của radar. Về cơ bản, diện tích ăng ten càng lớn thì Gain càng lớn (hay nói cách khác là chùm tia càng bé). Ngược lại, radar hoạt động ở tần số càng thấp thì để đạt cùng 1 mức gain, diện tích của ăng ten lại càng phải lớn. Ví dụ ở tần số 3 Ghz, radar với đường kính 1 mét đã có thể có chỉ số gain tương ứng 30 dBi tuy nhiên ở tần số 300 MHz thì radar có đường kính 10 mét thì chỉ số gain cũng chỉ đạt tầm 29 dBi mà thôi. Hay nói 1 cách đơn giản lý do người ta không sử dụng radar dẫn bắn tần số HF hay VHF trên máy bay chiến đấu hay thậm chí tàu chiến đơn giản là vì chúng cần kích cỡ siêu to khổng lồ thì chùm tia radar của chúng mới có thể đủ nhỏ để nhìn được chính xác.
Phần II Radar tần số thấp và máy bay tàng hình
Phần III gây nhiễu và tác chiến điện tử
Phần IV Giảm tín hiệu hồng ngoại
Phần V Radar vượt đường chân trời
Phần VI Đưa tên lửa phóng từ tàu chiến lên máy bay
Phần VII Radar thụ động và hệ thống theo dõi điện tử thụ động
Phần VIII Tàng hình Plasma - Phương thức hoạt động và nhược điểm
Phần IX Các chủng loại vũ khí siêu vượt âm
Last edited: