الرادار

الرادار


  المقدمة
  المبحث الأول: نظريات عمل الرادار
  المبحث الثاني: المكونات العامة لجهاز الرادار
  المبحث الثالث: أنواع الرادارات وخواصّها
  المبحث الرابع: التداخل والتشويش
  المبحث الخامس: استخدامات الرادار في المجالين العسكري والمدني
  المبحث السادس: أنظمة الرادار التكتيكية للقوات البرية
  المبحث السابع: أنظمة الرادار للطائرات المقاتلة
  المبحث الثامن: أنظمة الرادار البحرية
  المبحث التاسع: أنظمة رادار تحديد مواقع المدفعية
  المبحث العاشر: أنظمة رادار الدفاع الجوي
  الجداول
  المصطلحات الفنية
  الصور
  الأشكال
  المصادر والمراجع




   

المقدمة

الرادار جهاز إلكتروني، وظيفته اكتشاف الأجسام، التي سيطلق عليها فيما بعد "الأهداف"، وتحديد مواقعها، وهو يؤدي هذه الوظيفة بإرسال موجات خاصة، (موجة جيبية معدلة نبضيّاً على سبيل المثال)، ثم يستقبل ويحلل طبيعة تلك الموجات ويحللها بعد ارتدادها من الهدف. وجهاز الرادار بصفة عامة، يزيد مدى عمل الحواس الطبيعية للإنسان، وتنبع أهميته – ليس لكونه بديلاً للعين – ولكن لأنه يؤدي ما لا تستطيع تلك الحواس تأديته؛ فرغم أن الرادار لا يستطيع اكتشاف كثير من التفاصيل التي يمكن أن تحددها العين البشرية، فإنه مصمم للرؤية في الظروف التي لا يمكن أن تبصر فيها العين، مثل الظلام والضباب والمطر والعواصف. ومن أهم خصائصه أنه يستطيع قياس مسافات الأهداف بدقة كبيرة.

(اُنظر شكل صورة بسيطة لجهاز رادار)، يتكون من هوائي إرسال يشع موجات كهرومغنطيسية، يولدها مذبذب خاص، ومن هوائي استقبال، تليه وحدة لاكتشاف الطاقة المستقبلة وتحليلها، أو وحدة الاستقبال. تنتشر الموجات الكهرومغنطيسية المرسلة في الفضاء حتى تصطدم بالهدف، الذي يعكس تلك الموجات في جميع الاتجاهات، ومن بينها اتجاه هوائي الاستقبال، الذي يجمع الطاقة المرتدة، ويوصلها إلى وحدة الاستقبال، التي تقوم بتحليلها لاكتشاف موقع الهدف وتحديد مدلولاته "موقعه وسرعته النسبية".

تقاس مسافة الهدف، بقياس الزمن الذي تستغرقه الموجة الرادارية، لقطع المسافة بين الرادار والهدف ذهاباً وإياباً. أما اتجاه الهدف أو وضعه الزاوي، فيقاس باستخدام نموذج إشعاعي ضيق؛ كما تقاس السرعة النسبية للهدف، بقياس الانحراف في تردد الموجة الرادارية، الناتج عن حركة الهدف بالنسبة لجهاز الرادار، ويطلق على هذا الانحراف في التردد "تأثير دوبلر" Doppler effect، الذي يمكن استخدامه، أيضاً، لتمييز الأهداف المتحركة.

كلمة رادار RADAR باللغة الإنجليزية، هي الأحرف الأولى لكلمات جملة "الاكتشاف اللاسلكي وتحديد المدى" Radio Detection and Ranging، وقد استخدام الرادار في بادئ الأمر لاكتشاف الطائرات المهاجمة، ومعاونة وسائل النيران المضادة على تدميرها. أما الآن، فالرادارات الحديثة يمكنها استنتاج معلومات متعددة عن الأهداف المكتشفة، ويظل جهاز الرادار حتى الآن هو أفضل وسيلة وأسرعها لتحديد مواقع الطائرات المهاجمة.

استخدمت البحرية الأمريكية كلمة رادار لأول عام 1940م، بدلاً من الاسم السابق "جهاز الصدى اللاسلكي" Radio Echo Equipment، وبدلاً من الاسم الأسبق "إيجاد الموضع باستخدام اللاسلكي" Radio Position Finding، وفي العام التالي استخدمت المملكة المتحدة كلمة رادار، بدلاً من الاسم الكودي R D F وبعد ذلك شاع الاسم عالميّاً.

والمبادئ الأساسية لاكتشاف الأهداف راداريّاً، قديمة قدم ظهور النظرية الكهرومغنطيسية. ففي عام 1886م، نفذ هنريتش هرتز Heinrich Hertz، تجارب معملية لاختبار نظرية ماكسويل، وأوضح أوجه الشبه بين الموجات اللاسلكية، والموجات الضوئية، وأوضح هرتز أن الموجات اللاسلكية يمكن أن تنعكس من الأسطح المعدنية أو العازلة.

وفي عام 1903م، نفذ المهندس الألماني هولسماير Hulsmeyer تجربة لاستقبال الموجات اللاسلكية المرتدة من سطح سفينة، وحصل على براءة اختراع من أكثر من دولة، لمعدة ملاحية، وظيفتها اكتشاف العوائق وتجنبها؛ كما أجرى المهندس الألماني تجربة أمام القوات البحرية الألمانية، و لكنها لم تلفت انتباههم، إذ لم تسمح التقنيات المتاحة، في ذلك الوقت، بالحصول على مدى يزيد على ميل واحد، وقد رفض هذا الاختراع في ذلك الوقت، إذ قوّم على أنه لا يزيد كثيراً عن إمكانات العين البشرية.

اكتشف ماركوني إمكانات الموجات القصيرة في اكتشاف الأهداف، وأوصى باستخدامها لهذا الغرض. وعلى الرغم من نجاح ماركوني في تحقيق اتصال لاسلكي بين القارة الأمريكية والقارة الأوربية، فإنه لم يوفق في إقناع المجتمعات العلمية، ببعض أفكاره الأخري، ومنها فكرة الرادار، ولكن أفكاره أثارت كلاً من تايلور A. H. Taylor ويونج L. C. Young من معمل أبحاث البحرية الأمريكية، اللذين أجريا تجربة لاكتشاف سفينة خشبية، باستخدام وحدة إرسال، ووحدة استقبال، في مكانين مختلفين، وموجات طولها 5 أمتار.

وفي عام 1925م، كان العالمان بريت وتوف أول من طبق استخدام الموجات المعدلة نبضيّاً لقياس ارتفاع طبقة الأيونوسفير، ولكن انقضت عشر سنوات أخرى، قبل استخدام هذه التقنية، في اكتشاف الطائرات، ففي يونيو عام 1930م، استخدم هايلاند L. A. Hyland أول جهاز رادار، اعتمد فيه على مبدأ التداخل الموجي. وقد كان ذلك الاكتشاف صدفة أثناء العمل من جهاز تحديد اتجاه، يعمل من سطح طائرة بتردد 33 ميجاهرتز، عندما مرت طائرة أخري خلال منطقة الإشعاع، فلاحظ هايلاند زيادة في مستوى الإشعاع الذي يستقبله. وفي عام 1932م، أمكن اكتشاف الطائرات، على مسافة تزيد على خمسين ميلاً من موقع الرادار، واحتفظ بسرية هذه الأعمال حتى عام 1933م، عندما أعلن بعض مهندسي شركة Bell أنه أثناء إجرائهم بعض التجارب، تمكنوا من اكتشاف الطائرات عن طريق ارتداد الموجات اللاسلكية؛ مما اضطر معامل البحرية الأمريكية لإعلان أخبار الاكتشاف السري، والحصول على براءة اختراع باسم كل من تايلور ويونج وهايلاند، لنظام "اكتشاف الأجسام بواسطة موجات اللاسلكي"System for detecting objects by radio.

وفي عام 1934م، بدأ معمل البحرية تصميم أول جهاز رادار نبضي، يعمل بموجات نبضية ترددها 60 ميجاهرتز، ولكن تجارب هذا الرادار فشلت فشلاً ذريعاً، وعزي هذا الفشل، إلى أن جهاز الاستقبال مصمم لاستقبال الموجات المستمرة، وليس النبضات، وبتعديل هذا العيب، استقبلت أول نبضات مرتدة، من طائرة في 28 إبريل 1936م باستخدام رادار يعمل على تردد 28.3 ميجاهرتز، وبنبضات عرضها 5 ميكروثانية. وقد كان مدى الطائرة المكتشفة 2.5 ميل بحري. وبحلول شهر يونيو من العام نفسه، وصل المدى إلى 25 ميلاً بحريّاً.

في ربيع عام 1937م، تم تركيب أول رادار يستخدم الهوائي نفسه للإرسال والاستقبال على المدمرة "ليري" Leery، وكان يعمل على التردد 200 ميجاهرتز، وكان مداه محدوداً، نظراً لإمكانات جهاز الإرسال. وفي فبراير عام 1938م، طوّر هذا الرادار تحت اسم X A F. باستخدام صمامات متطورة للمرسل، ووصل مداه حتى 50 ميلاً، وفي عام 1939م، تم اختباره على متن السفينة "نيويورك"، أثناء تدريبات بحرية، ودخل مجال الإنتاج الكمي، اعتباراً من ذلك التاريخ تحت اسم C X A M . وبحلول عام 1941م، كانت 19 قطعة من الأسطول تستخدمه.

في الفترة نفسها، كان سلاح الإشارة الأمريكي، يعمل على تطوير أول رادار مضاد للطائرات Antiaircraft radar ، وفي عام 1938م، سجلت براءة اختراع الرادار SCR-268 باسم العقيد ويليام بلير Col. William Blair؛ وقد استخدم هذا الرادار مع وحدات الكشافات الضوئية لاكتشاف الطائرات، وتوجيه المدافع المضادة عليها، واستمر بصفته العنصر الأساس للتحكم في النيران حتى عام 1944م، إذ تم إحلال الرادار SCR-584 بدلاً منه، وهو يعمل في حيز الموجات المتناهية في القصر Microwave، ويستطيع العمل في مواجهة الطائرات المهاجمة بمفرده، دون الحاجة إلى الأضواء الكاشفة.

في عام 1939م، طور الجيش الأمريكي الرادار SCR-270، بعيد المدى، للإنذار المبكر، الذي تمكن من اكتشاف الطائرات اليابانية، التي هاجمت "بيرل هاربر" Pearl harbor في شهر ديسمبر 1941م، كان هناك 6 من هذه الرادارات في هاواي في ذلك الوقت، ولكن لم يتم تفسير الكسرات، التي ظهرت على شاشة هذا الرادار، إلا بعد أن بدأت الطائرات في إلقاء قنابلها على الميناء.

وفي المملكة المتحدة، فقد أدى إحساسهم بقرب اندلاع الحرب العالمية الثانية، إلى بذل جهود ضخمة لتطوير أجهزة الرادار، وقد بدأ هذا الاهتمام، عندما تم تكليف السير روبرت واتسون وات Sir Robert Watson Watt بتطوير"أشعة الموت" Death Rays، باستخدام الموجات اللاسلكية، ومن خلال تجاربه أدرك احتياجه لطاقة كبيرة جدّاً، غير متاحة عمليّاً، و بدلاً من استخدام الموجات اللاسلكية أشعة للموت، أوصى باستخدامها في اكتشاف اتجاه الأهداف وتحديدها. وفي عام 1935م، استخدم جهاز اتصال يعمل على التردد 6 ميجاهرتز، في اكتشاف طائرة، بمراقبة التداخل الموجي بين الموجة المرسلة والمرتدة من الهدف، وفي العام نفسه، نفذ البريطانيون تجربة للرادار النبضي، عند التردد 12 ميجاهرتز. وفي عام 1936م، نفذت التجربة نفسها، باستخدام التردد 25 ميجاهرتز، ووصل مدى كشف الرادار إلى 90 ميلاً. وفي عام 1937م، استخدمت مجموعة من الرادارات التي تحمل الاسم CH، في تتبع مسار طائرة رئيس وزراء بريطانيا، في رحلته إلى ألمانيا، للتفاوض مع كل من هتلر وموسوليني، واستمرت هذه المجموعة في العمل حتى نهاية الحرب العالمية الأولى.

وفي عام 1939م، طور البريطانيون أول رادار، لاعتراض الطائرات Aircraft Intercept، يركب على الطائرات الصديقة، لاكتشاف مواقع الطائرات المعادية واعتراضها، وكان هذا الرادار يستخدم التردد 200 ميجاهرتز؛ وأثناء استخدام هذا الرادار، تبين أنه يمكن اكتشاف موقع السفن من الجو أيضاً، كما تبين، أيضاً، أن ارتداد الموجات الكهرومغناطيسية، من على سطح الأرض يتوقف على طبيعة هذا السطح.

كان كل من بريطانيا والولايات المتحدة الأمريكية، يعمل في مجال تطوير الرادار منفردتين، ولكن في عام 1940م، تم تبادل العديد من الخبرات بين البلدين، وخاصة اكتشاف البريطانيان "راندال" و"بوت" Randell and Boot لصمام الماجنترون، الذي يعد النقلة الكبيرة في تطوير الرادارات التي تستخدم الموجات متناهية القصر. بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية استمرت أعمال تطوير الرادار، ولكن بخطوات أبطأ، وظهرت رادارات الإنذار: AN / CPS - 6 B, AN / FPS - 3, AN / FPS – 6 B (اُنظر صورة جهاز الرادار  AN/FPS-6)

وفي عام 1954م، تم إنتاج الرادار AN/FPS-12، ليكون أول رادار يعمل بنظام دوبلر، (اُنظر صورة رادار دوبلر)، كما اكتشف صمام "الكلايسترون عالي الطاقة" High Power Klystron، الذي ينتج طاقة أعلى من صمام الماجنترون، وأكثر ثباتاً منه؛ كما تطورت أجهزة استقبال الرادارات في الفترة نفسها تقريباً، إذ بدأ استخدام "صمامات الموجات المسافرة قليلة الضوضاء" Low noise traveling wave tubes، التي حسنت من حساسية هذه الأجهزة كثيراً؛ وبدأ، أيضاً، خلال هذه الفترة، ظهور الارتباط الوثيق بين تصميم جهاز الرادار، والسلاح الذي يعاونه، إذ ظهرت الرادارات المحمولة جوّاً، التي تقوم بمهام الاكتشاف، والتنشين بدلاً من مساعد الطيار، وكذلك ارتبطت الرادارات بعملية توجيه الصواريخ. وفي مجال الدفاع الجوي، احتل الرادار بأنواعه المختلفة، الإنذار المبكر - تخصيص الأهداف - تتبع الأهداف ـ قياس الارتفاع ـ التحكم في الأسلحة - الارتفاعات المنخفضة، المكانة الرئيسة، واتخذ مواقع مدروسة ضمن شبكات ومنظومات للدفاع الجوي، تكاد تغطي سطح الكرة الأرضية وفضاءها، في معظم بلدان العالم.

في الوقت الحالي، يدخل الرادار بوصفه مكوناً أساسيّاً في معظم نظم التسليح، من طائرات، وسفن حربية، ونظم صاروخية، ونظم المدفعية، ونظم الإنذار المبكر الإستراتيجي، (اُنظر صورة رادار محمول جواً)، ونظم المراقبة البرية، والساحلية، ونظم الاستطلاع، وكذلك هناك رادارات تعمل في الفضاء الخارجي من الأقمار الصناعية؛ كما تغلغل الرادار في العديد من الوظائف المدنية، مثل نظم مراقبة الحركة الجوية، والملاحة للطائرات المدنية التجارية، وطائرات نقل الركاب، وتنظيم حركة الهبوط والإقلاع في معظم المطارات العالمية، وكذلك تنظيم الملاحة البحرية في الموانئ والقنوات والمضايق العالمية، وتستخدمها السفن التجارية لاكتشاف العوائق، وتجنب الارتطام بها، وكذلك في الملاحة البحرية. ومن أهم استخدامات الرادارات المدنية مراقبة حالة الطقس والتنبؤ بأحواله، وكذلك رسم الخرائط، واكتشاف الثروات المعدنية، وتجمعات المياه تحت سطح الأرض، ومراقبة حركة الحشرات الضارة بالثروات الزراعية، وتتبع تحركها من مكان لآخر، وكذلك مراقبة حركة المرور وسرعة المركبات على الطرق السريعة، ومراقبة اختراقات الحدود، والأسوار في جهات الأمن المختلفة.

ومن أهم نواحي تطور الرادار في العصر الحالي، استخدام علم الجوامد Solid State في إنتاج مكونات أعلى قدرة، وأصغر حجماً، تجعل من جهاز الرادار معدة خفيفة الوزن، صغيرة الحجم، تصلح للاستخدام من فوق أي منصة عمل تقريباً، وكذلك استخدام التقنية الرقمية، التي قاربت علي إخراج العامل البشري من دائرة عمل الرادار، وإحلال الحاسب الآلي محله؛ كما أن تطوراً كبيراً، أيضاً، طرأ على مجال تصنيع الهوائيات بدخول الهوائيات المصفوفة في جميع أنواع الرادارات، مما أدى إلى قدرات أعلى في التتبع، و تمييز الأهداف المتحركة، والاستغلال الأمثل للطاقة المتاحة، كما شاع استخدام أيضا الهوائي المصطنع Synthetic Aperture Antenna الذي يؤدي دوراً كبيراً في الاستطلاع والمراقبة، ورسم الخرائط وتوجيه الأسلحة جو ـ أرض.

المبحث الأول

نظريات عمل الرادار

أولاً: نظرية العمل والمعادلة الرادارية

وظيفة جهاز الرادار، تحديد مواقع الأهداف، عن طريق تحديد المدى، والوضع الزاوي بالنسبة لموقع جهاز الرادار، واتجاه مرجعي محدد. وتعتمد نظرية العمل على طبيعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية، وانعكاسها بعد اصطدامها بالأجسام الموصلة أو العازلة، وأن الموجة المنعكسة، تنتشر في جميع الاتجاهات، التي من بينها اتجاه موقع جهاز الرادار نفسه. يقوم جهاز الرادار بإشعاع موجة كهرومغناطيسية ذات مواصفات خاصة، في الفراغ المحيط به، وينتظر فترة حتى تصطدم تلك الموجة بالهدف، ويرتد جزء منها مرة أخرى نحو جهاز الرادار، الذي يقوم بتحليل الإشارة المرتدة، ويستنتج منها المدلولات الخاصة بالهدف. وتعدّ الفترة الزمنية المنقضية بين انطلاق الموجة الكهرومغناطيسية، واستقبالها مرة أخرى بعد ارتدادها من الهدف، مقياساً للمسافة التي تفصل الهدف عن جهاز الرادار، إذ تقطعها الموجة ذهاباً وإياباً، متحركة بسرعة انتشار الضوء (3 × 10 8 متر/ثانية)؛ (اُنظر شكل تقدير المسافة)، التي يستخدمها جهاز الرادار لتقدير مسافة الهدف، وتقوم أساساً على حساب الزمن T الذي تقطعه الموجة الرادارية ذهاباً وإياباً، وبمعرفة سرعة انتشار الضوء يكون المدى[1] d هو:

وتعتمد فكرة تحديد الرادار للوضع الزاوي للهدف، على استخدام هوائي خاص، يركز طاقة الموجة الكهرومغناطيسية في حيز ضيق من الفراغ، مركز حول محور الهوائي، فيكون الاتجاه الزاوي للهدف، هو نفسه اتجاه محور الهوائي، وعادة ما يقاس الاتجاه الزاوي للهدف، بقياس الاتجاه الأفقي B منسوباً إلى اتجاه مرجعي معين، عادة ما يكون اتجاه الشمال المغناطيسي، وقياس زاوية الارتفاع a ،(اُنظر شكل الوضع الزاوي للهدف).

ثانياً: المعادلة الرادارية Radar equation

إذا كانت الطاقة المشعة من وحدة الإرسال، في جهاز الرادار الموضح في (اًنظر شكل صورة بسيطة لجهاز الرادار)، هي Pt وكانت وسيلة الإشعاع في الفراغ المحيط، هي هوائي يشع الطاقة بانتظام في جميع الاتجاهات "هوائي لا اتجاهي"Omni directional antenna، فتكون كثافة الطاقة "الطاقة لكل وحدة من وحدات السطح"، عند مسافة تبعد R عن موقع جهاز الإرسال، هي الطاقة المرسلة موزعة على مساحة سطح الكرة التي نصف قطرها R، والتي يقع المرسل الراداري في مركزها، أي أن كثافة الطاقة المشعة من هوائي لا اتجاهي هي:

يستخدم جهاز الرادار عادة هوائيّاً اتجاهيّاً، بدلاً من الهوائي غير اتجاهي، لتركيز معظم الطاقة Pt في اتجاه معين، ويعبر عن هذه الخاصية بمصطلح كسب هوائي الإرسال Gt[2]، وتكون كثافة الطاقة المشعة من هوائي اتجاهي هي:

تسقط الطاقة المشعة من الهوائي على الهدف، فيقوم بإعادة إشعاع جزء منها مرة أخرى في اتجاه وحدة استقبال جهاز الرادار، أي أن الطاقة المرتدة في اتجاه وحدة استقبال جهاز الرادار هي:

حيث [3] معامل يطلق عليه "المقطع الراداري للهدف" Radar cross section، ويقاس بوحدات المساحة.

باعتبار الهدف مصدراً للإشعاع، تكون كثافة الطاقة المرتدة عند هوائي الاستقبال هي:

ويتأثر هوائي وحدة استقبال الرادار بالطاقة المرتدة من الهدف طبقاً لمساحته الفعالة Ar[4]؛ فتكون الطاقة المستقبلة في وحدة استقبال جهاز الرادار هي:

وهذه الصورة، هي الصيغة الأساسية للمعادلة الرادارية، وإذا استخدم جهاز الرادار الهوائي نفسه للإرسال والاستقبال، وهو الوضع المعتاد لأجهزة الرادار، أي أن:

Gt = Gr = G

و At = Ar =Ae

تصبح صورة معادلة الرادار:

أو

أقصى مدى Rmax لجهاز الرادار، هو المسافة التي إذا بعد الهدف عنها، لم تتمكن وحدة الاستقبال لجهاز الرادار، الإحساس بالإشارة المرتدة، وهذا يحدث عند ما تكون قيمة الإشارة المرتدة Pr تساوي أقل إشارة يمكن أن يحس بها جهاز الاستقبال Smin، وعلى هذا الأساس يكون أقصى مدى لجهاز الرادار هو:

عادة ما يكون أقصى مدى لجهاز الرادار المقاس عمليّاً، أقل من المدى الناتج من استخدام المعادلات النظرية السابقة، حيث إن الصورة البسيطة للمعادلة الرادارية هي صورة تقريبية، أغفلت بعض العوامل الأخرى التي تؤثر في انتشار الموجات، وستناقش فيما بعد.

ثالثاً: الرسم الوظائفي العام للرادار

1. الرادار النبضي

(اُنظر شكل الرسم الوظائفي العام للرادار) فكرة عمل جهاز رادار نبضي، يستخدم صمام ماجنترون مذبذباً لوحدة الإرسال؛ يبدأ عمل جهاز الرادار من وحدة التزامن، التي يطلق عليها، أيضاً، اسم "وحدة الإشعال Trigger generator، وهي وحدة لتوليد مجموعة من النبضات الحادة، لها تردد قطار النبضات نفسه المطلوب إشعاعها في اتجاه الهدف. تولد وحدة التزامن نبضات، تشغل وحدة التعديل، التي بدورها تغذي صمام الماجنترون، خلال فترات زمنية تساوي عرض نبضة الرادار، فيولد ذبذبات ذات تردد عالٍ، وطاقة عالية، خلال فترة تغذيته. تمر الذبذبات، ذات التردد العالي والطاقة العالية، إلى الهوائي من خلال "مفتاح مزدوج الاتجاه" Duplexer يسمح بمرور الطاقة العالية، من المرسل إلى الهوائي أثناء الإرسال، مع عزل دوائر جهاز الاستقبال تماماً، ويسمح بمرور الطاقة الخافتة، من الهوائي إلى جهاز الاستقبال الحساس أثناء فترة الاستقبال؛ (اُنظر شكل نبضات الإشعال) نبضات الإشعال، وتأثيرها في المعدل والماجنترون.

لكي يتمكن جهاز الرادار من اكتشاف موقع طائرة مقاتلة على مسافة 150 ميلاً، يلزمه أن يستخدم قدرة إرسال عظمى في حدود 10 ميجاوات، ونبضات اتساعها في حدود الميكروثانية، وتردد تكرارها في حدود المئات من النبضات في الثانية؛ أثناء الإرسال تنتقل الذبذبات ذات التردد والقدرة العالية، من خلال خطوط نقل الطاقة Transmission lines، والمفتاح مزدوج الاتجاه إلى الهوائي، الذي يحولها إلى موجات كهرومغنطيسية، ويشعها في الفضاء المحيط. يستخدم جهاز الرادار الهوائي نفسه للإرسال والاستقبال. أما المفتاح مزدوج الاتجاه فيفصل دوائر الاستقبال الحساسة عند مرور الطاقة العالية، من وحدات الإرسال إلى الهوائي؛ لأنه لو تسرب جزء منها لدوائر الاستقبال المصممة للتعامل مع الطاقة الصغيرة جدّاً، فإنها تتلف مباشرة، وبعد مرور إشارة المرسل إلى الهوائي، يقوم المفتاح بفصل دائرة المرسل، وتوصيل دائرة الاستقبال، وبذلك يضمن عدم فقد أي جزء من الإشارة المرتدة في دائرة الإرسال، واتجاهها بالكامل إلى الاستقبال.

ينعكس جزء من الموجة المشعة من سطح الهدف في اتجاه الهوائي، ومنه إلى وحدة الاستقبال، وهي عادة من النوع المغير للتردد، الذي يطلق عليه اسم "جهاز استقبال سوبرهترودايني [5]Superheterodyne، وهو قابل للتوليف[6]؛ ثم تصل الإشارة إلى وحدة تكبير الترددات العالية Radio frequency Amplifier، وهي الوحدة المسئولة عن تعظيم قيمة الإشارات المرتدة الضعيفة، إلى المستوى المناسب لعمل الوحدات الفرعية التالية لها؛ هذا المكبر يجب أن يكون من النوع قليل الضوضاء، وهو أحد الوحدات التي يتم توليفها لتوائم التردد المستقبل؛ يطلق على المكبر، أيضاً، مصطلح "الطرف الأمامي" Front end.

المازج أو الخالط Mixer، دائرة تعمل بارتباط وثيق مع المذبذب المحلي، ويطلق عليهما معاً دائرة مغير الترددFrequency changer ؛ المازج يستقبل نوعين من الإشارات، أولهما الإشارة المستقبلة المرتدة من الهدف بعد تكبيرها، وترددها fr، وثانيهما الذبذبات المولدة من المذبذب المحلي، وترددها f10 ؛ يقوم المازج بدمج الإشارتين معاً لتنتج إشارة جديدة يطلق عليها إشارة التردد البيني[7] I F، وهي لها مواصفات الإشارات المستقبلة نفسها،

حيث              I F = fr – flo

يتم هذا التحويل للحصول علي معاملات تكبير أعلى، لرفع قيمة الإشارات الضعيفة إلى المستوى المناسب لعمل دوائر الاستقبال التالية لها.

تصل الإشارة المستقبلة، المحوّلة إلى التردد البيني، إلى مكبر الترددات البينية I F Amplifier؛ كمثال لمكبرات التردد البيني المستخدمة في أجهزة الرادار، مكبر تردده المركزي 30 أو 60 ميجاهرتز، وحيز المرور الترددي 1 أو 2 ميجاهرتز؛ بعد تكبير الإشارات المستقبلة إلى المستوى المناسب لعمل وحدات المستقبل التالية، تصل الإشارة إلى الكاشف النبضي، الذي يستخرج نبضات التعديل من الموجات ذات التردد البيني المستقبلة، هذه النبضات هي التي تحمل معلومة مسافة الهدف، كما سبق توضيحه؛ ويتم تكبير هذه النبضات في مكبر الإشارات المرئية Video Amplifier، حتى المستوى المناسب، لإظهارها على شاشة مبين الرادار.

أشهر أنواع صمامات أشعة المهبط Cathode Ray Tube CRT، المستخدمة كمبينات لأجهزة الرادار، نوعان: أولهما يطلق عليه مبين طرز A - Scope، وثانيهما يطلق عليه مبين الوضع الأفقيPlan Position Indicator PPI .

أ. المبين طراز A يظهر على شاشته رسم بياني، موقع على محورين للإحداثيات؛ المحور الأفقي يمثل زمن وصول الإشارة المرتدة، ويحسب الزمن انطلاقاً من نقطة الأصل للمحاور، التي تمثل لحظة إرسال موجة الرادار، ويمثل المحور الرأسي قيمة الإشارة المستقبلة بعد تكبيرها، (اُنظر شكل مبين طرز A).

ب. مبين الوضع الأفقي، PPI، يظهر على شاشته رسم بياني من النوع القطبي؛ مركز الشاشة يمثل موقع الرادار، والمسافة القطرية من المركز تمثل بعد الهدف، والزاوية التي يصنعها الخط الواصل من مركز الشاشة إلى العلامة، التي توضح الإشارة المرتدة من الهدف،"كسرة الهدف"، مع اتجاه مرجعي، عادة ما يكون اتجاه الشمال، هو الزاوية الأفقية للهدف؛ قيمة الإشارة المرتدة تؤثر في الإلكترونات التي ترسم شاشة المبين، بحيث تظهر بعض النقط أكثر وميضاً، وهو ما يميز علامات أو كسرات الأهداف، عن باقي نقاط المبين، (اُنظر شكل مبين الوضع الأفقي).

نبضات الإشعال أو نبضات التزامن، الناتجة من وحدة التزامن، والتي تتحكم في بدء إرسال نبضات الرادار، تتحكم كذلك، في بداية رسم الشعاع على شاشات المبين، بحيث تكون نقطة الأصل، تقاطع المحورين في المبين طرز A، أو مركز الشاشة القطبية في مبين الوضع الأفقي؛ هذا الوضع، يساعد في تحديد مدى الهدف مباشرة، من ملاحظة تدريج خاص على شاشة المبين.

هوائيات أجهزة الرادار لها أشكال عديدة، ومن أشهرها الهوائي، ذو العاكس على شكل قطع مكافئ ناقص؛ يتم تغذية الهوائي من مشع، مركّب في بؤرة العاكس، الذي يعكس الأشعة الساقطة عليه في اتجاه الهدف، في صورة نموذج إشعاعي ضيق، ويتم تحريك هذا الشعاع، لتفتيش منطقة مسئولية الرادار، بتحريك عاكس الهوائي بطريقة ميكانيكية.

2. رادار الموجة المستمرة CW Radars

تأثير "دوبلر" Doppler effect

يكتشف الرادار وجود الأهداف، ويحدد مواقعها في الفضاء، بإرسال طاقة كهرومغناطيسية، ومراقبة صدى، أو انعكاس هذه الطاقة؛ الرادار النبضي يرسل دفعات من الطاقة الكهرومغناطيسية، في أزمنة قليلة جدّاً، على هيئة "نبضات"، ثم ينتظر انعكاسها من على أسطح الأهداف، ويحدد الصدى وجود الهدف، وتحدد لحظة استقبال الصدى مدى الهدف؛ يتم الفصل بين عملية إرسال الطاقة الكبيرة، واستقبال الطاقة الواهية المرتدة من الهدف، بالتنسيق الزمني بين فترات الإرسال وفترات الاستقبال.

إذا أمكن فصل الإشارة المستقبلة الضعيفة عن الإشارة المرسلة القوية، فلا داعي لاستخدام الأسلوب النبضي، ويمكن استخدام الإرسال المستمر؛ أي أن مرسل الرادار يرسل موجات كهرومغنطيسية مستمرة Continuous Wave. وتعتمد عملية الفصل على التغير الذي يطرأ على تردد موجة الرادار، نتيجة وجود سرعة نسبية بين الهدف وجهاز الرادار، وهو ما يطلق عليه تأثير دوبلر.

من المعلوم في مجال البصريات، والصوتيات، أنه إذا كان أي من مصدر الذبذبات أو مركز مراقبة الذبذبات، في حالة حركة، يحدث تغير في تردد الذبذبات الأصلي، والشيء نفسه يحدث بالنسبة لانتشار موجات الرادار، الطبيعة المشتركة للموجات؛ هذه الظاهرة هي الفكرة الأساسية لتصميم رادارات الموجة المستمرة.

رابعاً: الترددات الرادارية

قسم مجتمع الاتصالات، والأنشطة اللاسلكية الطيف الترددي إلى حيزات مختلفة، كل حيز له خواص انتشار متقاربة، (اُنظر جدول تقسيم ترددات الاتصالات) يوضح أحد هذه التقسيمات؛ بينما اتفق العاملون في المجالات المتعلقة بالرادار (تصميم – تصنيع ـ  صيانة ـ أبحاث ـ تدريس ـ تأليف و نشر ـ إنتاج قطع غيار)، على تقسيم الحيز الترددي المناسب لعمل الرادار إلى حيزات فرعية، مع إطلاق أحرف باللغة الإنجليزية على هذه الحيزات، لتوحيد المفهوم داخل هذا المجتمع؛ (اُنظر جدول تقسيم حيز ترددات الرادار) يوضح هذا التقسيم.

خامساً: العوامل المؤثرة على مدى كشف الرادار

الصورة البسيطة للمعادلة الرادارية

الصورة البسيطة للمعادلة الرادارية التي سبق استنتاجها، والتي أحد صورها:

حيث Pt هي القدرة المرسلة، مقاسة بالوات

G      معامل كسب الهوائي

Ae     المساحة الفعالة للهوائي، مقاسة بالمتر المربع

    المقطع الراداري للهدف

Smin  أقل قدرة مرتدة من الهدف يمكن لجهاز الاستقبال اكتشافها.

العوامل الداخلة في صياغة المعادلة الرادارية، كلها خاضعة لسيطرة مصمم جهاز الرادار، فيما عدا المقطع الراداري للهدف ؛ معادلة المدى الراداري تقرر أنه إذا كان مطلوباً تحقيق مدى كبير، يجب زيادة القدرة المرسلة، وتركيزها في نموذج إشعاعي ضيق، هذا الشرط يعني زيادة كسب الهوائي، واستخدام هوائي استقبال ذي مساحة فعالة كبيرة، هذا الشرط أيضاً يعني زيادة كسب الهوائي، واستخدام وحدة استقبال حساسة للإشارات الضعيفة.

المعادلة البسيطة لمدى الرادار لا توفر تنبؤاً دقيقاً لأداء الرادار الفعلي، فالأرقام الناتجة من الحسابات التي تعتمد على تلك المعادلة، قد تصل في بعض الأحوال، إلى ضعف المدى الفعلي للرادار؛ يرجع ذلك إلى إهمال المعادلة لتأثير بعض العوامل، التي تؤدي إلى فقد في الطاقة أثناء انتشارها، أو أثناء معالجتها داخل وحدات جهاز الرادار، وهو الفارق الذي يحدث لمعظم المعدات الإلكترونية عندما تعمل في الميدان، مقارنة بأدائها عندما تعمل تحت الظروف المعملية؛ أيضاً، هناك بعض العوامل الداخلة في المعادلة، ذات طبيعة إحصائية Statistical nature، بمعنى أنها لا تخضع لصياغة قانون طبيعي، يمكنه التنبؤ الدائم بقيمتها، بل تؤثر فيها العديد من العوامل، التي تتغير في معظم الأحوال بصورة عشوائية، وأهم هذه العوامل هو المقطع الراداري للهدف، وأقل إشارة يمكن لوحدة الاستقبال التعامل معها؛ لكل هذه الأسباب مجتمعة، فإن مواصفات أجهزة الرادار، تحدد احتمال اكتشاف الرادار لهدف ذي مقطع راداري معين عند مدى معين؛ وفيما يلي أهم العوامل التي تؤثر في تحديد مدى الكشف لجهاز الرادار.

1. أقل إشارة يمكن اكتشافها Minimum Detectable Signal

أ. إمكانية وحدة استقبال جهاز الرادار في اكتشاف الصدى المرتد من الهدف، تحدها مستويات الضوضاء Noise Level، التي توجد في حيز الطيف الترددي للموجة الرادارية نفسه؛ يطلق على أقل إشارة مرتدة يمكن استقبالها "أدنى إشارة مكتشفة" Minimum Detectable Signal، ويعد وضع توصيف لهذه الإشارة، وللحيثية التي يتم بناءً عليها التمييز بين إشارة الهدف، وإشارات الضوضاء أمراً صعباً، خاصة إذا كانت حيثية الحكم هي مقدرة العامل البشري على التمييز، نظراً لطبيعتها الإحصائية.

ب. (اُنظر شكل إشارة الهدف والضوضاء)، يوضح طبيعة هذه المشكلة، حيث يبين الرسم البياني شكل الموجة المرتدة لجهاز الاستقبال، والضوضاء المصاحبة لها؛ فإذا اعتبرنا مستوى الإشارة "أ" هو الحد الفاصل بين إشارات الأهداف، وإشارة الضوضاء، فسيتم الحكم علي الانعكاسات أرقام 1، 2، 3، 4، 5، 6 التي تزيد قيمتها عن مستوى الحد الفاصل، على أنها أهداف حقيقية "الأهداف الحقيقية هي أرقام 3،5،6 الوضع السابق يعطي إنذاراً كاذباً بنسبة 50%.

ج. للتخلص من نسبة الإنذار الكاذب العالية، يمكن رفع مستوى الحد الفاصل إلى المستوى "ب"، وفي هذه الحالة سيكون الحكم أن الأهداف هي فقط الأرقام 3، 6، وبذلك لن يتم معاملة الإشارة الرقم "5" كهدف، وما يحتمله ذلك من خطورة بالغة.

د. مما سبق، يتضح أهمية تحديد مستوى الحد الفاصل في تحديد قيمة أقل إشارة مكتشفة، ومعظم الرادارات الحديثة، لها دوائر إلكترونية رقمية، تعمل على تقييم مستوى الحد الفاصل، طبقاً لمستوى النشاط الجوي، ومستويات الضوضاء المصاحبة للإشارات المنعكسة.

هـ. الضوضاء في وحدة الاستقبال

مما سبق يتضح أن الضوضاء هي العامل الأساسي، الذي يحد من حساسية جهاز الاستقبال؛ الضوضاء هي طاقة كهرومغناطيسية غير مفيدة، تتداخل مع عملية استقبال الإشارات المفيدة، هذه الضوضاء قد تتولد داخل جهاز الاستقبال نفسه، أو تدخل إلى جهاز الاستقبال، من خلال الهوائي مع الإشارة المفيدة.

إذا افترض أن الرادار يعمل في وسط مثالي، خالٍ من أي ضوضاء، فلا يصاحب استقبال الإشارة المفيدة أي ضوضاء خارجية، وإذا كان تصميم جهاز الاستقبال مثاليّاً جدّاً، حتى أنه لا يولِّد أي ضوضاء داخلية، فمازال هناك مكون من مكونات الضوضاء لا يمكن تجنبه، وهو المكون الناتج من الحركة العشوائية الحرارية للإلكترونات، في مراحل دخل جهاز الاستقبال، ويطلق عليها "الضوضاء الحرارية" Thermal noise وهي تتناسب طرديّاً مع درجة الحرارة، وتساوي:

NT = K T Bn

حيث K ثابت بولتزمان Boltzmann's constant ويساوي 1.38 × 10-23  جول / درجة، و T درجة الحرارة المطلقة مقاسة بدرجات الكلفن، وBn حيز مرور جهاز الاستقبال مقاساً بالذبذبة في الثانية الواحدة؛ الظروف المثالية هي ظروف افتراضية تختلف تماماً عن البيئة الواقعية التي يعمل من خلالها جهاز الرادار؛ لهذا السبب يتم تعريف معامل يطلق عليه "رقم الضوضاء" Noise figure لكل جهاز استقبال، و رمزه Fn، وهو عبارة عن النسبة بين طاقة الضوضاء الفعلية المؤثرة في جهاز الاستقبال الطبيعي، إلى طاقة الضوضاء الحرارية، أي أن:

حيث Ga هو كسب هوائي الاستقبال، و To تساوي 290 درجة طبقاً لتعريف "منظمة مهندسي الراديو".

2. تكامل النبضات المرتدة من الهدف

أ. تؤثر عوامل عديدة، في قيمة الإشارات المرتدة من الهدف، ويوجد احتمال كبير أن ترتد بعض النبضات من الهدف بطاقة تقل عن مستوى الحد الفاصل بين الضوضاء والإشارة المفيدة، وهذا يؤدي إلى عدم الاستفادة من تلك النبضات؛ التقنية التي تعتمد على الاستفادة من تجميع طاقة عدد معين من النبضات المرتدة من الهدف نفسه، لتوفير طاقة مؤثرة، ترفع قيمة الإشارة المرتدة من الهدف عن قيمة الضوضاء[8]؛ عملية جمع طاقة عدد من النبضات يطلق عليها عملية "تكامل النبضات الرادارية".

ب. عدد النبضات التي يتم تكاملها nB هو العدد المرتد من الهدف أثناء أضاءته بشعاع الرادار، خلال دورة بحث واحدة، وهو يساوي:

حيث  هو زاوية اتساع النموذج الإشعاعي مقاساً بالدرجات، وfr تردد تكرار النبضات، و معدل بحث الهوائي مقاساً بالدورات كل دقيقة؛ فإذا كان معدل التكرار النبضي 300 نبضة في الثانية، واتساع النموذج الإشعاعي 1.5 درجة، ومعدل البحث 5 دورات كل دقيقة، فإن 15 نبضةً ترتد من الهدف أثناء دورة البحث الواحدة.

ج. تستخدم أجهزة الرادار أكثر من تقنية لمكاملة النبضات، أبسطها استخدام شاشة المبين التي يتناسب توهج النقط المضيئة على سطحها، مع قيم وتكرار الإشارات الساقطة عليها، أي أنه كلما زاد عدد النبضات المرسومة عند النقطة نفسها على الشاشة زاد التوهج؛ ومن بين التقنيات المستخدمة، أيضاً، أسلوب التأخير الزمني للإشارات المتلاحقة Time delay لتدخل إلى دوائر التكبير كلها في اللحظة نفسها.

د. تؤثر عملية تكامل النبضات في رفع كفاءة جهاز الاستقبال الراداري، وزيادة المدى الفعلي لكشف الأهداف، فنجد أن الطرف الأيمن لمعادلة المدى الراداري البسيطة، يضاف إليها معامل يطلق عليه، "معامل التحسين التكاملي" Integration improvement factor ويرمز له بالرمز Ei [9] لتصبح المعادلة كالآتي:

3. المقطع الراداري للهدف Radar Cross Section of Targets

أ. المقطع الراداري للهدف هو تلك المساحة، التي عندما تسقط عليها كمية محددة من الطاقة الكهرومغناطيسية، وتعكسها في جميع الاتجاهات بالتساوي، فإنها تولد صدى راداريّاً عند جهاز الرادار، يساوي الصدى المنعكس من الهدف الحقيقي؛ يرمز للمقطع الراداري للهدف بالحرف s.

ب. المقطع الراداري هو أحد الخواص التي تميز هدفاً راداريّاً عن آخر، ولا توجد أي علاقات رياضية لوصف العلاقة بين شكل الهدف الطبيعي، طائرة، سفينة، سطح الأرض …، ومقطعه الراداري، ولكن في معظم الأحوال، كلما زادت مساحة سطح الهدف الراداري الطبيعية، فمن المرجح زيادة مقطعه الراداري، ويتضح من الصيغة البسيطة للمعادلة الرادارية، أنه كلما زادت مساحة المقطع الراداري للهدف، كان مدى الكشف أكبر، وكلما صغر المقطع قلّ المدى، فإذا انعدمت مساحة المقطع الراداري، (s = صفر)، لا يظهر الهدف على شاشة الرادار، وهذه النتيجة، هي ما يسعى للوصول إليها منتجو طائرات القتال "تقنية الطائرات الخفية Stealth Technology".

ج. الجزء من الطاقة الكهرومغناطيسية الذي يرتد في اتجاه هوائي استقبال جهاز الرادار، هو فقط الذي يُستغل لاكتشاف الهدف، واستنتاج مدلولاته. أما الباقي فلا دور له في العملية الرادارية. تقييم الجزء المرتد في اتجاه هوائي الاستقبال يتوقف على عوامل كثيرة أهمها:

(1) النسبة بين أبعاد سطح الهدف وطول الموجة المستخدم بواسطة الرادار.

(2) درجة تعقيد شكل الهدف، سطح مركب أو سطح انسيابي بسيط لا يدخل في تركيبة زوايا ركنية.

(3) شكل سطح الجسم المواجه لجهاز الرادار، وتغير هذا السطح أثناء حركة الهدف، فهدف مخروطي الشكل، قد يواجه الرادار بمقدمته ذات الشكل المدبب، ذي المساحة الصغيرة، أو يواجهه بسطح جانبي له مساحة أكبر، أو بأي وضع يقع بين هذين الوضعين، (اُنظر شكل المقطع الراداري)، يوضح قيمة مساحة المقطع الراداري لطائرة طرز B - 26، مقاسة معمليّاً من جميع الاتجاهات حول الطائرة، ويلاحظ التغير العشوائي لقيمة الانعكاسات بين زاوية رؤية وأخرى، كما يلاحظ أن أعلى قيمة للانعكاس تحدث عندما يكون اتجاه مسار الطائرة، مماسّاً لسطح الكرة التي يقع جهاز الرادار في مركزها.

(4) طبيعة مادة الجسم، ونوعية السطح، والطلاء السطحي، حيث إنه توجد مواد تمتص نسباً كبيرة من الطاقة الساقطة عليها، وتقلل قيمة الطاقة المنعكسة، كما أن هناك أسطحاً وطلاءات ممتصة للطاقة، وأخرى مشتتة للطاقة بعيداً عن الاتجاه التي تسقط منه، أي أن الطاقة المرتدة في اتجاه الرادار تكون أقل ما يمكن.

(5) (اُنظر جدول المقطع الراداري لبعض الأجسام) يوضح بعض المقاطع الرادارية، لأجسام معروفة، مقاسة معمليّاً، عند طول موجي 10سم؛ يسعى منتجو الأسلحة المختلفة، إلى تقليل مساحة المقطع الراداري، تجنباً للاكتشاف بواسطة أجهزة المراقبة الرادارية المختلفة، ويحدث ذلك بأحد الطرق الآتية:

·      التصميم الهندسي للجسم بتجنب الزوايا الحادة، والأركان العاكسة في الجسم.

·      استخدام مواد خاصة في بناء الأجسام، لها خاصية امتصاص الموجات الكهرومغنطيسية.

·      استخدام بعض الطلاءات الخاصة، القادرة على امتصاص الإشعاع الراداري، أو تشتيته.

4. طاقة الإرسال

في الصيغة البسيطة للمعادلة الرادارية، يعبر الرمز Pt عن القيمة العظمى للقدرة المرسلة،Peak Power . أما الطاقة المتوسطة للقدرة Pav، فهي الطاقة المرسلة موزعة على فترة تكرار النبضات، فإذا كانت الموجة الرادارية عبارة عن قطار من النبضات المستطيلة، عرض كل منها  وبزمن تكرار Tr

فإن القدرة العظمى، والقدرة المتوسطة، ترتبطان بالعلاقة الآتية:

ويطلق على النسبة

مصطلح "معامل الأداء الدوري" duty cycle ؛ رادار نبضي نمطي، يمكن أن يكون معامل أدائه الدوري يساوي 0.001 أو أقل، بينما هذا المعامل لرادار موجة مستمرة يساوي1.

يمكن كتابة معادلة المدى الراداري باستخدام القيمة المتوسطة للقدرة Pav، بدلا من القيمة العظمى لها Pt:

مع ملاحظة أن Bn "حيز مرور جهاز الاستقبال " و t "عرض النبضات" يرتبطان بشكل الموجات الرادارية، وفي معظم أنواع الرادارات يكون حاصل الضرب يساوي الواحد الصحيح.

5. مواصفات الهوائي

معظم الرادارات تستخدم هوائيات اتجاهية directive للإرسال والاستقبال، فأثناء الإرسال، يقوم هوائي الإرسال بتركيز الطاقة المرسلة، داخل نموذج إشعاعي في اتجاه الهدف ويعدّ كسب الهوائي G مقياساً للقدرة المشعة في اتجاه معين، بواسطة هوائي اتجاهي، مقارنة بالقدرة التي يشعها هوائي غير اتجاهي إذا تم تغذيتهم بنفس قدرة الدخل Pin. كسب الهوائي يتغير بتغير اتجاه الهدف بالنسبة لمحور الهوائي، فإذا كان أكبر من الواحد الصحيح في بعض الاتجاهات فإنه يكون أقل من الواحد في اتجاهات أخرى، ولذلك تستخدم القيمة العظمى لكسب الهوائي في صياغة معادلة المدى الراداري.

لا تتغير مواصفات الهوائي، إذا ما استخدم في الإرسال أو الاستقبال، وعلى هذا الأساس فإن قيم الكسب، والمساحة الفعالة للهوائي، لا تتغير. النموذج الإشعاعي للهوائي هو رسم بياني لقيمة كسب الهوائي في اتجاهات مختلفة، وأشهر النماذج الإشعاعية المستخدمة في أجهزة الرادار هو النموذج الإشعاعي القلمي Pencil beam shape والنموذج المروحي، Fan beam (اُنظر شكل النموذج الإشعاعي القلمي). يستخدم النموذج القلمي عادة في أجهزة التتبع الراداري، والرادارات التي يكون مطلوب منها قياس الوضع الزاوي للهدف بصفة مستمرة، مثل رادارات إدارة النيران للمدفعية والصواريخ. أما النموذج المروحي فيستخدم عادة في رادارات البحث، وهو لا يحقق قدرة تمييز عالية في قياس زاوية الارتفاع.

يمكن توليد النموذج الإشعاعي القلمي باستخدام عاكس هوائي معدني على شكل قطع مكافئ مجسم، مع وضع المشع في بؤرة العاكس؛ النموذج الإشعاعي الضيق يحتاج إلى وقت كبير لتفتيش قطاع المسئولية بالكامل، زمن كبير لدورة البحث الواحدة، أي العودة إلى نقطة البداية مرة أخرى بعد تغطية كل قطاع المسؤولية، هذا الزمن الكبير يتعارض مع سرعة وعدد الأهداف التي قد يواجهها الرادار، ولذلك يستخدم رادار آخر، ذو نموذج إشعاعي أكثر اتساعاً، لاكتشاف الأهداف الموجودة داخل قطاع المسئولية، وبناءً على المعلومات الناتجة من عملية البحث، يوجه النموذج الضيق القلمي مباشرة إلى الخلية الموجود داخلها الهدف المطلوب تتبعه، والحصول على معلومات عنه بصورة أدق. يطلق على الرادار ذي النموذج الإشعاعي المتسع "رادار تخصيص الأهداف" Acquisition radar. يرتبط كسب الهوائي والمساحة الفعالة لسطح الهوائي بالعلاقة الرياضية التالية:

حيث فعالية الهوائي، طول الموجة المشعة بواسطة الهوائي، A المساحة الطبيعية للهوائي؛ ويطلق على حاصل الضرب المساحة الفعالة للهوائي، ويرمز لها بالرمز Ae، وتصبح العلاقة كالتالي:

وتحسب زاوية النموذج الإشعاعي من العلاقة:

حيث l هو بعد الهوائي مقاساً في نفس مستوي قياس الزاوية q .

6. عوامل مرتبطة بانتشار الموجات:

لا يدخل في مكونات معادلة الرادار أي معامل يوضح تأثير الوسط الذي تنتشر خلاله الموجة الرادارية؛ هذا يعني أن المعادلة السابقة صالحة للتطبيق فقط إذا كان وسط الانتشار فراغاً مثاليّاً، لا يؤثر بأي صورة على التنبؤ بأقصى مدى للرادار.

الوسط الطبيعي الذي يعمل من خلاله جهاز الرادار، ويؤدي وظائفه، يختلف اختلافاً جوهريّاً مع فرضية الفراغ المثالي في العديد من الأوجه أهمها:

أ. التوهين

الغازات والأبخرة المكونة للغلاف الجوي للكرة الأرضية، توهن الموجات الكهرومغناطيسية المنتشرة، وتكون النتيجة زيادة في فقد الطاقة، مقارنة بالانتشار في الفضاء المثالي. يتوقف مقدار التوهين على تردد الموجة الرادارية، وكذلك على نوعية الغازات المكونة للغلاف الجوي في منطقة الانتشار. يمكن إهمال تأثير التوهين الجوي عند الترددات المنخفضة للرادار، ولكنها تصبح ذات تأثير قوي بدءاً من ترددات الحيز X حتى أنها تعد العامل الرئيس، الذي يحول دون استخدام الموجات الملليمترية في الرادارات[10].

لإظهار تأثير التوهين في معادلة الرادار، يجب أن تحتوي على معامل يعبر عن قيمة التوهين الذي يحدث للموجة الرادارية ذهاباً وإياباً؛ ونجد الصيغة الرياضية لهذا المعامل كالتالي:

حيث R مدى الرادار، و معامل التوهين للوسط

ب. الحيود

تتغير كثافة طبقات الجو مع تغير الارتفاع، وهذا التغير يؤدي إلى حيود الموجة الرادارية أثناء اختراقها لتلك الطبقات، بصورة مشابهة لما يحدث للموجات الضوئية عند اختراقها منشوراً زجاجيّاً؛ يعد بخار الماء العنصر الرئيس المسبب لحيود الموجة الرادارية في طبقات الجو المنخفضة، واتخاذها لمسار منحنٍ قرب سطح الأرض؛ هذا يعني أنه إذا كانت الموجة الرادارية تحمل طاقة كبيرة نسبيّاً، فإن انحناءها حول سطح الأرض، قد يسمح باكتشاف أهداف منخفضة، لا يوجد بينها وبينه خط رؤية مباشرة، (اُنظر شكل الانتشار غير الطبيعي)؛ يطلق على هذه الظاهرة التي تحدث عند ارتفاع درجة الرطوبة، "ظاهرة النفق" ducting.

ج. ظاهرة الفصوص الإشعاعية Lobing:

لا يتوقف تأثير سطح الأرض على حجب الأهداف خلف الظواهر الأرضية، أو نتيجة لانحناء سطح الكرة الأرضية، ولكن له تأثير خطير حتى على الأهداف الواقعة في مجال الاكتشاف الصريح. وهناك شعاعان راداريان يصلان إلى الهدف، أولهما يصل مباشرة من جهاز الرادار، والثاني يصل بعد انعكاسه من على سطح الأرض، (اُنظر شكل تأثير الانعكاس)، تتداخل هذه الأشعة معاً عند هوائي الاستقبال، وقد يكون هذا التداخل بنّاءً أو هدّاماً، أي أن الإشارة المرتدة من الهدف، قد تكون قيمتها أكبر من تلك المتوقعة من معادلة الرادار، أوقد تكون قيمتها أقل، في بعض الأحيان تصل إلى الصفر، أي أنه لا يتم اكتشاف الهدف كلية، ومن التجربة العملية لوحظ أن هذه الظاهرة تؤدي إلى مضاعفة قيمة المدى الراداري تقريباً عند بعض زوايا الارتفاع، في مقابل تغطية صفرية، عند زوايا ارتفاع أخرى (اُنظر شكل ظاهرة الفصوص الإشعاعية).

7. المعادلة العامة للرادار

تتدخل عناصر عديدة في تحديد المدى الراداري، فتصبح الصورة الأعم للمعادلة الرادارية كما يلي:

حيث Rmax أقصى مدى لجهاز الرادار، وG كسب الهوائي، وA مساحة سطح الهوائي، و R فعالية الهوائي، وn عدد النبضات المكاملة، وEI فعالية التكامل، وLs فقد النظام، وa معامل توهين الوسط، و s المقطع الراداري للهدف، وFn الرقم الضوضائي لجهاز الاستقبال، و K ثابت بولتزمان، وTo درجة الحرارة القياسية (290 درجة)، وBn حيز مرور جهاز الاستقبال، و t العرض الزمني للنبضات، وfr تردد تكرار النبضات، و(S/N)1 مستوى الإشارة إلى الضوضاء لجهاز الاستقبال لكل نبضة.

العلاقات الرياضية التالية تكمل المعلومات اللازمة للمعادلة الرادارية:

حيث nB عدد النبضات المستقبلة أثناء إضاءة الهدف، وwm سرعة دوران الهوائي، وPt القيمة العظمى للقدرة، وl البعد الخطي للهوائي.

[1] في لغة علوم الرادار يستخدم لفظا `مدى الهدف` و`مسافة الهدف ` بالمعنى نفسه، وهو المسافة الفراغية بين أحداثي موقع الرادار وموقع الهدف؛ بينما يستخدم لفظ المسافة الأرضية للهدف للتعبير عن طول مسقط مسافة الهدف على مستوى أفقي

[2] يعرف كسب الهوائي بأنه النسبة بين القيمة القصوى للإشعاع من الهوائي الاتجاهي، إلى قيمة الإشعاع الناتج من هوائي لا اتجاهي، على أن يغذى كلاهما بالقدرة نفسها؛ كسب الهوائي خاصية تضاعف من الطاقة المشعة من الهوائي في اتجاه معين على حساب الاتجاهات الأخرى

[3] المقطع الراداري للهدف هو أحد خواص الهدف التي تعبر عن حجم الهدف كما يراه جهاز الرادار

[4] المساحة الفعالة Ar للهوائي هي مساحة افتراضية للهوائي تتوقف على تردد الموجات التي يشعها أو يستقبلها الرادار

[5] جهاز الاستقبال السوبرهتروداينى، هو جهاز استقبال يتعامل مع حيز كبير من الترددات وقابل للتوليف؛ يعتمد أساسا على مذبذب محلى، يمكن تغير التردد الناتج منه؛ يتم تغيير تردد المذبذب المحلى بحيث يكون الفرق بين تردد المذبذب المحلى fLO والتردد المستقبل   fr   دائما فرق ثابت، يطلق عليه التردد البيني Intermdeate   frequency واختصاره الشائع IF "

[6] عملية التوليف، هي عملية يتم فيها تغيير قيم بعض مكونات دوائر الاستقبال، لتكون في الحالة الأكثر ملاءمة للتردد المستقبل

[7] يسهل تصميم و بناء دوائر تكبير ضيقة النطاق الترددي وذات معامل تكبير عالي، كلما انخفض التردد

[8] الإشارات المرتدة من الهدف تكون دائما لها نفس الإشارة الجبرية، وجمعها يؤدي دائما إلي زيادة في القيمة، أما الضوضاء فلها صفة العشوائية، و جمعها لا يؤدي إلي زيادة في القيمة

[9] قيم معامل التحسين ترتبط ارتباطاً وثيقاً بقيمة احتمال كشف الأهداف Probability of detection   ومعدل الإنذار الكاذب False Alarm rate ؛ فكلما كان مطلوبا تحقيق احتمال اكتشاف عال جدا (99%) عند معدل إنذار كاذب ثابت يلزم زيادة عدد النبضات المكاملة (حوالي 100 نبضة ) للحصول على معامل تحسين تصل قيمته إلى 20

[10] يوجد استثناء لبعض حيزات التردد الخاصة التي يقل عندها التوهين وتسمح لبعض الاستخدامات الخاصة في الحيز الملليمترى؛ هذه الحيزات تقع حول الترددات 35، 94، 140، 220 جيجاهرتز

المبحث الثاني

المكونات العامة لجهاز الرادار

أولاً: جهاز الإرسال Transmitter

إنتاج القدرة الكهربية ذات التردد العالي RF Power المناسبة، وظيفة حيوية لأي جهاز رادار، وتبين معادلة الرادار أن قدرة المرسل تتغير طبقاً للجذر الرابع للمدى، في حالة ثبات باقي عناصر المعادلة، أي أنه لمضاعفة مدى جهاز الرادار يجب مضاعفة القدرة 16 ضعفاً، وهذا ثمن باهظ لمضاعفة المدى؛ لهذا يعد اختيار أفضل وحدة إرسال مناسبة، أمر شديد الحيوية للأداء الكلي لجهاز الرادار. تنقسم وحدات الإرسال الرادارية إلى نوعين أساسين، أولهما المرسل ذو الاستثارة الذاتية، مثل صمام "الماجنترون"Magnetron، وثانيهما يستخدم مذبذباً مستقرّاً ذا قدرة منخفضة، تكبر في مراحل لاحقة إلى المستوى المطلوب، مثل مكبر الكلايسترون Klystron Amplifier، ويطلق على هذا النوع أحياناً "مكبر قدرة المذبذب الرئيسي"Master-oscillator power amplifier ؛ المرسلات ذات الاستثارة الذاتية أصغر حجماً، وأقل ثباتاً، وقدرة من النوع الثاني، ولذلك تستخدم للأغراض التي تحتاج للحجم الصغير أكثر من احتياجها لكبر قيمة القدرة وثباتها.

في بداية ظهور أجهزة الرادار، كانت ترددات المرسلات تقع في حيز التردد العالي، وفوق العالي، وكانت مبنية بواسطة الصمامات الثلاثية والرباعية التقليدية، و لكن مع اختراع صمام الماجنترون في أواخر الثلاثينات من القرن العشرين، بدأ عمل الرادار في حيز تردد الموجات المتناهية في القصر microwave، واستمر إلى نهاية الحرب العالمية الثانية، وفى السنوات التي تلت الحرب العالمية الثانية، بدأ الاعتماد على مكبرات الكلايسترون كصمام إرسال للرادار، وبعد ذلك بدأ استخدام الصمامات ذات الشبكة، والتي لها قدرة عالية، واستخدمت لإتناج ترددات حتى 1000 ميجاهرتز، ثم بعد ذلك بدأ استخدام المكبرات التي تعتمد على استخدام صمامات الموجة المسافرة Traveling - Wave tube amplifiers.

1. صمام الماجنترون

تم استخدام صمام الماجنترون لأول مرة بنجاح بواسطة راندال و بوت Randall and Boot من جامعة برمنجهام عام 1939م، إذ استخدما ماجنترون له فجوات رنانة، لإنتاج ذبذبات طولها الموجي 10 سم، وقدرتها 100 كيلوات قدرة نبضية، وهي أكبر بكثير من القدرات السابق الحصول عليها عند هذا الطول الموجي، وبعد تبادل المعلومات المرتبطة بهذا الاختراع مع الولايات المتحدة، استخدم الماجنترون بتوسع في أجهزة الرادار الأمريكية.

تعتمد فكرة عمل الماجنترون بصفة أساسية، على تبادل الطاقة بين سيل الإلكترونات المتحركة في وجود مجال كهربي، ومجال مغنطيسي متعامدين، وبين موجة كهرومغناطيسية محددة التردد، الأمر الذي يرفع طاقة تلك الموجة إلى المستوى المطلوب؛ (اُنظر شكل عمل الصمام)، يوضح أسلوب العمل؛ الإلكترون e1 ينطلق من السطح K، ويتحرك في اتجاه السطح A تحت تأثير مجال كهربي، اتجاهه من السطح K إلى السطح A، ومجال مغناطيسي عمودي على مستوى الرسم، واتجاهه إلى داخل الرسم. الإلكترون يتعرض لقوة تجعله يتخذ مساراً منحنياً طبقاً للعلاقة بين شدة المجال الكهربي والمغناطيسي، فنجد الإلكترون e1 ينطلق، ثم ينحرف عائداً إلى السطح K، ومعظم طاقته تتبدد عند الاصطدام بالسطح K؛ الإلكترون e3 يتحرك في مسار قليل الانحناء حتى يرتطم بالسطح A، ومعظم طاقته تتحول إلى طاقة حرارية ترفع درجة حرارة السطح A. أما الإلكترون e2 فيتحرك في مسار متوسط بين مسار e3، e1 ويقترب أقرب ما يكون (مماس) للسطح A، ثم يعود إلى السطح K، عند اقترابه مماسيّاً من السطح A يكون قد أعطى كل طاقته إلى المجال المغناطيسي، وإذا اصطدم بالسطح A لا يسبب له أي ارتفاع في الحرارة؛ نقل طاقة الإلك ترون إلى المجال المغناطيسي الواقع بين السطحين K، A يؤدي إلى تكبير الموجة الكهرومغناطيسية، بنفس مقدار طاقة الإلكترونات المتحركة بين السطحين.

(اُنظر شكل تركيب الماجنترون)، إذ يتكون المهبط Cathode من أنبوبة مركزية من مادة التنجستين، والمصعد Anode عبارة عن اسطوانة متحدة المركز مع المهبط، وبها فجوات؛ هذه الفجوات تناظر دوائر الرنين، المكونة من ملفات ومكثفات عند الترددات الأقل. حجم وعدد الفجوات حول محيط المصعد، تحدد تردد الذبذبات الناتجة، والتحكم في قيم المجال المغناطيسي والمجال الكهربي ينتج الطاقة المطلوبة من الماجنترون عند التردد المحدد. يلاحظ أن الإلكترون يتخذ مساراً منحنياً أثناء تحركه من المهبط إلى المصعد، وعند مواجهته لكل فجوة من الفجوات يفقد جزء من طاقته لصالح المجال المتذبذب، ثم تعمل المجالات الموجودة بين المهبط والمصعد على استعادة الإلكترون لمساره المنحني مرة أخرى، وهكذا كلما واجه فجوة فقد جزءاً من طاقته لصالح المجال المتذبذب، إلى أن يصل ماسّاً لسطح المصعد، بعد أن يكون أعطى كل طاقته للمجال، وبذلك ينتج الماجنترون ذبذبات في حيز الموجات المتناهية القصر تصل قدرتها إلى مئات من الكيلوات.

بعض الماجنترونات يمكن توليفها، أي تغيير ترددها في حدود معينة، بما يناسب عمل جهاز الرادار، وتوجد ثلاث طرق مختلفة لتوليف الماجنترون:

أ. التوليف الميكانيكي، بواسطة تغيير شكل أحد الفجوات، أودفع جسم في أحد الفجوات، وهذا النوع من التوليف يمكن بواسطته تغيير التردد في حدود 10% من قيمته الاسمية، عند قدرات خرج عالية في حدود 150 كيلو وات.

ب. التوليف الإلكتروني، بحقن شعاع من الإلكترونات في فجوة، أو عدة فجوات في الوقت نفسه، وتغير التردد يكون في حدود 0.4% من التردد الأسمى، ويمكن استخدامه عند القدرات العالية.

ج. التوليف بتغيير جهد الآنود، ويمكن الحصول به على تغير كبير في تردد الماجنترون في حدود 10% من التردد الاسمي، ولكن عند قدرات منخفضة، ولذلك يستخدم عادة في رادارات الموجة المستمرة[1].

2. مكبر الكلايسترون Klystron Amplifier

يعتمد مكبر الكلايسترون على استغلال ظاهرة الزمن الانتقالي، لشعاع الإلكترون عبر الصمام. تعدل سرعة الإلكترونات المكونة للشعاع الإلكتروني في مكبر الكلايسترون بإشارة الدخل المراد تكبيرها، أي أن طاقة الحركة للإلكترونات تتغير طبقاً لتغيرات إشارة الدخل، التي يتم تغذيتها للصمام من خلال الفجوة الأولى، هذا التغير في طاقة حركة الإلكترونات يؤدي إلى تغير كثافة الإلكترونات في الشعاع المتحرك في اتجاه المصعد، حيث إن بعض الإلكترونات تزداد طاقتها وسرعتها، فتلحق في مسارها الإلكترونات التي تأثرت سرعتها سلبيّاً، فتتكون دفعات من الإلكترونات الأعلى كثافة في فترات زمنية، وفي فترات أخرى تليها تكون كثافة الإلكترونات قليلة. الفجوة الرنانة الثالثة، هي الفجوة التي يتم منها استخراج طاقة الإلكترونات المعدلة، وفق إشارة الدخل، وتغذيتها إلى حمل الدائرة Circuit load.

مكبر الكلايسترون له تطبيقات مهمة كمرسل راداري، حيث إنه يوفر إمكانات لا يمكن الحصول عليها من مذبذب ذاتي الاستثارة مثل الماجنترون، وأهم مميزاته أنه يمكن الحصول منه على قدرات عالية ذات درجة ثبات عالية، وبفعالية جيدة، ومعامل تكبير مرتفع. ثبات واستقرار التردد الناتج من الكلايسترون يجعله مناسباً بصفة خاصة لرادارات كشف الأهداف المتحركة، التي تحتاج لدرجة ثبات عالية في التردد، حيث إن التغير البسيط في التردد، تأثير دوبلر، هو الذي يميز الأهداف المتحركة عن الأهداف الثابتة.

يمكن تحقيق معاملات تكبير تصل إلى حوالي 30 ـ 40 ديسيبل[2] db باستخدام كلايسترون له ثلاث فجوات، ومعامل تكبير 80 ديسيبل بعدد أكبر من الفجوات، ويعد العيب الرئيسي للكلايسترون، هو الحجم الكبير نسبيّاً، وارتفاع الجهود اللازمة للتشغيل، فالحجم الكبير لا يناسب إلا الاستخدامات الأرضية الثابتة، وقد تصل جهود التشغيل اللازمة إلى 100 كيلو فولت، وكما هو ثابت فإن الجهود العالية تولد في المنطقة المحيطة، قدراً من الأشعة السينية الضارة، ولذلك يلزم اتخاذ الإجراءات الوقائية المناسبة.

3. مكبر صمام الموجة المسافرة Traveling - Wave tube amplifier

أهم خاصية تميز صمام الموجة المسافرة، هي حيز عملها الترددي الواسع Wide band width، وهذه الخاصية مطلوبة جداً عند تكبير نبضات ضيقة، وبقدرات تمييز عالية، أو عندما يكون مطلوباً توليف سريع لجهاز الرادار، لتجنب تداخل العدو على تردده. يمكن الحصول على حيز ترددي يصل إلى (20ـ30) % عند القدرات العالية، التي تناسب أداء الرادارات بعيدة المدى؛ ويوضح (اُنظر شكل تركيب صمام الموجة المسافرة) تركيب صمام الموجة المسافرة. شعاع الإلكترونات الناتج من المهبط يتم تركيزه ليمر داخل الملف الحلزوني. الموجة المراد تكبيرها تتحرك موازية للّفات الملف الحلزوني، فيحدث لها إبطاء في سرعتها الانتقالية نتيجة لدورانها حول الحلزون أثناء انتقالها طوليّاً، وهي بهذا الأسلوب تعمل علي تعديل سرعة الشعاع الإلكتروني المنتقل داخل الصمام، وهذا التعديل في السرعة يتحول إلى تعديل في كثافة الشعاع فتتحرك الإلكترونات في دفعات، مجموعة عالية الكثافة تليها مجموعة قليلة الكثافة، وبذلك تعطي طاقاتها المكتسبة من المجال الكهربي والمغنطيسي إلى الموجة المراد تكبيرها، فتكسب المزيد من الطاقة التي يتم سحبها من الفجوة الأمامية، وتغذيتها إلى حمل الدائرة.

4. مقارنة بين صمامات الإرسال والتكبير

لا يوجد صمام واحد يصلح لجميع استخدامات الرادار، وفيما يلي مقارنة موضوعية بين الصمامات الرادارية المختلفة، وخاصة في المجالات التي تحدد صلاحيتها لاستخدامات معينة. يلاحظ أن الهدف من هذه المقارنة ليس ترجيح صمام على آخر بصفة عامة، ولكن توضيح المجالات التي يحقق فيها صمام معين أفضل النتائج؛ وقد سبق بيان فضل استخدام المذبذبات ذات الاستثارة في حالة أهمية صغر حجم جهاز الرادار ووزنه، ويأتي ذلك على حساب القدرة، وثبات التردد، حيث إن صمامات التكبير تتيح قدرة إرسال أعلى، ودرجة ثبات كبيرة التردد، وهذه الخاصية ضرورية لحسن أداء رادارات اكتشاف الأهداف المتحركة. أكثر صمامات التكبير انتشاراً في الاستخدامات الرادارية، هي الصمامات ذات الشبكة الحاكمة، الكلايسترون، صمام الموجة المسافرة، الأمبليترون، وفيما يلي مقارنة بين أهم خواص هذه المجموعة من المكبرات:

أ. الحيز الترددي Frequency range

جميع هذه الصمامات تصلح للعمل في حيز الترددات الرادارية بالكامل، فيما عدا الصمام ذي الشبكة الحاكمة، الذي يعمل فقط حتى التردد فوق العالي UHF. القدرة الناتجة من أي من هذه المكبرات تقل مع زيادة التردد، وهي بصفة عامة تتناسب عكسيّاً مع مربع التردد.

ب. القدرة Power

جميع صمامات التكبير تنتج قدرة عالية، ولكن صمام الموجة المسافرة أقلها قدرة، ولا يمكن زيادة قدرته إلا على حساب عرض الحيز الترددي له. أما الصمام ذو الشبكة الحاكمة، والكلايسترون، والأمليترون، فيمكنها إنتاج قدرة متوسطة تصل حتى 100 كيلوات.

ج. الفعالية Efficiency

الفعالية العالية هي أحد مواصفات الصمام الجيد، وهى تعنى الاستفادة من القدرة الناتجة مع انخفاض مستوى الطاقة المفقودة، التي تسبب ارتفاع حرارة مكونات المرسل، وتزيد الحاجة إلى دوائر التبريد، وهذا يعني رفع تكلفة التشغيل. تعرف الفعالية بأنها النسبة بين طاقة الذبذبات عالية التردد الناتجة من الصمام، إلى طاقة الدخل الكلية. تصل فعالية صمام الأمبليترون إلى (70ـ90) %، بينما تقل فعالية الصمام ذي الشبكة الحاكمة عن ذلك قليلاً. أما الكلايسترون فيقل عن ذلك كثيراً، وصمام الموجة المسافرة أقلها جميعاً.

د. الكسب Gain

أعلى هذه الصمامات كسباً، هو صمام الكلايسترون الذي يصل معامل الكسب فيه إلى 60 ديسبيل، والأمبليترون أقلها كسباً، إذ لا يزيد معامل كسبه على 10 ديسبيل. أما الصمام ذو الشبكة الحاكمة، فيصل معامله إلى 25 ديسيبل، ويزيد معامل صمام الموجة المسافرة على ذلك قليلاً.

هـ. الحيز الترددي Band width

صمام الموجة المسافرة، يتميز بحيز ترددي كبير نسبيّاً، إذ يصل إلى 10 % عند القدرات المرتفعة. أما صمام الأمبليترون فيصل إلى 7%، والكلايسترون إلى (3 ـ4) %، والصمام ذو الشبكة الحاكمة إلى 15%. حيز المرور العريض مطلوب لزيادة دقة الرادار في تحديد المدلولات الرادارية المختلفة للأهداف.

و. الحجم والوزن Size and weight

الكلايسترون وصمام الموجة المسافرة هما الأكبر حجماً، ووزناً، ثم يأتي بعد ذلك صمام الأمبليترون والصمام ذو الشبكة الحاكمة.

ز. العمر الافتراضي Life Time

يصل العمر الافتراضي لكل من الكلايسترون وصمام الموجة المسافرة، إلى حوالي 5000 – 10000 ساعة، ويقل عن ذلك قليلاً عمر الصمام ذي الشبكة الحاكمة، بينما يصل عمر الأمبليترون إلى 1000 ساعة فقط.

5. وحدة التعديل Modulator

وحدة التعديل، هي الوحدة المسئولة عن تشغيل وقفل صمام المرسل، بأسلوب وتوقيتات معينة، بحيث ينتج الشكل الموجي المطلوب؛ إذا كان الشكل الموجي عبارة عن قطار نبضات، يطلق أحياناً علي وحدة التعديل "المنبض" Pulser؛ تحدد الخواص الفنية لصمام الإرسال شكل وطبيعة وحدة التعديل التي تناسبه، ولذلك نجد أن صمام الماجنترون يحتاج إلى وحدة تعديل تستطيع التعامل مع القدرة الكاملة له، بينما يحتاج الكلايسترون وصمام الموجة المسافرة إلى وحدة تعديل، تتعامل فقط مع جزء من قيمة طاقة الشعاع الإلكتروني. أما الصمام ذو الشبكة الحاكمة، فلا يحتاج معدله إلى التعامل مع قدرات عالية على الإطلاق.

(اُنظر شكل العناصر الرئيسية للمعدل)، المكونات الأساسية لأحد أنواع وحدات التعديل، وهي تتكون من معاوقة شحن Charging impedance، وعنصر لتخزين الطاقة Energy - Storage element ومفتاح المصدر الخارجي للطاقة يوفر الطاقة اللازمة للنبضات External energy source تجمع الطاقة في عنصر التخزين بمعدل شحن بطئ، في الفترة الزمنية الواقعة بين النبضات، تحدد المعاوقة، معدل الشحن، وبالتالي زمن تخزين الطاقة في عنصر التخزين، وفى الوقت المناسب تماما، يتم إغلاق دائرة التفريغ بواسطة المفتاحS، فيحدث تفريغ سريع للطاقة المخزونة، خلال الحمل الذي يمكن أن يكون صمام الماجنترون. التفريغ يتم في زمن وجيز للغاية، بحيث يكون النبضة، التي تعمل على أن ينتج الماجنترون في فترة وجودها، الذبذبات ذات الترددات العالية؛ أثناء دورة التفريغ، تمنع معاوقة الشحن الطاقة المخزونة في عنصر التخزين، من الارتداد إلى مصدر الطاقة الخارجي.

عنصر التخزين يمكن أن يكون كهربيّاً ساكناً، (مكثف)، أو كهرومغناطيسيّاً، ملف، والأول هو الأسهل والأكثر استخداماً، ولكن عيبه الرئيسي، هو أن الشحن والتفريغ يتم وفق دالة أسية، وهذا يعطي نبضة ذات أركان مستديرة، شكل غير جيد للنبضات، وللحصول على نبضات ذات شكل اقرب إلى الشكل المستطيل، يجب أن يكون الثابت الزمني لدائرة التفريغ صغيراً، بالمقارنة بزمن النبضة المطلوبة، مع استخدام مفتاح إلكتروني للتحويل بين فترات الشحن والتفريغ. يمكن تنفيذ المفتاح الإلكتروني باستخدام وصلات ثنائية، أو ترانزيستورات ذات مواصفات خاصة، تناسب العمل مع القدرات المرتفعة، أو صمامات غازية خاصة مثل صمام الثيراترون Thyratron، أو صمام الاجنترون Ignitron، في حالة استخدام صمام غازي، يصبح استخدام المكثف كعنصر لتخزين الطاقة غير مناسب، ويفضل في هذه الحالة استخدام جزء من خط تأخير Delay line كعنصر لتخزين الطاقة، وفى هذه الحالة يمكن الحصول على نبضات مستطيلة الشكل تماماً.

ثانياً: جهاز الاستقبال Receiver

تحد الضوضاء بصورة كبيرة، من إمكانية جهاز الاستقبال الراداري، في اكتشاف الإشارات المرتدة من الهدف، واستخراج المعلومات منها. الضوضاء قد تدخل لجهاز الاستقبال عن طريق الهوائي بصحبة الإشارة المفيدة، ويطلق عليها في هذه الحالة "ضوضاء خارجية " External noise أو قد تتولد داخل جهاز الاستقبال نفسه، ويطلق عليها "ضوضاء داخلية " Internal noise؛ ولا يمكن القضاء تماماً على الضوضاء، ولكن من الضروري تقليل قيمتها إلى أدنى حد، حتى تسمح لجهاز الاستقبال باكتشاف الإشارات المرتدة الضعيفة، وتعد عملية دراسة تأثير الضوضاء على جهاز الاستقبال، وكيفية تقليل تأثيرها، أهم ما يواجه القائم على تصميم دوائر الاستقبال ذات الحساسية العالية، المستخدمة مع أجهزة الرادار بعيدة المدى. من المعادلة الرادارية ندرك أنه لاكتشاف الأهداف البعيدة، يلزم استخدام قدرات إرسال عالية، أوهوائيات ضخمة، وأجهزة استقبال عالية الحساسية، وتتحدد الخيارات الممكنة وفق التكلفة الكلية لجهاز الرادار، حيث إن تصميم جهاز استقبال عالي الحساسية وإنتاجه، أقل تكلفة من إنتاج قدرة إرسال عالية، أو تصنيع هوائيات ضخمة.

جهاز الاستقبال  ـ بالإضافة إلى الإشارة المرتدة من الهدف – يحتاج إلى إشارات أخرى مرتدة، حتى يستطيع تحديد المعلومات المتضمنة في إشارة الهدف، وأهم هذه الإشارات هي:

·   إشارة التزامن من جهاز الإرسال، التي تحدد بدقة لحظة إرسال النبضات، والتي على أساسها يتم حساب الزمن الذي استغرقته للوصول إلى الهدف ذهاباً وإياباً، وبالتالي تقدير المسافة.

·      إشارة تحدد الوضع الزاوي للهوائيات، التي يمكن بمعرفتها تحديد الوضع الزاوي للهدف، وتقدير ارتفاعه عن سطح الأرض.

·   قيمة تردد الموجة المرسلة، وذلك للمقارنة بقيمة تردد الإشارات المرتدة من الهدف، لاستنتاج تردد دوبلر، الفرق بين الترددين، إذ يدل على تحرك أو ثبات الهدف، وتدل قيمته على سرعة تحرك الهدف بالنسبة لجهاز الرادار.

بالإضافة إلى الضوضاء، وحساسية جهاز الاستقبال، هناك مواصفات أخرى تحكم تصميم جهاز الاستقبال مثل:

·   كسب جهاز الاستقبال[3]، إذ يوزع الكسب الإجمالي لجهاز الاستقبال على مراحله المختلفة، ويكون أعلى معامل للكسب من نصيب المراحل التي تعمل على التردد البيني I F stages، ومراحل تكبير الإشارات المرئية Video stages؛ معامل الكسب النمطي لمعظم أجهزة الرادار، اعتباراً من دخل جهاز الاستقبال إلى خرجه يتراوح بين 150 إلى 200 ديسبيل .

·   حيز الاستقبال الديناميكي[4] يجب أن يسمح باستقبال أضعف الإشارات، وفي الوقت نفسه لا يحدث تشبع لجهاز الاستقبال من الإشارات القوية، حيث إن تشبع جهاز الاستقبال يقضي على المعلومات المرتبطة بقيمة الإشارة المرتدة من الهدف، مثل معلومة الوضع الزاوي.

·   حيز المرور الترددي لجهاز الاستقبال Receiver Bandwidth، يجب أن يكون كبيراً بدرجة تسمح بمرور جميع مكونات طيف الإشارة المرسلة، مضافاً إليها أي تغير ناتج عن تأثير دوبلر؛ توليف جهاز الاستقبال الراداري يخضع لإمكانات توليف، تغير التردد، جهاز الإرسال، وحيث إنه من الصعب تغيير تردد وحدات الإرسال عالية التردد، فإن إمكانات توليف جهاز الاستقبال تصبح محدودة هي الأخرى، ولكن نظراً لحدوث عدم استقرار في الترددات الناتجة في وحدات الإرسال عالية القدرة، فإنه يلزم أن يزود جهاز الاستقبال بدوائر توليف آلية، تغير من تردد الاستقبال، كلما حدث تغير في تردد الإرسال، نتيجة لعدم استقرار صمام المرسل، ويطلق على هذه الدوائر "دوائر التحكم الآلي في التردد" Automatic Frequency control، ويرمز له بالرمز AFC.

1. جهاز الاستقبال السوبر هترودايني Super heterodyne receiver

تستخدم أجهزة الرادار، أكثر من نوع من أنواع أجهزة الاستقبال، أكثرها استخداماً هي أجهزة الاستقبال التي تخفض تردد الإشارات المستقبلة إلى تردد ثابت يطلق عليه "التردد البيني" IF، وهذا الأسلوب يطلق عليه الاستقبال السوبر هترودايني؛ (اُنظر شكل جهاز استقبال).

تدخل الإشارة المرتدة من الهدف عن طريق الهوائي، والمفتاح مزدوج الاتجاه[5] Duplexer إلى مكبر الترددات العالية منخفض الضوضاء. عندما تكون الضوضاء الخارجية منخفضة نسبيّاً، فإن الضوضاء المتولدة في مراحل الاستقبال الأولى، هي التي تحدد حساسية جهاز الاستقبال. بعد تكبير الإشارة إلى المستوى المناسب تصل إلى دائرة المازج، الذي يستخدم التردد المنتج من المذبذب المحلى لتخفيض التردد العالي RF إلى التردد البينيIF، الذي عادة ما يكون 30 أو 60 ميجاهرتز.

عند التردد البيني يمكن تحقيق معامل تكبير أكبر، ولذلك يتم تكبير الإشارة في مرحلة أو أكثر من مكبرات التردد البيني؛ بعد ذلك يتم استنتاج إشارة التعديل، النبضات، بواسطة الكاشف Detector، وتكبيرها في مكبر الترددات المرئية، مكبر الفيديو، Video Amplifier إلى المستوى المناسب لتشغيل وحدات البيان.

أهم ما يؤثر في جودة الاستقبال، الضوضاء المتولدة في المراحل الأولى[6] من جهاز الاستقبال، ولذلك يتم بذل الكثير من العناية عند تصميم دوائر هذه المراحل لتقليل الضوضاء إلى أدنى حد ممكن، مع عزل الضوضاء المتولدة في وحدات المازج أو المذبذب المحلي، بواسطة استخدام المرشحات المناسبة؛ كما يؤثر في جودة الاستقبال، أيضاً، ثبات معامل التكبير بالنسبة للمكونات الترددية لطيف الإشارة المستقبلة، وبما أن الحيز الترددي لمكبر التردد العاليRF واسع نسبيّاً فإن مكبر التردد البيني في جهاز الاستقبال يعد هو العامل الحاكم فيما يطلق عليه "الاستجابة الترددية" Frequency response لجهاز الاستقبال، ولذلك يجب أن تحظى مكبرات الترددات البينية بعناية فائقة عند تصميمها للحصول على أفضل استجابة ترددية ممكنة.

2. التداخل

أجهزة الاستقبال الحساسة تكون عرضة دائماً لتأثر أدائها سواء من تداخل عناصر مشعة، تعمل في المنطقة نفسها، أو من تداخل معادٍ مقصود Jamming. إن تأثير التداخل يسبب عدم وضوح اكتشاف الأهداف، أو استنتاج مدلولاتها، نتيجة لوجود إشارات خارجية دخيلة مع الإشارة المرتدة من الهدف، تجعل من المستحيل على عامل تشغيل جهاز الرادار، الحكم السليم، والقراءة الواضحة لمدى الهدف، أو وضعه الزاوي وسرعته. أما إذا وصلت قيمة إشارة التداخل إلى الحد الذي يصل بدوائر الاستقبال إلى حالة التشبع Saturation، فإنها لن تستشعر الإشارات المرتدة من الهدف – الأضعف نسبيّاً ـ وهذا يؤدي إلى فشل جهاز الرادار في تأدية مهمته.

النتائج المدمرة للتداخل سواء كان من تأثيرات صديقة، أو معادية، أدت إلى اهتمام مصممي أجهزة الاستقبال الرادارية بدوائر الوقاية والحماية من التداخل؛ الوقاية من التداخلات الصديقة تتم باستخدام دوائر ترشيح، محددة المواصفات؛ لأن مواصفات الموجات الصديقة المتداخلة معلومة مسبقاً. أما الوقاية من التداخلات المعادية، فهي أمر أصعب بكثير، ويطلق علي الدوائر الإلكترونية التي تحمي جهاز الرادار من تداخل العدو "الإجراءات المضادة للإجراءات الإلكترونية المضادة "Electronic counter counter measures ويرمز لها بالمختصر ECCM. تصميم هذه الدوائر هو أحد فروع العلوم الإلكترونية الخاصة ويندرج تحت هندسة الحرب الإلكترونية.

3. الضوضاء الداخلية

إذا لم تكن هناك ضوضاء متولدة في جهاز الاستقبال، لكان من الممكن اكتشاف أي إشارة مرتدة مهما ضعفت قيمتها، وذلك بتوفير معامل التكبير المناسب؛ هذه الفكرة النظرية، لا يمكن تحقيقها عمليّاً نتيجة لوجود الضوضاء الداخلية في كل جهاز استقبال، وهذه الضوضاء تزداد قيمتها مع ازدياد معامل التكبير، وتؤدي إلى طمس الإشارات الضعيفة تماماً. للضوضاء الداخلية أسباب عديدة أهمها ما يلي:

أ. الضوضاء الحرارية

الإلكترونات عند أي درجة حرارة خلاف الصفر المطلق، تكون في حالة حركة عشوائية دائمة، هذه الحركة داخل أي موصل درجة حرارته المطلقة T، تولد قدرة ضوضاء قيمتها العظمى هي:

KTh.max = KTBn

حيث K ثابت بولتزمان، وBn الحيز الترددي الذي تم قياس مستوى الضوضاء خلاله؛ هذه النوعية من الضوضاء، لا تتوقف على التردد ضمن حيز الترددات، ولهذا السبب يطلق عليها، أيضاً، "الضوضاء البيضاء" White noise حيث إن الضوء الأبيض يتكون من جميع ترددات الطيف المرئي، ويطلق عليها، أيضاً، اسم " ضوضاء جونسون " Johnson noise.

ب. ضوضاء الانبعاث Shot noise

يتم انبعاث الإلكترونات من مهبط أي صمام، أو مشع أي ترانزيستور، على فترات زمنية عشوائية، ووصول هذه الإلكترونات العشوائية إلى القطب المجمع، تسبب تيار ضوضاء عشوائي، يطلق عليه ضوضاء الانبعاث وقيمته المتوسطة هي:

حيث e هي شحنة الإلكترون، و I متوسط التيار المستمر، وBn الحيز الترددي للضوضاء؛ ويحدث هذا النوع من الضوضاء في الصمامات المفرغة، والصمامات الغازية، والكلايسترون، والماجنترون، والترانزيستور المختلفة.

ج. ضوضاء أشباه الموصلات Semi - conductor noise

بالإضافة إلى الضوضاء الحرارية، وضوضاء الانبعاث، يوجد نوع آخر من الضوضاء تتميز به المكونات الإلكترونية المصنوعة من أشباه الموصلات، وهو يوجد عند الترددات المنخفضة نسبيّاً، وكثافة طيفه الترددي تتناسب عكسيّاً مع التردد؛ يطلق على هذه الضوضاء" ضوضاء فليكر" flicker noise.


   

 

[1] رادارات الموجة المستمرة تتميز عادة بالقدرة المنخفضة

[2] الديسيبل وحدة لوغاريتمية للتعبير عن معامل التكبير حيث يعبر عن النسبة بين قيمة إشارة الخرج وقيمة إشارة الدخل بالديسبيل

[3] هو النسبة بين قيمة إشارة خرج جهاز الاستقبال إلى قيمة الإشارة عند دخل الجهاز، ويتم تعريفها عند نسبة محددة للإشارة المفيدة إلى الضوضاء

[4] الحيز الديناميكي لجهاز الاستقبال، هو النسبة بين أكبر إشارة يمكن للجهاز التعامل السليم معها، (بدون أن يحدث تشبع لجهاز الاستقبال)، إلى اقل إشارة يمكنه اكتشافها

[5] المفتاح المزدوج الاتجاه يعمل على عزل جهاز الاستقبال الحساس عند توصيل القدرة العالية من المرسل إلى الهوائي، ويعزل جهاز الإرسال عند توصيل القدرة المنخفضة للإشارات المرتدة إلى وحدات جهاز الاستقبال

[6] الضوضاء المولدة في المراحل الأولى تتضاعف قيمتها من خلال مراحل التكبير المختلفة

[7] في أي لحظة يوجد حوالي 1800 عاصفة رعدية في مناطق مختلفة من العالم تسبب أكثر من 100 صاعقة كهربية كل ثانية

[8] تستخدم تقنيات تعتمد على صمام الموجة المسافرة - مكبر الموجة العكسية backward - wave  - الكلايستزون - المكبر البارامترى - الميزر maser ، الصمام الثلاثي منخفض الضوضاء

[9] تنتقل الذبذبات الكهربية خلال أسلاك وكوابل يطلق عليها خطوط التوصيل، ومواصفتها ترتبط بتردد الذبذبات، فإذا وصلنا إلى حيز الموجات متناهية القصر يصبح  مناسبا اختفاء الموصل الداخلي، ويصبح خط التوصيل عبارة عن دليل موجي Wave guide

[10] الكرة الفراغية المحيطة بهوائي جهاز الرادار تكافئ زاوية فراغية مجسمة قيمتها 4  ؟   بالتقدير الدائري

المبحث الثاني

المكونات العامة لجهاز الرادار

4. الرقم الضوضائي لجهاز الاستقبال Noise figure



جهاز الاستقبال المثالي، لا يضيف أي ضوضاء إلى الإشارة، التي يتم تكبيرها، و لكن كل المستقبلات العملية تولد أنواعاً مختلفة من الضوضاء، التي تؤثر سلبيّاً على عملية الاستقبال؛ لتمييز أجهزة الاستقبال تبعاً لقيمة ضوضائها الداخلية، تم استخدام المصطلح الخاص "رقم الضوضاء لجهاز الاستقبال " Noise figure، ويعرف الرقم الضوضائي F بالعلاقة الآتية:

حيث Sin قيمة قدرة الإشارة المفيدة عند مدخل جهاز الاستقبال، وNin قيمة قدرة الضوضاء عند مدخل جهاز الاستقبال، وSout قيمة قدرة الإشارة المفيدة عند مخرج جهاز الاستقبال، وNout قيمة قدرة الضوضاء عند مخرج جهاز الاستقبال؛ كما يمكن تعريف الرقم الضوضائيF بالصياغة الآتية :

حيث G هو معامل كسب جهاز الاستقبال.

قدرة الضوضاء عند مخرج الجهاز، هي عبارة عن قدرة الضوضاء عند مدخل الجهاز بعد تكبيرها بمعامل التكبير G، مضافاً إليها قيمة إضافية من الضوضاء المولدة محليّاً داخل دوائر الاستقبال المختلفة أي أن:

تحددت درجة الحرارة المطلقة T لتكون 290 درجة، وذلك لاستخدام مقياس موحد للحكم على طبيعة أجهزة الاستقبال المختلفة.

5. الرقم الضوضائي لمراحل التكبير المتكررة

نفترض أن مرحلة التكبير الأولى لها رقم ضوضاء F1، ومعامل تكبير G1، والمرحلة الثانيةF2، G2، و الثالثة F3، G3، و هكذا المرحلة النونية Fn، Gn ، ويكون الرقم الضوضائي لجميع المراحل مجتمعة معرفاً بالعلاقة الرياضية الآتية:

6. الضوضاء الخارجية External Noise

عند الموجات متناهية القصر، يقل مستوى الضوضاء الخارجية نسبيّاً، وترتبط حساسية جهاز الاستقبال الراداري أساساً بالضوضاء الداخلية، وإذا كانت مراحل التكبير الأولي في جهاز الاستقبال الراداري مصممة بحيث تكون منخفضة الضوضاء الداخلية، فإن حساسية الجهاز تتأثر بمصادر الضوضاء الآتية:

أ. الضوضاء الفراغية، ومصدرها المجرات من خارج الغلاف الجوي للكرة الأرضية، وهذا النوع من الضوضاء ينخفض مع زيادة التردد، وهي ضوضاء مؤثرة بدرجة ملحوظة في الرادارات التي تعمل في حيز التردد العالي جدّاً VHF، وفوق العالي UHF، ولكن تقل اعتباراً من الحيز L ؛ هذه الضوضاء تؤثر بشدة في أداء جهاز الرادار، ولكن هناك استخدام خاص يعتمد أساساً على هذه الإشارات الواردة من الفضاء الخارجي، هذا الاستخدام هو للأغراض الفلكية، ومتابعة الأجسام الفضائية.

ب. ضوضاء الامتصاص الجوي Atmospheric Absorption Noise

من نظريات الديناميكا الحرارية Thermodynamics نعلم أن أي جسم طبيعي يمتص طاقة ما، يلزم أن يشع نسبة منها، وهذا مبدأ طبيعي مرتبط بمبدأ بقاء الطاقة؛ بتطبيق هذا المبدأ على الجو المحيط بجهاز الرادار نجد الآتي:

(1) نفترض أن درجة حرارة الجو المحيط بجهاز الرادار هي Ta، فتكون الضوضاء المنتشرة في هذه المنطقة هي KTa Bn، وبعد مرورها خلال طبقة الجو معانية من فقد كلي معامله L، تكون قيمة الضوضاء المتبقية قيمتها:

(2) قيمة الضوضاء التي امتصتها طبقة الغلاف الجوي هي الفارق بين القيمتين

وهذه هي قيمة ضوضاء الامتصاص الجوي التي تشعها طبقات الغلاف الجوي، وتؤثر في جهاز الاستقبال الراداري، كجزء من الضوضاء الخارجية.

(3) الضوضاء الجوية، وهي تختلف عن ضوضاء الامتصاص الجوي، وهي ناتجة من العواصف الرعدية[7] ، وتأثير هذه الضوضاء واضح عند الحيزات الرادارية المنخفضة، وينعدم في الحيزات التي يزيد ترددها على الترددات فوق العالية.

(4) الضوضاء الشمسية، حيث تعد الشمس مصدراً قويّاً للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي تختلف شدته مع اختلاف الوقت، وتتزايد الضوضاء الشمسية طرديّاً مع مربع التردد.

7. مكبر الترددات العالية Radio Frequency Amplifier

يظهر في الرسم الوظائفي لجهاز الاستقبال السوبرهتروداينى أن أول وحدة تلي الهوائي، الطرف الأمامي لجهاز الاستقبال، هي وحدة مكبر ترددات عالية؛ هذا ليس قاعدة عامة؛ لأن كثيراً من المصممين يميلون إلى الاستغناء عن هذا المكبر، نظراً للضوضاء الداخلية المتولدة فيه، والتي تؤثر في أداء باقي جهاز الاستقبال، ولكن مع التقدم العلمي الحالي وظهور تقنيات جديدة[8] لإنتاج مكبرات منخفضة الضوضاء، بدأ مرة أخري الاعتماد على المكبر كطرف أمامي لجهاز الاستقبال .

الفيصل في الحكم على مكبر التردد العالي، هو رقمه الضوضائي، مع الاعتبار أنه يلزم أن يكون له معامل تكبير محسوس، لتتغلب الإشارة المفيدة على الضوضاء الداخلية للمراحل التالية للمكبر، كما يجب أن يكون متين التصميم حتى يتحمل أي جزء من الطاقة العالية للمرسل قد تتسرب إليه.

توجد أنواع عديدة من مكبرات الترددات العالية أهمها

أ. مكبر التردد العالي ذو الصمام الثلاثي Triode RF Amplifier

على الرغم من أن الصمامات الثلاثية مرتفعة الضوضاء الذاتية، إلا أنه يتم تصميم المكبر بحيث يتحسن رقم الضوضاء ومعامل التكبير، مع انخفاض التردد، ويصبح هذا النوع من المكبرات هو المفضل عند الترددات الرادارية المنخفضة.

ب. مكبرات صمام الموجة المسافرة والكلايسترون

يمكن تصميم هذه المكبرات برقم ضوضاء منخفض، حوالي 3 ديسبيل في الحيز الترددي S وأكبر بقليل من 4 ديسبيل في الحيز X.

8. المازج البلوري Crystal Mixer

كثير من أجهزة استقبال الرادار، التي تستغني عن مكبر التردد العالي، كأول مرحلة للاستقبال، تستخدم بدلاً منه مازجاً بلّوريّاً؛ الرقم الضوضائي لمازج بلوري جيد تكوّن من 7 إلى 10 ديسبيل تقريباً، على امتداد حيز الترددات الرادارية، وهذا الرقم يعد مقبولاً في الحالات التي يكون مطلوب فيها بساطة التصميم. المازج يقوم بمزج تردد الإشارة المستقبلة المرتدة من الهدف مع التردد المنتج محليّاً، ليكون الفارق بينهما ثابتاً، ويساوي التردد البيني. يتحدد حسن أداء المازج البلوري بمعاملين أساسين:

أ. معامل الفقد عند تحويل التردد LC، وهو عبارة عن نسبة قدرة الإشارة المفيدة إلى قدرة الإشارة بعد تحويلها إلى التردد البيني؛ هذا المعامل يعبر عن فعالية المازج البلوري، والمازج المثالي هو الذي يكون معامله يساوي الواحد الصحيح، صفر ديسبيل. أما بالنسبة للمازج الفعلي فقيمة المعامل له تكون في حدود 6 ديسبيل.

ب. الضوضاء الحرارية للبلورة tr، وهي معرفة على أنها النسبة بين قدرة الضوضاء عند التردد البيني إلى قدرة الضوضاء المتولدة من مقاومة مكافئة مثالية، أي أن:

حيث FC هو رقم ضوضاء البلورة، وGC معامل كسب التحويل.

ويكون رقم ضوضاء البللورة FC = tr LC

النسبة tr تزيد مع انخفاض التردد، وهي ترتفع جدّاً في حيز الترددات السمعية.

9. مكبر التردد البيني IF Amplifier

يجب أن يوفر مكبر التردد البيني معامل تكبير كافٍ، ومدى تكبير ديناميكي مناسب يلائم الاختلاف المتوقع بين قيم الإشارات المرتدة من الأهداف البعيدة والقريبة. يتم اختيار التردد البيني بناء علي بعض العوامل المتعارضة، فالتردد البيني يجب أن يكون كبيراً بالمقارنة مع حيز الإشارة الترددي، كما أنه، أيضاً، مطلوب قيمة عالية للتردد البيني، حتى يستخدم مكونات صغيرة في تصنيعه، وارتفاع التردد البيني، أيضاً، يؤدي إلى ارتفاع رقم الضوضاء للمكبر. وعموماً فإن معظم الترددات البينية المستخدمة في أجهزة الرادار هي 30 و60 ميجاهرتز.

مواصفات منحني المرور، منحنى التكبير ـ التردد، لمكبر التردد البيني، تعد مهمة جدّاً؛ لأنها تشكل استجابة المكبر بصفة عامة للتردد، حيث إن ذلك يعظم نسبة الإشارة المفيدة إلى الضوضاء؛ يتكون مكبر التردد البيني عادة من عدة مراحل، ويتم تخطيط شكل منحنى المرور Pass band، إما ليتطابق في كل مراحل التكبير أو ليكمل منحنى كل مرحلة منحنى المراحل الأخرى.

أ. المبينات

هدف المبين هو إظهار المعلومات المحتواة في الإشارة المرتدة من الهدف، في صورة تناسب قدرات عامل التشغيل؛ يوصل المبين عادة إلى خرج مكبر الترددات المرئية. وإذا كان معدل تدفق البيانات المتوقع أعلى كثيراً من قدرة استيعاب عامل التشغيل، فيمكن استخدام معالج رقمي للبيانات كوسيط بين مكبر الترددات المرئية، والمبين، إذ يقوم معالج البيانات بعملية المعالجة، والاستنتاج، وتركيز المعلومات، ثم إظهار، فقط، المعلومات النهائية على شاشة المبين بالصورة التي يمكن لعامل التشغيل التعامل معها.

أكثر صور مبينات الرادار، هي شاشة أنبوبة أشعة المهبط Cathode Ray tube في صوره المختلفة، سواء كانت، مبين للإحداثيات الكارتيزية A-Scope أو مبين، إحداثيات قطبية (PPI Scope)، وهناك أنواع أخرى من المبينات مثل المبين السمعي الشائع في الاستخدام في رادارات مراقبة التحركات، ومراقبة حركة المرور، إذ تتناسب حدة الصوت الصادر من السماعات مع سرعة الجسم المتحرك؛ بعض الرادارات الأخرى تستخدم وسائل بيان رقمية متصلة بالحاسب الآلي مباشرة، وهذه الوسائل الرقمية تظهر مباشرة مدلولات الهدف من إحداثيات ومواقع زاوية وسرعة وإشارة تمييز، بعض الرادارات البسيطة البدائية تستخدم مصابيح بيان ضوئية مباشرة، ولكن معظم الرادارات الحديثة تستخدم بالإضافة إلى وسائل البيان الفورية، وسائل تسجيل صوتي، وضوئي، تسمح بإعادة تقييم الموقف في وقت لاحق، أو دراسة الإجراءات التي تمت في مواجهة موقف جوي معين، وكذلك للتدريب.

معظم الرادارات تعمل من خلال شبكة متكاملة للاكتشاف والإنذار والمتابعة للأهداف، وتكون قيادة هذه الشبكة مركزية. وحتى تنجح هذه القيادة في اتخاذ القرار السليم في المواقف المختلفة، يجب أن توجد أمام العاملين فيها صورة الموقف الجوي الموجود على شاشة كل جهاز رادار في شبكة الكشف والتتبع. فيما مضى، كان يتم نقل الصورة من كل جهاز رادار إلى مركز القيادة، بواسطة الرسائل الشفوية، المتبادلة بين عمال مهرة، مدربين جيداً، سواء في موقع جهاز الرادار، أو أمام شاشات خاصة للعرض في مراكز القيادة، وكانت تتوقف سرعة الأداء، وسلامة قرار مركز القيادة على سرعة أداء العمال المسئولين عن عملية النقل ودقتهم. أما في الوقت الحالي، ومع تطور علوم واستخدامات الحاسب الآلي، فتحولت عناصر القيادة إلى القيادة الآلية، التي تستخدم الحاسب الآلي بصورة مكثفة، إذ يتم نقل البيانات الناتجة من جهاز الرادار عبر وصلات خاصة لنقل المعلومات، إلى الحاسب المركزي الموجود في مركز القيادة، الذي يتلقى في الوقت نفسه بيانات جميع الرادارات المكونة للشبكة، ويعالج هذه البيانات، ويحللها، ويربط بين الأهداف الوارد بياناتها من كل رادار، ويوقعها على شاشة كبيرة بعد تمييزها، وتوضيح مدلولات كل هدف، وينقل صورة من الموقف النهائي إلى كل الأماكن، التي قد يكون لها دور في اتخاذ رد الفعل بصورة أو أخرى.

ثالثاً: الهوائي Antenna

وظيفة الهوائي الراداري، هي العمل وسيطاً بين الانتشار الموجي في الفراغ، والانتشار الموجي في خطوط التوصيل أو الأدلة الموجية[9]، فهي أثناء الإرسال، تركز الطاقة المشعة من خلال نموذج إشعاعي ذي شكل محدد، في اتجاه معين في الفضاء، وخلال الاستقبال، يقوم الهوائي بجمع الطاقة المرتدة من الهدف، و يوصلها إلى أول مراحل جهاز الاستقبال؛ أي أن هوائي جهاز الرادار يلعب دوراً مزدوجاً، ويظهر ذلك واضحاً في صياغة المعادلة الرادارية من خلال المعامل Gt، كسب الهوائي أثناء الإرسال، والمعامل AC، المساحة الفعالة للهوائي أثناء الاستقبال، ويرتبط المعاملان معاً طبقاً للمعادلة الرياضية:

من المعادلة نستنتج، أنه للحصول على معامل كسب كبير من الهوائي، يلزم أن تكون مساحة السطح الفعالة كبيرة، أيضاً. مساحة سطح فعال كبيرة تؤدي إلى تشكيل النموذج الإشعاعي الضيق، الذي لا يمكن الاستغناء عنه عند قياس الموقع الزاوي للهدف، أو في الحالات التي تتطلب التمييز بين الأهداف المتقاربة. ترتبط مساحة السطح الفعالة بالتردد، حيث إنه عند الترددات العالية يمكن الحصول على هوائيات ذات معامل كسب عالي، ونموذج إشعاعي ضيق، بينما يكون هذا الأمر في غاية الصعوبة عند الموجات القصيرة Short waves.

يختلف شكل الهوائي المستخدم مع جهاز الرادار عن الهوائي المستخدم لأغراض الاتصالات. هوائي الرادار يجب أن ينتج نموذجاً إشعاعيّاً له خواص اتجاهيه، ويمكن تحريكه في الفضاء المحيط لتفتيش قطاع المسئولية، بينما معظم هوائيات الاتصالات تشع بانتظام في جميع الاتجاهات، أو مصممة لتحقيق الاتصال المحدد بين نقطتين Point – to – Point communication . في أوائل ظهور أجهزة الرادار استخدمت هوائيات مكونة من صفوف من المشعات والعاكسات، في الحيز الترددي العالي جدّاً وفوق العالي، ولكن مع التقدم، وعمل الرادارات في حيزات ترددية أعلى، بدأ استخدام الهوائيات ذات العاكس على شكل قطع مكافئ Parabolic reflector.

1. معامل الكسب الموجه Directive Gain

معامل الكسب هو تعبير عن مقدرة الهوائي على تركيز الطاقة في اتجاه معين. ويوجد تعريفان مختلفان ومرتبطان مع بعضهما البعض لمعامل الكسب، أحدهما هو معامل الكسب الموجّه، والآخر هو معامل الكسب للقدرة. الأول يطلق عليه أحياناً "الاتجاهية" Directivity، بينما الآخر يطلق عليه "الكسب" Gain. معامل الكسب الموجه يعبر عن شكل النموذج الإشعاعي للهوائي، وهو يعرّف على أنه النسبة بين شدة أقصى إشعاع إلى شدة الإشعاع المتوسطة؛ حيث إن شدة الإشعاع المتوسطة هي القدرة المشعة خلال وحدة الزاوية المجسمة في الاتجاه المعرف للزاوية q، (زاوية في المستوى الأفقي)، والزاوية j، (زاوية في المستوى الرأسي)، ويرمز لها بالرمز ( j, q) P (القدرة P كدالة في المتغيرات q ,  j)، يطلق على الرسم البياني الذي يوضح العلاقة بين المتغير P والزاوية q  "النموذج الإشعاعي للهوائي في المستوى الأفقي" (اُنظر شكل النموذج الإشعاعي)، والعلاقة بين P والزاوية q "النموذج الإشعاعي للهوائي في المستوى الرأسي"؛ الفص الإشعاعي الرئيس main radiation lobe يرتكز حول الاتجاه صفر درجة، وتظهر إلى جواره الفصوص الجانبية، ثم يظهر بعد ذلك حول الاتجاه 180 درجة الفص الإشعاعي الخلفيBack lobe .

متوسط شدة الإشعاع خلال زاوية فراغية قيمتها "2ط[10]"  بالتقدير الدائري radians ، تساوي الطاقة الكلية المشعة مقسومة على (4ط)، وعلى هذا الأساس يكون معامل الكسب الموجه Gd مكافئاً للتعريف التالي:

يعرف المعامل B على أنه مساحة مقطع النموذج الإشعاعي؛ وهذه المساحة تساوي تقريباً حاصل الضرب ؛ حيث هي الزاوية بين النقط التي تنخفض فيها القدرة المشعة إلى نصف قيمتها العظمى في المستوى الأفقي، (اُنظر شكل زاوية في المستوى الأفقي)، jB وهي الزاوية نفسها في المستوى الرأسي، ويصبح معامل الكسب الاتجاهي GD في حالة قياس الزوايا بالتقدير الدائري كالآتي:

وبالتقدير الستيني كالآتي:

2. معامل الكسب للقدرة Power Gain

تعريف معامل الكسب الموجه، يعبر أساساً عن شكل النموذج الإشعاعي، ويتجاهل الطاقة المفقودة نتيجة التحول الحراري، سواء في مقاومة خطوط التوصيل، أو الحركة العشوائية للإلكترونات؛ أما معامل الكسب للقدرة الذي يرمز له بالرمز G، فإنه يراعي تأثير كميات الطاقة المفقودة التي تؤثر على فعالية الهوائي، وبصفة عامة يعرف على أنه نسبة شدة الطاقة العظمى المشعة من الهوائي موضع الدراسة، وبين شدة الطاقة المشعة من هوائي مثالي غير موجّه، مع مراعاة تغذية كلا الهوائيين بالقدرة نفسها. هذا التعريف هو التعريف الواجب استخدامه في المعادلة الرادارية؛ لأنه يتضمن تقييماً للقدرة المفقودة نتيجة لاستخدام الهوائي، وكما سبق فإن معامل الكسب الموجه، الذي تزيد قيمته دائماً على قيمة معامل كسب القدرة، يستخدم عند دراسة شكل النموذج الإشعاعي، وعند دراسة قدرة التمييز بين الأهداف. معامل فعالية الإشعاع هو النسبة بين معامل كسب القدرة، ومعامل الكسب الموجّه، أي أن:

3. مساحة سطح الهوائي الفعالة Effective Aperture

هو تعريف مهم لأحد مواصفات الهوائي التي ترتبط مع معامل الكسب، وهو يعد مقياساً للمساحة الفعالة للهوائي التي تواجه الأشعة الساقطة عليه؛ معامل الكسب G والمساحة الفعالة Ae لهوائي مثالي ترتبطان بالعلاقة الآتية:

حيث l هو الطول الموجي، وA المساحة الطبيعية للهوائي، وPa معامل فعالية مساحة الهوائي.

المبحث الثالث

أنواع الرادارات وخواصّها

أولاً: الرادار ثنائي الأبعاد Radar 2- D

أكثر أنواع أجهزة الرادار المستخدمة، هو رادار البحث الأفقي ثنائي الأبعاد. (اُنظر جدول أنواع واستخدامات بعض الرادارات)؛ بصفة عامة تستخدم هذه الرادارات نموذجاً إشعاعيّاً مروحي الشكل في المستوى الرأسي، وتحركه أفقيّاً لتغطية الفراغ المحيط بالرادار، سرعة الدوران في المستوى الأفقي تتراوح من 5 إلى 15 دورة في الدقيقة، وتعمل معظمها في الحيزات الترددية UHF, L , S.

استمر استخدام الرادار ثنائي الأبعاد كرادار رئيسي لسنوات طويلة، ولكن بدأت عمليات استبداله بالرادارات ثلاثية الأبعاد radars 3-D، وخاصة في الاستخدامات العسكرية التي تحتاج إلى توفير معلومات دقيقة عن ارتفاع الأهداف، وخاصة في المواقف ذات الكثافة العالية للحركة الجويةDense air traffic. استخدام رادار تقليدي لقياس الارتفاع ضمن شبكة الإنذار والكشف ثنائية الأبعاد، لا يكفي متطلبات الحرب الجوية الحديثة، حيث إن معدل معلومات الارتفاع من هذا الرادار، لا تتناسب مع كثافة استخدام الطائرات.

في مجال المراقبة الجوية المدنية، تستخدم أحياناً منارة رادارية ثنائية الأبعاد Radar beacon ليستقبل الرادار معلومات الارتفاع، المرسلة من أجهزة الطائرة تحت المراقبة، ليستكمل بها المعلومات المتوافرة منه كرادار ثنائي، ولكن هذا الحل يستلزم أن تكون الطائرة المدنية، مجهزة بمجيب يرد على نبضات المنارة، بمعلومات الارتفاع.

أحد المهام الرئيسة لرادارات البحث والمراقبة ـ ثنائية وثلاثية الأبعاد ـ هي تحديد سرعة طيران الهدف بالنسبة لسطح الأرض، وتستخدم هذه المعلومة المهمة في المجال العسكري لتمييز الأهداف، وتقييم التهديد، وتخصيص السلاح المناسب للتعامل مع الهدف، والتنبؤ بالموقع المستقبلي للهدف، وتقييم نجاح عملية التدمير. أما في المجال المدني، فهي تستخدم في التحكم في الحركة الجوية، والتحذير من احتمالات الحوادث، والتحكم في أعمال الاقتراب السليم.

المواصفات الفنية للرادارات العسكرية تكون أكثر تعقيداً، نظراً لتعاملها مع طائرات لها سرعة أعلى بكثير من سرعة طيران الطائرات المدنية، قد تصل إلى أكثر من ضعف سرعة الصوت، ولها قدرات عالية على المناورات الحادة، بالإضافة إلى رغبة قائد الطائرة المدنية على التعاون مع أجهزة المراقبة الأرضية، عكس تماماً ما يحاوله قائد الطائرة العسكرية المهاجمة.

يعتمد تحديد معدل البحث، أو معدل المسح Scan rate، للرادار الثنائي أو الثلاثي على عاملين رئيسين، أولهما الوقت المتيسر لتحديد مسار دقيق للهدف، وثانيهما عدد النبضات المرتدة من الهدف التي تكفي لتحديد موقع الهدف بدقة أثناء دورة مسح واحدة.

يتأثر العامل الأول بجميع مواصفات نظام الكشف الراداري بالكامل، بما في ذلك خواص حركة الهدف ذاته من حجم، وأبعاد، وسرعة، وعجلة تسارعية، واتجاه حركة، ومقدرة على المناورة.

العامل الثاني يرتبط أساساً بنسبة الإشارة المفيدة، إلى إشارات التداخل المختلفة، عند مستقبل جهاز الرادارSignal - to - noise ratio ، وكذلك بإمكانات إلغاء الإشارات القوية المرتدة من الظواهر الأرضية، الجبال -التلال ـ المنشآت ـ الأشجار، ومن الظواهر المناخية، الأمطار ـ البرد ـ الجليد ـ العواصف الرملية …، ولهذا الغرض تزود أجهزة الرادار بدوائر خاصة، يطلق عليها دوائر "اكتشاف الأهداف المتحركة" Moving Target Detector، ويعرف بالاختصار MTD وبدون هذه الدوائر يستحيل عمل أجهزة الرادار في العديد من المناطق الحيوية، وخاصة رادارات الطيران المدني التي عادة ما تعمل على خطوط اقتراب داخل المدن، وتحيط بها العديد من المنشآت.

تحتاج دائرة اكتشاف الأهداف المتحركة إلى 16 ـ20 نبضة مرتدة من الهدف في كل دورة بحث، لتؤدي وظيفتها بنجاح؛ هذا العدد الكبير نسبيّاً من النبضات لا يتوافق مع أسلوب عمل الرادارات ثلاثية الأبعاد، التي ترصد الفراغ رأسيّاً، باستخدام شعاع يتحرك إلكترونيّاً، لكل وضع زاوية أفقية، يتحرك شعاع دقيق رأسيّاً ليغطي القطاع الرأسي من خلال 5 ـ 19 وضعية مختلفة؛ أما بالنسبة للرادارات الثلاثية التي تستخدم مجموعة من الأشعة الرأسية مختلفة الزوايا الرأسية، لتغطية قطاع العمل الرأسي في الوقت نفسه، فيجب أن تزود بدائرة كاملة لاكتشاف الأهداف المتحركة للعمل مع كل شعاع رأسي، وهذا يعني ارتفاع تكلفة جهاز الرادار وزيادة حجمه.

الفكرة الأساسية لعمل دائرة اكتشاف الأهداف المتحركة، هي تقسيم منطقة مسؤولية جهاز الرادار Radar coverage، إلى عدد كبير من الخلايا الصغيرة، إحداثيات هذه الخلايا هي: مدى الهدف - زاويته الأفقية - سرعته، وانتخاب الأهداف التي تقع في خلايا معينة، ومقارنتها بالأهداف، وإشارات التداخل، في الخلابة التي تجاورها[1].

ثانياً: الرادار ثلاثي الأبعاد

يقوم الرادار ثلاثي الأبعاد، بتحديد وقياس ارتفاع الهدف، إضافة إلى زاويته الأفقية، وبعده المباشر عن جهاز الرادار  Slant range(اُنظر شكل الإحداثيات الثلاثية للهدف)، حيث R المدى المباشرSlant range، و b الزاوية الأفقية، و a الزاوية الرأسية، وh ارتفاع الهدف؛ ويمكن حساب ارتفاع الهدف h باستخدام المدى المباشر وزاوية الارتفاع كالآتي:

h = R sina

يتم حاليّاً، في معظم الاستخدامات العسكرية، إحلال الرادارات ثلاثية الأبعاد محل الرادارات ثنائية الأبعاد، نظراً لضرورة توافر معلومة ارتفاع الهدف، لنجاح التعامل معه؛ ويزيد مدى الكشف لهذه الرادارات عادة على 500 كم. (اُنظر جدول أنواع واستخدامات بعض الرادارات)

يُغطَّى قطاع العمل أفقيّاً بإدارة الهوائيات ميكانيكيّاً خلال قطاع العمل، الذي يصل في أغلب الأحوال إلى 360°. أما قطاع العمل الرأسي، فيُغطَّى إما بواسطة عدد من النماذج الإشعاعية الرأسية في الوقت نفسه، أو بنموذج إشعاعي ضيق يتحرك لتغطية القطاع الرأسي. الرادارات الحديثة، تستخدم الهوائيات المصفوفة المسطحة، ذات الفصوص الجانبية منخفضة المستوى، وتتراوح سرعة دوران الهوائي في المستوى الأفقي من 5 إلى 6 دورات في الدقيقة الواحدة.

توجد تقنيتان رئيستان لقياس ارتفاع الأهداف:

1. نموذج إشعاعي ضيق (اُنظر شكل التفتيش القلمي) من النوع الذي يطلق عليه "شعاع قلمي"، يغطي القطاع الرأسي بالحركة الإلكترونية إلى أعلى وإلى أسفل، خلال قطاع المسئولية، ويمكن تحريك النموذج الإشعاعي حركة غير منتظمة ارتباطا بحركة الهدف.

2. استخدام مجموعة من النماذج الإشعاعية، (اُنظر شكل مجموعة نماذج إشعاعية)، تغطي قطاع العمل الرأسي في الوقت نفسه، وتتحرك معاً أفقيّاً لتغطية قطاع المسئولية بالكامل.

لكل نوع من أنواع الرادارات ثلاثية الأبعاد مزايا وعيوب، وفيما يلي وصف موجز للمزايا والعيوب:

1. الرادار ثلاثي الأبعاد:

الذي يستخدم نموذجاً إشعاعيّاً مروحي الشكل لإرساله، وله زاوية ارتفاع رأسية تصل حتى "20 ـ30" درجة، (اُنظر شكل النموذج المروحي والنماذج المتعددة)، ويستقبل من خلال "6-12" نموذجاً إشعاعيّاً رأسيّاً متداخلاً، تعمل في الوقت نفسه؛ تنتج النماذج المتعددة من هوائي الاستقبال، بوضع مجموعة من المشعات البوقية horn radiators المثبتة أمام العاكس الرئيس للهوائي، مثل حالة الرادار AN/TPS – 43E، أو تكوين الأشعة بطريقة مرتبطة بالتردد، وزاوية الطور للموجات المرسلة مثل رادار Martello، أو إنتاجها بطريقة رقمية كما في الرادارات الحديثة. في جميع الأحوال يتم قياس زاوية ارتفاع الهدف بمقارنة سعة الإشارات المستقبلة من خلال النماذج الإشعاعية المتجاورة.

أ. أهم مميزات هذا الأسلوب هي

(1) معدل عال لتدفق المعلومات عن الأهداف؛ لأن النماذج الإشعاعية تغطي قطاع المسؤولية بالكامل طوال الوقت.

(2) هذا الأسلوب يناسب استخدام دوائر اكتشاف الأهداف المتحركة MTD.

(3) يتم تصميم دائرة MTD منفصلة لكل نموذج إشعاعي على حدة، لتتواءم مع الأهداف الثابتة، والتداخلات غير المرغوب فيها، المؤثرة على كل إشعاع على حدة.

(4) لا يؤثر اختلاف مستوى الطاقة المرتدة من الهدف، على دقة قياس الارتفاع.

ب. أهم عيوب هذا الأسلوب هي

(1) صعوبة تصميم نماذج إشعاعية ذات أشكال محددة من عاكس هوائي واحد.

(2) مستوى عالي للفصوص الجانبية مما يعرض الرادار للتأثر نتيجة للتداخلات الطبيعة، أو الاصطناعية، الإعاقة الإلكترونية.

(3) ارتباط دقة قياس الارتفاع بثبات شكل النماذج الإشعاعية وثبات اتجاه مركزها.

(4) التكلفة العالية.

(5) فقد الكثير من الطاقة نظراً لتوزيع طاقة الإرسال على حيز زاوي متسع طوال الوقت، لا يرتبط مع مواقع وجود الأهداف في هذا القطاع.

2. الرادار ثلاثي الأبعاد

الذي يستخدم نموذجاً إشعاعيّاً في المستوى الرأسي ذو زاوية دقيقة، ويتحرك إلكترونيّاً ليغطي قطاع المسئولية الرأسي، بينما الهوائي ككل يدور أفقيّاً، ليغطي قطاع المسؤولية الأفقي. التحكم في الشعاع الرأسي يتم إما عن طريق التحكم في زاوية الطور للموجة الرادارية، مثل الرادار AN/TPS – 59 أو ترددها مثل الرادار AN/TPS –32، تقدير زاوية ارتفاع الهدف بتقدير الزاوية التي تتجه إليها قمة الشعاع.

أ. أهم مميزات هذا الأسلوب

(1) أفضل استخدام لكسب الهوائي، وبالتالي للقدرة المتاحة.

(2) لا تأثير للانعكاسات من الظواهر الأرضية، نظراً لانخفاض مستوى الفصوص الجانبية للنموذج الإشعاعي.

(3) انخفاض المطالب الفنية لجهاز الاستقبال، الأمر الذي يقلل التكلفة.

(4) دقة عالية في قياس زاوية الارتفاع، ومن ثم تقدير ارتفاع الهدف.

ب. أهم العيوب

(1) تحريك الهوائي بناء على التردد يعرض جهاز الرادار لإمكانية مهاجمته بالإعاقة الإلكترونية المركزة بالغة التأثير Spot Jamming.

(2) هذا الأسلوب يجعل جهاز الرادار حسّاساً لتغير قيمة الإشارة المرتدة من الهدف.

ثالثاً: رادار اكتشاف الأهداف المتحركة

وظيفيا، هذه النوعية من الرادارات تختص باكتشاف الأهداف، وتمييزها وسط خلفيات من الانعكاسات غير المرغوب فيها، والتي تعمل على إخفاء الهدف، والفكرة المستخدمة لتحقيق ذلك هي استغلال اختلاف تردد الإشارة المرتدة نتيجة تأثير دوبلر، الذي يحدث عندما تكون هناك حركة قطرية نسبية بين الهدف، والأجسام العاكسة الأخرى.

هناك بعض الاعتبارات، التي تميز رادارات اكتشاف الأهداف المتحركة، أولها أنها تستخدم تردداً تكراريّاً للنبضات منخفض نسبيّاً، حتى لا يحدث أي خطأ عند حساب المدى[2]، وثاني هذه الاعتبارات حدوث ما يطلق عليه ظاهرة السرعة العمياء blind speeds، وهى سرعة الأهداف التي تقع بالقرب من السرعة القطرية للأهداف التي يناظر التردد المرتد منها، مضاعفات تردد تكرار النبضات، الأهداف ذات السرعة العمياء لا تظهر على شاشة الرادار، مع كونها أهدافاً متحركة وليست ثابتة.

تعتمد كفاءة أداء رادارات اكتشاف الأهداف المتحركة، على ثبات مواصفات جهاز الرادار من نبضة إلى أخرى Pulse - to - pulse stability وأهم المواصفات المؤثرة على الثبات، ومن ثم الأداء هي:

1. ثبات تردد المرسل     ft

2. ثبات تردد الاستقبال   fr

3. ثبات عرض النبضة   t

4.  ثبات زمن التكرار    T

5. ثبات سعة النبضات A

6. ثبات زاوية الطور D

رابعاً: رادار الموجة المستمرة CW Radars

1. تأثير "دوبلر"

يكتشف الرادار وجود الأهداف، ويحدد مواقعها في الفضاء بإرسال طاقة كهرومغناطيسية، ويقوم بمراقبة صدى أو انعكاس هذه الطاقة. الرادار النبضي يرسل دفعات من الطاقة الكهرومغناطيسية في أزمنة قليلة جدّاً "نبضات"، ثم ينتظر انعكاسها من على أسطح الأهداف، ويحدد الصدى وجود الهدف، وتحدد لحظة استقبال الصدى مدى الهدف؛ ويتم الفصل بين عملية إرسال الطاقة الكبيرة، واستقبال الطاقة الواهية المرتدة من الهدف بالتنسيق الزمني بين فترات الإرسال وفترات الاستقبال.

إذا أمكن فصل الإشارة المستقبلة الضعيفة عن الإشارة المرسلة القوية، فلا داعي لاستخدام الأسلوب النبضي، ويمكن استخدام الإرسال المستمر؛ أي أن مرسل الرادار يرسل موجات كهرومغناطيسية مستمرة Continuous Wave CW، وتعتمد عملية الفصل على التغير الذي يطرأ على الموجة نتيجة وجود سرعة نسبية بين الهدف، وجهاز الرادار، ويطلق عليه تأثير دوبلر.

من المعلوم في مجال البصريات والصوتيات، أنه إذا كان أي من مصدر الذبذبات أو مركز مراقبة الذبذبات في حالة حركة، يحدث تغير في تردد الذبذبات الأصلي، والشيء نفسه يحدث بالنسبة لانتشار الموجات الرادارية، الطبيعة المشتركة للموجات؛ هذه الظاهرة هي الفكرة الأساسية لتصميم رادارات الموجة المستمرة.

إذا كانت R هي المسافة بين جهاز الرادار والهدف، فإن عدد الموجات n الكاملة التي تغطي المسافة بين الهدف والرادار ذهاباً وإياباً هي:

وحيث إن كل موجة كاملة تمثل تغيراً في زاوية طور الموجة يساوي ، فإنالتغير الكامل

في زاوية الطور j هو:

وإذا كان الهدف في حالة حركة بالنسبة لجهاز الرادار فإن R ,j تكونان في حالة تغير مستمر. تغير الزاوية j بالنسبة للزمن يمثل "السرعة الزاوية" w، وهو في هذه الحالة عبارة عن السرعة الزاوية الدوبلرية wd، وحيث إن السرعة الزاوية  تعرف من العلاقة

فإن تردد دوبلر، التغير في التردد الناتج عن تأثير دوبلر،

حيث f0 هو تردد الموجة المرسلة

وC سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية = 3 × 10 8 متر/ث.

من العلاقات السابقة، يتضح أن تردد الموجة المرسلة يتغير نتيجة حركة الهدف، أي أنه إذا كان تردد الموجة المرسلة fo فإن تردد الموجة المستقبلة يكون fo ± fd وهذا الاختلاف يتيح فصل موجات الإرسال عن موجات الاستقبال، كما أنه يوفر معلومات مهمة جدا تميز الأهداف المتحركة عن الأهداف الثابتة، وكذلك توفر معلومة يمكن منها استنتاج سرعة الهدف؛ تستخدم هذه الظاهرة في معظم الرادارات الحديثة، وخاصة في الرادارات المحمولة جوّاً المختصة بتوجيه أسلحة الطائرة أو بالمراقبة والتصوير الأرضي.

(اُنظر شكل رسم لرادار موجة مستمر)؛ المرسل يولد ذبذبات مستمرة، غير معدلة، ترددها f0، ويقوم الهوائي بإشعاعها في الفضاء المحيط به؛ جزء من الطاقة المرسلة يرتطم بسطح الهدف، ويرتد في اتجاه جهاز الرادار،إذ يقوم الهوائي بتجميع الطاقة المرتدة.

إذا كان الهدف في حالة حركة بسرعة vr بالنسبة لجهاز الرادار، فإن تردد الإشارات المستقبلة سيتغير بقيمة تردد دوبلر fd أي أن:

fr = fo ± fd

حيث fr هو تردد الإشارة المستقبلة؛ fo تردد الإشارة المرسلة و ± fd التغير في التردد المرسل؛ الإشارة الموجبة تعبر عن حالة الهدف الذي يتحرك مقترباً من جهاز الرادار، والإشارة السالبة تعبر عن حالة الهدف الذي يتحرك مبتعداً عن الهدف.

المازح أو الكاشف يقارن بين تردد عينة من الإشارة المرسلة، وتردد الإشارة المستقبلة، ويستنتج قيمة تردد دوبلر وإشارته؛ تكبر الموجة الجديدة التي ترددها ± fd في وحدة التكبير، إلى المستوى الذي يلائم عمل المبين؛ المبين قد يكون سماعة تعطي صفيراً، تتناسب حدته مع تردد دوبلر، أو قد يكون جهازاً لقياس التردد، تعرف بواسطته قيمة تردد دوبلر بدقة مناسبة[3].

الرسم الوظائفي السابق يعبر عن جهاز رادار بسيط، يمكن زيادة مقدرته على استقبال إشارات أضعف، رفع حساسيته، باستخدام الاستقبال السوبر هترودايني، الذي يتيح إمكانية الحصول على معاملات تكبير أكبر، ومقدرة أدق على التوليف، وعلى عزل موجات الإرسال عن موجات الاستقبال. (اُنظر شكل رادار موجة مستمرة)

جهاز رادار الموجة المستمرة، لا يوفر معلومة تدل على مدى الأهداف المكتشفة، ولذلك تم تصميم رادار موجة مستمرة، معدلة تردديّاً Frequency modulated Cw، إذ يتغير تردد الموجة المستمرة بصفة دورية مع الزمن. (اُنظر شكل تغير تردد المرسل)؛ الشكل البياني، الخط المستمر يوضح الموجة المرسلة، بينما الخط المتقطع يوضح تغير تردد الموجة المستقبلة، (اُنظر شكل العلاقة الزمنية لتردد الإيقاع) beat frequency الناتج من مزج عينة من الإشارة المرسلة، مع الإشارة المستقبلة، حيث إن الفارق بين الترددين يكون ثابتاً بالنسبة للهدف الثابت، ويساوي fb؛ هذه القيمة تنعدم عند لحظات انقلاب اتجاه تغير التردد مع الزمن؛ معدل تكرار تردد الإيقاع يعبر عن مسافة الهدف من جهاز الرادار، هذا النوع من الرادار يستخدم كمقياس للارتفاع Altimeter، إذ يوفر للطيار معلومة تعبر عن ارتفاع الطائرة باستمرار عن سطح الأرض.

2. رادار دوبلر النبضي Pulsed Doppler Radar

تغير تردد الموجة الرادارية نتيجة للحركة النسبية بين الهدف والرادار، يمكن استخدامه لتمييز الأهداف المتحركة من الأهداف الثابتة في الرادارات النبضية، ورادارات الموجة المستمرة، ولكن يمكن أن يثار السؤال التالي: لماذا يجب زيادة درجة تعقيد الرادار النبضي، بالتعامل مع تغيرات التردد، لتمييز الأهداف المتحركة، علماً بأن الرادار النبضي يحدد مدى الهدف ووضعه الزاوي من نبضة إلى أخرى، وبذلك يتم الحكم على تحرك الهدف إذا تغيرت هذه المعلومات؟ وهذا حقيقي إذا كان الهدف من استغلال المعلومات المتاحة من تغير التردد هو فقط اكتشاف الأهداف المتحركة فقط، ولكن هذه المعلومات تفيد، أيضاً، في اكتشاف الأهداف المتحركة في وجود صدى مرتد من الأهداف الثابتة، تزيد قيمته كثيراً عن الإشارات المرتدة من الأهداف، وهذه المهمة لا يمكن تحقيقها بواسطة الرادار النبضي العادي.

تردد الإشارات المرتدة من الأهداف الثابتة لا يحدث لها أي اختلاف، بينما يتغير تردد تلك المرتدة من هدف متحرك بسرعة v بتردد دوبلر حيث

حيث » تردد الموجة المرسلة؛ رادار دوبلر النبضي يعتمد في تنفيذ مهامه على المبدأ نفسه المستخدم في رادار اكتشاف الأهداف المتحركة MTI، ولكن مصطلح "رادار اكتشاف الأهداف المتحركة " يستخدم للدلالة على نوعية من الرادارات التي تعتني تماماً بالتحديد الواضح للمدى unambiguous range، ويأتي قياس التردد في المرتبة الثانية Ambiguous Frequency measurement وهذا يؤدي إلى ظهور السرعات العمياء في حيز السرعات المنوط بجهاز الرادار اكتشافها، بينما رادار دوبلر النبضي يهتم في المقام الأول بالقياس الواضح للسرعة Unambiguous Frequency shift measurent وهذا يقضى على ظاهرة السرعات العمياء، ويأتي في المقام الثاني وضوح قياس المدى.

(اُنظر شكل رادار اكتشاف الأهداف المتحركة)، وهو يتكون من وحدة إرسال، ووحدة استقبال، ووحدة بيان، والهوائيات اللازمة للإرسال والاستقبال. بصفة عامة يمكن تحويل رادار الموجة المستمرة إلى رادار نبضي، (اُنظر رادار دوبلر نبضي)، وذلك بتزويده بمكبر ذي قدرة عالية، ومعدل نبضي، يتولي تشغيل وإيقاف مكبر القدرة، طبقاً لمواقيت محددة، فينتج نبضات من الذبذبات ذات التردد العالي؛ هذا الرادار يختلف عن الرادار النبضي العادي في كون جزء من الإشارة المرسلة، يذهب إلى وحدة الاستقبال، ليكون الإشارة المرجعية التي تقارن بها الإشارة المرتدة، ومن هذه المقارنة يتم استنتاج الاختلاف في تردد الموجة المرسلة، وهو الاختلاف الناتج عن وجود حركة نسبية بين الهدف والرادار.

يتميز رادار دوبلر النبضي بصفة أو أكثر من الصفات الآتية

1. مجموعة من بوابات المسافة range gates، ومجموعة من مرشحات لترددات دوبلر.

2. دائر إرسال تستخدم صمام كلايسترون كمكبر، نظراً لثبات تردده.

3. تردد تكرار نبضي عالٍ نسبيّاً لتجنب السرعات العمياء، وفي المقابل قد يحدث عدم وضوح في قياس مدى الأهداف.

عدم وضوح عملية قياس مدى الأهداف الناتجة عن زيادة معدل تكرار النبضات في رادار دوبلر النبضي، يمكن معالجته بتغيير معدل التكرار من قطار نبضي لآخر، فإذا كان مدى الهدف غير واضح بالنسبة لمعدل التكرار الأول، فمن المؤكد أنه سيكون واضحاً بالنسبة لمعدل التكرار الثاني.

رادار اكتشاف الأهداف المتحركة ذو الموجة المستمرة، يستخدم هوائيين أحدهما للإرسال، والثاني للاستقبال، كما يجب أن يظل جهاز الاستقبال عاملاً دائماً، ولا يتوقف عن العمل حتى في فترات الإرسال، وهذا يؤدي إلى إمكانية تعرض جهاز الاستقبال للتلف، من تأثير تسرب القدرة العالية للإرسال إلى دوائر الاستقبال الحساسة، أو تصنيع جهاز الاستقبال بمواصفات خاصة مما يرفع من تكلفة جهاز الرادار كثيراً. في المقابل رادار دوبلر النبضي يستخدم هوائيّاً واحداً للإرسال والاستقبال، ويتم عزل جهاز الاستقبال أثناء فترات الإرسال لحمايته، ولكن قياس الاختلاف في التردد، والاستفادة من المعلومات المرتبطة بذلك يستدعي استخدام دوائر إلكترونية ذات درجة أعلي من التعقيد.

3. اكتشاف الأهداف المتحركة من فوق منصة متحركة

عندما يعمل جهاز الرادار من فوق منصة متحركة مثل الطائرة أو السفينة، فإن اكتشاف الأهداف المتحركة، والتمييز بينها وبين الأهداف الثابتة يصبح أكثر صعوبة، حيث إنه من وجهة نظر جهاز الرادار تكون الأهداف الأرضية الثابتة متحركة بالنسبة لجهاز الرادار، بسرعة تساوي سرعة جهاز الرادار بالنسبة لسطح الأرض، وحيث إن سرعة الطائرة أو السفينة ليست ثابتة فإن سرعة الأهداف الأرضية الثابتة، تكون متغيرة هي الأخرى بالنسبة للرادار.

لتجنب الانعكاسات الضارة من الظواهر الأرضية الثابتة المختلفة يلزم استخدام مرشحات خاصة، تلغي الأهداف التي تتحرك بالنسبة للرادار المحمول بسرعة معينة؛ هذا الأسلوب قد يؤتي نتائج مرضية، إذا كان الرادار محمولاً على سطح سفينة، ويراقب طائرات تتحرك على ارتفاع منخفض، حيث أن تردد دوبلر للطائرات يختلف اختلافاً كبيراً عن تردد دوبلر لسطح البحر بالنسبة للسفينة، الفارق بين السرعة النسبية للطائرة وسطح البحر، وكلاهما مقاس بالنسبة لسرعة السفينة، فارق كبير يؤدي إلى اختلاف كبير في ترددات دوبلر؛ العكس ليس بسيطاً حيث إن الفرق بين سرعة السفينة، وسرعة سطح البحر بالنسبة للطائرة ليس كبيراً، وتردد دوبلر الناتج من كليهما سيكون متقارباً.

لتغلب على هذه المشكلة، التي تواجه الرادارات المحمولة، جوّاً سواء كانت رادارات للبحث والإنذار، مثل رادارات الأواكس الشهيرة، التي من مهامها اكتشاف الطائرات المعادية، التي تطير على ارتفاعات منخفضة، أو كانت رادارات لقيادة الأسلحة المحمولة جوّاً، أو رادارات توجيه الصواريخ المحمولة جوّاً؛ جميع هذه الرادارات المذكورة، مطلوب منها اكتشاف الأهداف المتحركة، والتمييز بينها وبين الأهداف الثابتة، التي تكون خلفية المشهد الراداري، والتي تتحرك بسرعة نسبية كبيرة، سرعتها النسبية تساوي سرعة الطائرة التي تحمل الرادار؛ للتغلب على هذه المشكلة، تولد إشارة محلية من مذبذب محلي يكون ترددها fac مساوياً لتردد دوبلر، الذي ينتج من انعكاس الموجات الرادارية، من على سطح الخلفية الرادارية، التي تتحرك بسرعة نسبية تساوي السرعة النسبية للطائرة حاملة الرادار؛ هذا التردد يقارن مع تردد الإشارات المرتدة من جهاز الرادار لإلغاء الترددات المطابقة له، ويبقى فقط الترددات الناتجة من أهداف تتحرك بسرعات مخالفة للسرعة النسبية للخلفية،

المبحث الثالث

أنواع الرادارات وخواصّها



 


 





 
 

المبحث الثالث

أنواع الرادارات وخواصّها



خامسا: رادارات خاصة

1. الرادار الملليمتري

يقع تردد الرادار الملليمتري، في الحيز الترددي من 30 إلى 300 جيجاهرتز[4]  وهذا يناظر حيز الطول الموجي من 1 إلى 10 مم؛ هذا الحيز يقع أعلى من حيز الموجات المتناهية القصر، وأدنى من حيز الموجات الكهروبصرية.

تتميز الرادارات العاملة في هذا الحيز، بمقدرة أعلى في التمييز الزاوي، مقارنة بالرادارات التي تعمل في الحيزات الأقل تردداً، كما أن لها القدرة على النفاذ من خلال الأتربة العالقة في الجو، والأدخنة، وبعض الأبخرة، مقارنة بالأشعة دون الحمراء الأعلى تردداً.

العيب الرئيس للعمل في الحيز الملليمتري، هو قصر مدى الكشف لهذه الرادارات، نظراً للتوهين الكبير، الذي تعاني منه الموجات الملليمترية أثناء انتشارها في طبقات الجو السفلي؛ (اُنظر جدول توهين الموجات الملليمترية)، يوضح نسب الفقد التي تعاني منها الموجات الملليمترية، ويلاحظ من الجدول ارتفاع معامل التوهين للموجات الملليمترية مع زيادة ترددها.

مما سبق يتضح أن أهم الظواهر التي تتحكم في استخدام الرادارات الملليمترية، هو التوهين الذي تتعرض له الموجات الرادارية أثناء انتشارها، (اُنظر شكل توهين الموجات الملليمترية)، من المنحني نلاحظ أنه في حيز الترددات الملليمترية، توجد ترددات معينة يصلح العمل عندها، نظراً للانخفاض النسبي لمعامل التوهين أثناء الانتشار خلال الغلاف الجوي السفلي، ويطلق علي هذه الحيزات المناسبة "نوافذ العمل" operation windows، وهي موجودة حول الترددات 35 – 94 – 140 – 220 جيجاهرتز.

إضافة إلى ميزة التمييز الزاوي العالية للرادارات الملليمترية، يؤدي ارتفاع التردد إلى إمكانية استخدام مكونات صغيرة الحجم، وخفيفة الوزن، وتحقق الأداء المطلوب، فعلي سبيل المثال يمكن استخدام هوائي قطر العاكس فيه 6 بوصات، عند التردد 35 جيجاهرتز، للحصول على نموذج إشعاعي زاويته 1.5 درجة، ومثل هذا الرادار مناسب لاستخدامه كعنصر استشعار مركب في رأس صاروخ، قادر على تتبع الأهداف؛ هذا الأداء لا يمكن الحصول عليه عند ترددات أقل.

تستخدم الرادارات الملليمترية بصفة أساسية لتوجيه الأسلحة والصواريخ، في الحالات التي يكون مدى التوجيه لا يتعدى (15 – 20) كم، مع استخدام قدرة الإرسال التي تناسب معاملات التوهين العالية، التي تتعرض لها الموجات الملليمترية، فإنه لتحقيق مدى اكتشاف 10 أميال بحرية بواسطة رادار ملليمتري يعمل عند التردد 35 جيجاهرتز، يجب تصميمه ليكون مدي اكتشافه 12 ميل بحري في حالة إهمال التوهين الجوي، وإذا كان الرادار يعمل عند التردد 140 جيجاهرتز فيجب تصميمه ليكون مدى اكتشافه 45 ميلاً بحريّاً.

2. الرادار ثنائي الموقع Bistatic Radar

الرادار ثنائي الموقع، هو جهاز رادار تكون وحدة إرساله في موقع، يبعد عن وحدة استقباله، ومن أمثلة هذه النوعية من الرادارات، رادار توجيه الصواريخ نصف الإيجابية Semi - active guidance. في هذا النظام يتم إضاءة الهدف، بواسطة رادار تتبع معين، ويستقبل جهاز استقبال راداري خاص مركب في رأس الصاروخ الموجة المرتدة من الهدف، ويقوم باستخلاص المعلومات الضرورية لتوجيه الصاروخ، ولا يوجد أي قيد على موقع رادار إضاءة الهدف، أو المستقبل الموجود في رأس الصاروخ، سوى توافر خط الرؤية المباشرة بين الهدف وبين كل منهما على حدة. استخدام الرادار ثنائي الموقع في التوجيه نصف الإيجابي، جعل من الممكن الاستغناء عن وضع المرسل الراداري، ثقيل الوزن، في رأس الصاروخ، بما يمثل عبئاً إضافيّاً على محركات دفع الصاروخ، وكذلك وفراً في تكلفة الصاروخ، لأن جميع المعدات المركبة على متن الصاروخ تدمر مع انفجار الصاروخ.

من مميزات استخدام الرادار ثنائي الموقع، أيضاً، تجنب تسرب القدرة العالية من وحدة الإرسال إلى وحدة الاستقبال في حالة عملها من موقع واحد، والاضطرار إلى استخدام حلول مكلفة لعزل المرسل والمستقبل، وخاصة في حالة استخدام رادار موجة مستمرة أو رادار له فترات إرسال طويلة نسبيّاً.

تعد أهم ميزة لاستخدام الرادار ثنائي الموقع، مقاومته للأعمال الإلكترونية المضادة، الإعاقة الإلكترونية، حيث إن القوات المعادية قادرة على استقبال الإشعاع الناتج من جهاز الإرسال الراداري الصديق، واستخدام إمكانات إلكترونية خاصة لتحديد موقعه، والتردد الذي يستخدمه، ثم يستخدم هذه المعلومات لتوجيه طاقة كهرومغناطيسية بقدرات عالية، إلى موقع الرادار، في هذه الحالة موقع الإرسال فقط ، بغرض الإقلال من درجة أداء وحدة استقبال جهاز الرادار، لا يمكن للعدو اكتشاف موقع جهاز الاستقبال؛ لأنه لا يصدر عنه إشعاع كهرومغناطيسي؛ نتيجة لعدم وجود جهاز الاستقبال في نفس موقع جهاز الإرسال، فإنه لا يتأثر بتداخل العدو ويظل يعمل بدرجة الكفاءة نفسها.

المشكلة الرئيسة التي تواجه الرادار ثنائي الموقع، هي أسلوب تحقيق التزامن بين عمل المرسل والمستقبل[5].  وليتم ذلك، يجب توصيل نبضة التزامن، المنتجة في وحدة التزامن الموجودة في جهاز الإرسال، إلى جهاز الاستقبال البعيد، ويمكن أن يتم ذلك بواسطة وصلة لنقل المعلومات، مع إضافة تأخير زمني مناسب لنبضة التزامن قبل أن تؤدي عملها في جهاز الإرسال؛ هذا التأخير الزمني المناسب يخصص لتعويض الزمن الذي تستغرقه نبضة التزامن للانتشار من موقع الإرسال إلى موقع الاستقبال.

3. رادار كشف ما وراء الأفق Over - the - Horizon (OTH ) Radar

يتيح رادار كشف ما وراء الأفق احتمال اكتشاف أهداف سطحية، أو قرب سطح الأرض، يصل مداها من 3000 إلى 4000 كم، وهو مدى يزيد على عشرة أضعاف المدى الطبيعي للرادارات العاملة في حيز الموجات متناهية القصر. ورادارات كشف ما وراء الأفق التي تستخدم الموجات السماوية Sky wave تنظر إلى الأهداف، بالطريقة نفسها التي ينظر بها الرادار المحمول جوّاً إلى أهدافه، وهذا يجعل من العسير للأهداف الاختفاء خلف الظواهر الأرضية، بالطيران على ارتفاعات منخفضة، ولذلك فهي مناسبة جدّاً لتحقيق أغراض الإنذار المبكر ضد الهجمات الجوية أو الهجمات الصاروخية، والعمل على تدميرها مبكراً وبعيداً عن المناطق الحيوية.

تعمل هذه النوعية من الرادارات عند الترددات العالية (3ـ30) ميجاهرتز[6] و يوجد نوعان من هذا الرادار:

أ. النوع الأول يستخدم الموجات السماوية، (اُنظر شكل انتشار الموجات السماوية)، ويعتمد على ظاهرة انكسار Refraction الموجات الكهرومغنطيسية، أثناء اختراقها طبقات الجو المختلفة، و تكرار الانكسار حتى تتعدى زاوية سقوطها الزاوية الحرجة، فتنعكس مرة أخرى في اتجاه سطح الأرض، وتصطدم أثناء المسار الهابط بسطح الهدف، فتنعكس مرة أخرى متخذة المسار نفسه، عائدة إلى موقع جهاز الرادار؛ هذا النوع يحقق مدى اكتشاف يبدأ من 1000 كم حتى 4000 كم؛ المنطقة الواقعة بين جهاز الرادار، ونقطة تبعد حتى 1000 كم، لا يمكن للرادار اكتشاف أي أهداف فيها، ويطلق عليها المنطقة "العمياء " Blind zone.

ب. النوع الثاني يستخدم الموجات السطحية، ويعتمد على ظاهرة حيود، انحراف، الموجات الكهرومغناطيسية، أي اتخاذها مساراً منحنياً بدلاً من الانتشار في خطوط مستقيمة؛ هذا الانحناء يؤدي إلى تتبع الموجة الرادارية لانحناء سطح الأرض، واحتمال اكتشاف أهداف لا يوجد بينها وبين جهاز الرادار، خط رؤية مباشرة؛ يصل أقصى مدى اكتشاف لهذا النوع من 200 إلى 400 كم، ويمكن أن يستغل لتغطية جزء من المنطقة العمياء لرادار الموجات السماوية.

الأداء غير العادي، ومدى الكشف الكبير، لرادار الموجة السماوية، يجعله راداراً أساسيّاً وحيويّاً في نظام الإنذار، لأي دولة يهمها أن توفر زمن إنذار كبير، وفرصة كبيرة لتدمير أي هجوم يستخدم الصواريخ بعيدة المدى خارج حدودها؛ أداء هذا الرادار يرتبط كثيراً بطبيعة طبقات الإيونوسفير، الذي يتكون من عدة طبقات مشحونة كهربيّاً، ويبدأ وجودها اعتباراً من ارتفاع 60 كم من سطح الأرض وحتى 350 كم منه، وتختلف كثافة الإلكترونات الحرة من طبقة لأخرى اختلافاً كبيراً، كما أن هذه الكثافة تختلف، أيضاً، طبقاً للوقت ليلاً أو نهاراً، وصيفاً أو شتاءً، وتتأثر كثيراً بالنشاط الشمسي؛ الطبقة الأكثر ارتفاعاً، تميز بالرمزf2 وارتفاعها من 250 إلى 350 كم، وتكون درجة تأينها قيمة عظمى خلال ساعات النهار، وكثافة الإلكترونات ليلاً، تكفي لعمل الرادار، ولكن باستخدام تردد أكثر انخفاضاً؛ يتم تحديد منطقة المسؤولية لرادار كشف ما وراء الأفق، بدراسة الظروف الطبيعية لطبقة الإيونوسفير، وتردد الموجة الرادارية، والمسار الهندسي للشعاع الساقط، وزوايا الشعاع الراداري الأفقية والرأسية. العمل في حيز الترددات العالية HF يتطلب حجماً ضخماً للهوائيات، وفي الوقت نفسه، يكون معامل كسب الهوائي صغيراً، مع زيادة في طاقة الضوضاء الخارجية. وحيث إن الهدف من هذا الرادار هو تحقيق مدى اكتشاف بعيد جدّاً، فإنه يلزم استخدام مرسل له قدرة عالية جدّاً.

4. الرادار ذو الهوائي المصفوف

الرادار ذو الهوائي المصفوف هو صاحب افضل أداء في الرادارات الحديثة، وتكلفته أعلى تكلفة بين أنواع أجهزة الرادارالأخرى، وعلى هذا الأساس يجب دائماً المقارنة بين الأداء المطلوب، وتكلفة هذا الأداء، عند دراسة الرادار المناسب وتحديده لكل طبيعة استخدام.

بصفة عامة، فإن الرادار ذو الهوائي المصفوف، يلبي متطلبات يصعب الوفاء بها باستخدام أي تقنية أخرى؛ وهي موجودة بثلاث صور رئيسة:

أ. الهوائيات المصفوفة العملاقة[7] وتستخدم لاكتشاف، وتتبع، وتحديد نقطة الارتطام للصواريخ البالستية بعيدة المدى، ولتتبع سفن الفضاء والأقمار الصناعية.

ب. الهوائيات المصفوفة ذات الحجم التكتيكي، أو الحجم المتوسط، وتستخدم لتخصيص الأهداف، والتتبع، وإضاءة الأهداف، ضمن أنظمة توجيه الصواريخ السطحية المضادة للطائرات Surface to air missile، وكذلك ضمن نظم الرادارات التي تستخدم لاكتشاف وتحديد مواقع مصادر النيران المعادية، الرادارTpQ-36 والرادار TPQ-37.

ج. الهوائيات المصفوفة ذات الحجم المحدود - صف واحد من العناصر أحياناً - وتستخدم عادة لغرض تحديد الارتفاع ضمن نظام الرادار ثلاثي الأبعاد.

نظم الأسلحة التي تحتاج لتتبع العديد من الأهداف في اللحظة نفسها، مجال حرج، ويحتاج إلى استخدام الهوائيات المصفوفة، التي يمكنها تلبية هذا المطلب من خلال مساحة سطحية واحدة، مقارنة بعدد كبير من رادارات التتبع لتنفيذ المهمة نفسها، وتنفذ التتبع بدقة أعلى من رادار التتبع أثناء البحث TWS. الرادار ذو الهوائي المصفوف، يستطيع تغيير زمن إضاءة الهدف Dwell time بما يتناسب مع خطورة الهدف، فيزيد فترة بقاء الشعاع الراداري موجهاً إلى الأهداف الأكثر قرباً، والأشد خطراً، ويقلل من فترة تعرض النموذج الإشعاعي للأهداف الأبعد مدى، والأقل خطراً، ويجنب تعرض الشعاع تماماً للأهداف التي تأكد انعدام أهميتها، وبذلك يكون هناك ترشيد لاستخدام الطاقة المتاحة لجهاز الرادار؛ بأسلوب التحكم نفسه، بواسطة الحاسب الآلي، يمكن توزيع وقت الرادار على تنفيذ مهام مختلفة، من بحث، وتخصيص، وتتبع، وإضاءة للأهداف، وهي وظائف يحتاج الرادار فيها لشكل معين للنموذج الإشعاعي يناسب طبيعة المهمة، وهذا المطلب يستحيل تحقيقه باستخدام الهوائيات التقليدية. أما باستخدام الهوائي المصفوف، واستخدام حاسب آلي للتحكم في زاوية طور الإشارات المغذاة إلى العناصر المختلفة للهوائي، فإنه يمكن في توقيتات معينة، تكوين نموذج إشعاعي أو أكثر، متحدة أو مختلفة الشكل.

[1] دائرة اكتشاف الأهداف المتحركة للرادار ASR- 9   تقسم منطقة العمل إلى 365.000 خلية مسافة-زاوية أفقية (كل 16/1 ميل وكل 4/3 درجة)؛ كل من هذه الخلايا تقسم إلى ثماني خلابا للسرعة ليكون المجموع الكلى للخلايا التي تتعامل معها الدائرة 2.920.000 خلية

[2] الخطأ في تقدير المدى، يحدث عند وصول النبضة المرتدة من الهدف، بعد انطلاق نبضة الإرسال التالية، وينشأ الخطأ نتيجة بدء حساب الزمن المنقضي حتى ارتداد النبضة من بدء انطلاق النبضة الثانية، بدلا من النبضة الأولى المسببة للارتداد فعلا؛ كلما انخفض تردد تكرار النبضات قل احتمال حدوث هذا الخطأ

[3] إذا كانت طائرة تتحرك بسرعة 600 عقدة بالنسبة لجهاز رادار يعمل بطول موجي 10 سم فإن تردد دوبلر الناتج يساوى 6180 ذبذبة في الثانية الواحدة

[4] الجيجاهرتز يساوى 10 6 هرتز

[5] في الرادار التقليدي تستخدم نبضات التزامن الضيقة المنتجة في وحدة التزامن لتحقيق التزامن المباشر بين عمل المرسل والمستقبل

[6] الميجاهرتز يساوى 10 6  هرتز

[7] مصفوفة الرادار Cobra Dane   قطرها 95 قدم وتشمل 15,260 عنصرا إيجابيا

جدول توهين الموجات الملليمترية التوهين نتيجة المطر 4مم/ساعة[ديسبيل] التوهين الجوي [ديسبيل] التردد [جيجاهرتز] 2 0.2 10 6 0.5 16 11 1 35 34 4 94 48 16 140

المبحث الرابع

التداخل والتشويش

أولاُ: التداخل غير المرغوب فيه

تدل كلمة "تشويش" على عملية شغل الذهن، بالتعامل مع العديد من الأمور في وقت واحد، وبدرجات متفاوتة من الأهمية، وهو ما قد يصرف الانتباه عن حدث مهم، أو يجهد الذهن، فلا يستطيع أن يوفر العناية الكافية للأمور التي يحتاجها. الوظيفة الرئيسة لجهاز الرادار هي اكتشاف الأهداف واستخراج المعلومات المرتبطة بها، وأي فعل يمنع أو يقلل من كفاءة جهاز الرادار في تنفيذ هذه المهمة، يعد تداخلاً، وتشويش غير مرغوب فيه. هذا التداخل إما أن يكون غير مخطط، أي أنه يتم طبقاً لطبيعة البيئة والظروف المحيطة بجهاز الرادار، وإما أن يكون مخططاً، أي أنه توجد جهة أو شخص ما يعمل على منع الرادار من القيام بوظيفته بالتداخل في أدائه.

تشمل التداخلات والتشويش المؤثر على أجهزة الرادار، الانعكاسات المرتدة لجهاز الاستقبال من الأشجار والتجمعات النباتية، الجبال، المنشآت المختلفة وسطح البحر، كما تشمل، أيضاً، الانعكاسات من الغيوم خلال العواصف، والأمطار، والظواهر المناخية، كالانفجارات الشمسية والعواصف الرعدية؛ التداخلات أو التشويش يرتبط بطبيعة وظيفة الرادار، فعلى سبيل المثال، الانعكاسات من سطح الأرض تمثل تداخلاً لرادار الإنذار المحمول جواً، بينما يعد سطح الأرض هو الهدف بالنسبة لرادار رسم الخرائط المحمول جوّاً، وكذلك الانعكاسات من الظواهر المناخية المختلفة، هي بمثابة التداخل والتشويش على أداء معظم الرادارات، ولكنها هي الهدف المقصود بالنسبة للرادارات المستخدمة للتنبؤ بأحوال الطقس.

هناك نوع آخر من أنواع التداخل، ينتج عن الانعكاسات المرتدة من الرقائق المعدنية، المصنعة عادة من مواد خفيفة، مثل الألومنيوم، والتي تلقيها الطائرات المعادية، لإرباك أجهزة الرادار الصديقة؛ وقد يحدث التداخل، أيضاً، نتيجة دخول إشارات كهرومغناطيسية لا علاقة لها بالإشارة المرتدة بعد انعكاسها من على سطح الهدف؛ هذه الإشارات قد تكون ناتجة عن أجهزة مشعة صديقة قريبة من جهاز الرادار بقدر، يجعل بينهما تأثيراً متبادلاً، أو قد تكون ناتجة عن عمل معادٍ مقصود.

انعكاسات التداخل، قد تنشأ عن جسم صغير يقال له "جسيم نقطة"، وهو صغير بدرجة أنه يقع بكامله داخل اتساع النموذج الإشعاعي، ومن أمثلة ذلك انعكاس الأشعة من خزان مياه مرتفع أو برج إضاءة، ويمكن أن تنشأ التداخلات من أجسام مركبة، وهي التداخلات الأكثر انتشاراً، ومن أمثلتها التداخلات الأرضية، أو تداخلات سطح الماء، أو الانعكاسات من الرقائق المعدنية، وهي تتكون من العديد من الجسيمات العاكسة المتجاورة الواقعة معاً داخل حيز تغطية النموذج الإشعاعي للرادار، وهي تحد إلى درجة كبيرة من إمكانات الرادار في اكتشاف الأهداف. التخلص من آثار هذه الانعكاسات غير المرغوب فيها، يشغل نسبة كبيرة من المجهود المبذول عند تصميم أي جهاز رادار، وكذلك عند التخطيط لاختيار موقعه وارتباطه كجزء ضمن شبكة نظام الإنذار.

الفارق الرئيسي بين التداخل، التشويش، والضوضاء، هو أن الأخيرة ذات طبيعة متغيرة، فتأثيرها على جهاز الرادار يختلف من نبضة إلى أخرى، ومن دورة بحث إلى أخرى، بينما الأولى فتأثيرها شبه ثابت، ولا يتغير من نبضة إلى أخرى، أو من دورة بحث إلى أخرى؛ التداخل من الأجسام الأرضية، أو من سطح البحر، أو من الظواهر المناخية، ناتج من انعكاس أشعة الرادار نفسه. أما إشارات التداخل الخارجية، فهي تكون ناشئة من جهاز رادار آخر، أو وسائل الاتصال، أو أي أجهزة أخرى تشع طاقة، كما أنها قد تكون ناتجة من وسائل معادية يطلق عليها أجهزة الإعاقة الإلكترونية، أو الإجراءات الإلكترونية المضادة، وهي تهدف إلى شل جهاز الرادار وإرباكه، والإقلال من كفاءته في تنفيذ مهامه.

ثانياً: التداخل غير المخطط

1. التداخل من سطح الأرض Ground clutter

أ. طبيعة الانعكاسات الأرضية

الانعكاسات من سطح الأرض تؤثر على أداء أجهزة الرادار المحمولة جوّاً، وكذلك الرادارات المتمركزة على سطح الأرض؛ فكلما ارتفع جهاز الرادار عن مستوى سطح الأرض، كان حجم الانعكاسات من سطح الأرض التي تؤثر عليه أكبر. بالنسبة للرادار المتمركز على سطح الأرض، تكون معظم الانعكاسات الأرضية، ناتجة من ظواهر ثابتة، ولكن بالنسبة للرادار المحمول جوّاً، فإن الظواهر المسببة للتداخل تتغير بصفة مستمرة نتيجة لحركة الطائرة0

المنشآت والمباني والأبراج لها انعكاسات أقوى من تلك المرتدة من الظواهر الطبيعية الأخرى، وذلك بسبب استواء أسطحها العاكسة، وكذلك وجود الكثير من الأركان العاكسة بها؛ بعض الأسطح والمساحات تشتت الطاقة الكهرومغناطيسية الساقطة عليها، والبعض الآخر يمتصها، ومثل هذه المساحات تظهر على شاشة مبين الرادار أقل وميضاً، أو تظهر كبقع سوداء بين بقع مضيئة، تمثل التداخلات المحيطة التي تعكس الطاقة.

التداخلات الأرضية تظهر على شاشة الرادار كبقع مضيئة صغيرة، أو كبقعة متسعة نسبيّاً طبقاً لخواص النموذج الإشعاعي للهوائي، وهى بصفة عامة تحجب الانعكاسات المرتدة من الأهداف عن الظهور على المبين في الرادارات التي لا تحتوي على دوائر اكتشاف الأهداف المتحركة، وإذا كانت التداخلات كثيرة وكبيرة نسبيّاً، فإنها قد تؤثر، أيضاً، على رادارات اكتشاف الأهداف المتحركة MTI حيث إن تلك الرادارات لا تستطيع إلغاء الأهداف الثابتة ذات الحجم الكبير.

ب. مساحة المقطع الراداري للتداخلات Clutter Cross Sections

إذا كان عرض نبضة الرادار زمنيّاً هو t، وسرعة انتشار الموجة الرادارية هو C، فإن جميع المساحات العاكسة الواقعة خلال البعد  تشارك في تكوين صدى التداخل الراداري المركب؛ المعامل ½ يعبر عن قطع المسافة ذهاباً و إياباً، بين الرادار والسطح العاكس، (اُنظر شكل مسقط مساحة خالية التمييز)، نجد أن مساحة الجزء من سطح الأرض الذي يسهم في انعكاسات التداخل يطابق مساحة المستطيل الأفقي abcd وهي تساوي:

حيث R هي المدى، و qB هو الاتساع الأفقي للنموذج الإشعاعي، مقاساً بين النقط التي تنخفض فيها القدرة المشعة إلى النصف إذا كانت s هي مجموع مساحات المقاطع الرادارية للأجسام العاكسة داخل مساحة المستطيلabcd ، فإن كثافة المقطع الراداري العاكس  هي:

العوامل التي تؤثر على المواصفات العاكسة لسطح الأرض كثيرة، أهمها خشونة السطح، وزاوية سقوط الأشعة عليه، واستقطاب هوائي الرادار، وثابت العزل الكهربي للسطح، وتردد الموجة الحاملة.

ج. رسم الخرائط راداريّاً

الانعكاسات الأرضية التي تمثل تأثيراً غير مرغوب فيه لمعظم الرادارات، تعد الانعكاس المفيد عند استخدام الرادار لرسم الخرائط، أو للتصوير الراداري من الجو. الترددات الرادارية في الحيز الأعلى للموجات المتناهية في القصر، هي الترددات المناسبة لرسم الخرائط راداريّاً، والتصوير الراداري من الجو، إذ يمكن الحصول على نماذج إشعاعية ضيقة، ذات درجة تمييز عالية. التمييز الزاوي الجيد بواسطة الرادارات المحمولة جوّاً، يحتاج لمساحة فعّالة كبيرة لهوائي الرادار، وهذا يتعارض مع كون الرادار محمول جوّاً. رادار الرؤية الجانبية يستخدم تقنية الهوائي المصطنع التي تستخدم حركة الطائرة وإمكانات الحاسب الآلي المحمول في معالجة البيانات، للحصول على قدرة تمييز عالية للنموذج الإشعاعي، وكأنه ناتج من هوائي ضخم، طوله يساوي حاصل ضرب سرعة تحرك الطائرة، في الفترة الزمنية التي يجمع فيها الحاسب بيانات الإشارات المرتدة.

د. التداخل من سطح البحر Sea clutter

تنعكس موجات الرادار من على المسطحات المائية، وتتداخل مع الإشارات المفيدة المرتدة من الأهداف، مسببة ما يطلق عليه التداخل من سطح البحر، الذي يحد من إمكانات الرادارات المحمولة جوّاً، أو المحمولة بحراً في اكتشاف الأهداف، وخاصة تلك التي تتحرك قريبة من سطح البحر، أو عليه مباشرة. قدرة الانعكاسات المرتدة من سطح البحر في اتجاه هوائي جهاز الرادار، تتوقف على زاوية سقوط الشعاع الرادارى على سطح الماء، وطول موجة الرادار، واستقطاب الموجة الرادارية، وحالة البحر، وطبيعة الرياح السائدة. يعد سطح البحر مجموعة من العواكس المفردة، التي يعكس كل منها الموجة الرادارية الساقطة بصورة مستقلة، لا تتأثر بالعواكس المجاورة له، وبناء على هذا التصور، تكون القيمة المتوسطة ri  للإشارات المرتدة من العاكس المفرد رقم i هي:

وتصبح القيمة المتوسطة r للإشارات المرتدة من العواكس المفردة المضاءة بواسطة النموذج الإشعاعي والممثلة لسطح البحر هي:

وإذا كانت  هي متوسط مساحة المقطع الراداري لوحدة المساحات، أي:

هذه العلاقة صحيحة في حالة زوايا السقوط الصغيرة جدّاً، الأشعة الرادارية شبه موازية لسطح البحر، وتصبح Pr كما يلي:

بمقارنة هذه العلاقة مع المعادلة الرادارية يتضح أن الطاقة المرتدة من الهدف، تتناسب عكسيّاً مع R4، أما الطاقة المرتدة من سطح البحر، فهي تتناسب عكسيّاً مع R3 فقط، أي أن إشارة الهدف تعاني توهيناً أعلى من إشارات التداخل من سطح البحر.

هـ. خفض تأثير التداخل غير المخطط Clutter reduction

تخفيض تأثير التداخل غير المخطط، هدف يسعى إليه مصممو أجهزة الرادار؛ لأنها علاوة على أنها قد تحجب بعض الأهداف، فهي، أيضاً، تسبب إجهاداً عصبيّاً لعامل تشغيل الرادار، يفقده قوة التركيز المناسبة ليحسن أداء مهامه. أهم طرق خفض هذا التأثير هي:

(1) استخدام رادار اكتشاف الأهداف المتحركة MTI .

(2) استخدام دوائر "التحكم في حساسية الاستقبال طبقاً للزمن" Sensitivity time control، هذه الدوائر توفر تغييراً مبرمجاً لمعامل تكبير جهاز الاستقبال طبقاً للمدى، أي أن معامل تكبير جهاز الاستقبال ينخفض بالنسبة للإشارات المرتدة من مسافات قريبة، ويزداد كلما ازداد المدى؛ هذا الأسلوب غير دقيق للأسباب الآتية:

(أ) اختلاف الانعكاسات، باختلاف زاوية البحث الأفقية، وهذا يلزم استخدام قيمة متوسطة لمعامل التكبير تناسب إلغاء معظم الانعكاسات.

(ب) احتمال فقد بعض الانعكاسات من الأهداف، نظراً لوقوعها بالقرب من، أو على حدود منطقة الانعكاسات غير المرغوب فيها.

(ج) استخدام جهاز استقبال ذي خاصية تكبير لوغارتيمية، وهو يختلف عن الأسلوب السابق، في أن خفض معامل التكبير، لا يتم طبقاً لمدى الأجسام العاكسة، ولكن يتم آليّاً طبقاً لشدة الانعكاس؛ هذا الأسلوب لا يؤدي إلى احتمال فقد الأهداف القريبة من مصادر الانعكاسات الضارة، كما في حالة التحكم المبرمج في الحساسية.

2. التداخل الصديق

الاستخدام المتزايد لأجهزة الرادار، ووسائل الاتصال الإلكترونية المختلفة، والمعدات التي تشع موجات كهرومغنطيسية، يزيد من احتمالات التداخل المتبادل بين الأجهزة الصديقة، أي أن الإشعاع الصادر من جهاز معين، يتداخل مع استقبال الإشارات في جهاز آخر؛ الإشارات الدخيلة قد تكون نبضات أو موجة مستمرة، أو موجة مستمرة معدلة.

إشارة التداخل الناتج من جهاز رادار مجاور، تتكون من قطار من نبضات التردد العالي، train of RF pulses، التي قد يكون تردد موجتها الحاملة مطابقاً أو مخالفاً لتردد إشارة الرادار الأصلي، وبصفة عامة، فإن تردد تكرار الإشارة الدخيلة لن يكون مطابقاً لتردد تكرار نبضات الرادار الضحية، وحتى إذا تطابق الترددان، فإنه لن يكون بينهما تزامن، ونتيجة لعدم التزامن فلن تظهر النبضات الداخلية على مبين الرادار في المكان نفسه في كل دورة بحث.

لتجنب عملية التداخل البيني، بين الرادارات المتجاورة، تنتخب ترددات مختلفة لتلك الرادارات، مع الوضع في الاعتبار أن الطيف الترددي للموجات المرسلة، قد يمتد إلى ترددات تزيد على حيز تردد جهاز الاستقبال[1]، وهذا يؤدي إلى حدوث تداخل واضح مع رادارات تختلف اختلافاً كبيراً في تردد موجاتها الحاملة.

إضافة إلى التصميم الهندسي السليم لجهاز الرادار، تزود بعض الرادارات بوسائل تقنية لتقليل التداخل، تعتمد على التعرف على الاختلاف في بعض المواصفات، مثل تردد الموجة الحاملة، وزمن وصول الإشارات، وشكل موجة الرادار …إلخ.

أ. التمييز بواسطة عرض النبضة:

(اُنظر شكل تمييز إشارة التداخل)، يوضح دائرة بسيطة لإلغاء النبضات الدخيلة، التي يختلف عرضها الزمني عن عرض نبضات جهاز الرادار t؛ تدخل النبضات (أ) وعرضها الزمني t إلى دائرة التفاضل، وينتج منها النبضات الحادة (ب) بفاصل زمني t، التي تستخدم لتغذية دائرة تأخير زمني قيمته t، ودائرة عكس قطبية، بعد ذلك تدخل الإشارتان (ج)، (د)، إلى دائرة تطابق، التي لا يكون لها خرج إلا في حالة التطابق الزمني للإشارتين (ج)، (د)؛ التطابق الزمني لا يحدث إلا إذا كان عرض النبضة (أ) مطابقاً لزمن التأخير t، الذي يتم تحديده ليساوي عرض نبضة الرادار الأصلية، وبهذه الطريقة يسمح فقط بمرور نبضات الرادار الأصلية، بينما تختفي جميع النبضات الدخيلة التي يختلف عرضها الزمني عن عرض النبضة الأصلية.

ب. التمييز بواسطة تردد التكرار، وذلك باستغلال خاصية التزامن، وإظلام جهاز الاستقبال في اللحظات، التي يتم فيها إرسال الرادارات المجاورة؛ لكي ينجح هذا الأسلوب، يجب أن يتم الربط بين الرادارات المتجاورة، وخاصة بين وحدات التزامن بها.

ثالثاً: التداخل المخطط

جهاز الرادار العسكري، قد يتعرض لتداخل مخطط من جانب العدو، وللتفرقة بين هذا التداخل المقصود، والتداخلات الأخرى غير المقصودة، يطلق عليه اسم "الإعاقة الإلكترونية" أو "الإجراءات الإلكترونية المضادة". الإعاقة الإلكترونية إما أن تكون في صورة انعكاسات قليلة، تمثل أهدافاً كاذبة على شاشة الرادار الصديق، أو تكون في صورة انعكاسات كبيرة، تشغل جزءاً كبيراً من شاشة الرادار، وتمنع ظهور الأهداف المعادية. بصفة عامة، تهدف الإجراءات الإلكترونية المضادة إلى التداخل على أجهزة الرادار المعادية، والإقلال من كفاءتها، وكفاءة نظام التسليح الذي يستفيد من هذا الرادار.

تنقسم الإجراءات الإلكترونية المضادة إلى قسمين رئيسين، طبقاً لتأثيرهما على جهاز الرادار، فإما أن يكون التأثير خداعيّاً، وذلك بإظهار أهداف وهمية على شاشة الرادار، تعمل على تشتيت الجهود الدفاعية المرتبطة بالرادار، وإما أن يكون التأثير في صورة ضوضاء إلكترونية، تماثل التداخل الناتج من سطح الأرض، أو سطح الماء، أو أي ظواهر طبيعية أخرى، ويظهر التأثير السلبي باختفاء الأهداف الحقيقية، أو تأخر ظهورها على شاشة الرادار، بحيث تنخفض فرصة قيام القوات المدافعة باتخاذ رد الفعل المناسب، في الوقت المناسب.

1. الإعاقة الضوضائية Noise Jamming

صورة بسيطة للإعاقة الإلكترونية، هي استخدام وحدة إرسال موجة مستمرة، تعمل على نفس تردد جهاز الرادار المطلوب التداخل عليه؛ يتم توجيه الموجة المستمرة في اتجاه هوائي الرادار. وبناءً على طبيعة الموجة الدخيلة، يمكن لجهاز الرادار التخلص من الإشارة الدخيلة. للحصول على أكبر تأثير على جهاز الرادار، يلزم أن تكون موجة الإعاقة مطابقة تماماً لموجة جهاز الرادار، وحيث إنه يصعب على العدو في معظم الأحوال أن يحدد جميع مواصفات الموجة الرادارية، فإن الحل البديل هو استخدام موجة حاملة لها نفس تردد الموجة الحاملة لجهاز الرادار، مع تعديلها بإشارة ضوضائية تغطي حيز المرور الترددي لوحدة الاستقبال في جهاز الرادار، و يطلق على هذا النوع من الإعاقة "الإعاقة الغلالية" Barrage Jamming. استخدام الإعاقة الإلكترونية الغلالية يستلزم إنتاج طاقة كبيرة، يصعب توفيرها في بعض الأحيان، مثل حالة المعدات المحمولة جوّاً، وخاصة إذا تم توزيع هذه الطاقة على حيز ترددي كبير، فيخفض متوسط الطاقة لكل تردد، وهذا قد يقلل من تأثير الإعاقة في إخفاء الأهداف المهاجمة، ويتيح لنظام الدفاع الصديق، تجنب تأثير الإعاقة الغلالية، باستخدام التنوع في ترددات الرادارات المكونة لشبكة الإنذار، علماً بأن ترددات الرادارات المكونة للشبكة تقع في نطاقات ترددية مختلفة ومتباعدة، حتى يضطر العدو إلى توزيع قدرة الإعاقة على حيز ترددي أكبر، فيقل أو ينعدم التأثير.

في حالة عدم توافر إمكانات إنتاج الطاقة الضوضائية، التي تغطي حيز مرور وحدة الاستقبال بالكامل، يتم استخدام حيز ترددي بسيط يمثل جزءاً فقط من حيز مرور وحدة الاستقبال، ويطلق عليه في هذه الحالة "الإعاقة المركزة" Spot Jamming ؛ وفي هذه الحالة يمكن لجهاز الرادار الصديق التخلص من تأثير الإعاقة الإلكترونية، بتغيير تردد الرادار داخل حيز التوليف الخاص به.

هناك أسلوب مؤثر آخر، وهو استخدام "الإعاقة المركزة الزاحفة" Swept Spot Jamming الذي يعتمد على تغيير التردد المركزي للإعاقة المركزة باستمرار ذهاباً و إياباً، داخل حيز مرور وحدة الاستقبال، وبذلك يتم تغطية حيز جهاز الاستقبال بالإعاقة على فترات زمنية متقطعة، ومتكررة، بفاصل زمني صغير، وليتجنب جهاز الرادار تأثيرات هذه الإعاقة يجب أن يكون قادراً على تغيير تردده بصفة مستمرة، ولا يثبت على تردد واحد، إلا لفترة زمنية قصيرة، تكفي لوصول الإشارة بعد ارتدادها من الهدف، ثم ينتقل ليعمل على تردد جديد، ويطلق على هذا الأسلوب "المرونة الترددية" agility.

2. الإعاقة الخداعية Deception Jamming

الهدف من هذا النوع من الإعاقة هو إظهار أهداف عديدة على شاشة الرادار، بغرض إرباك عامل التشغيل، وتشتيت انتباهه، وتكون النتيجة إما عدم اكتشاف الأهداف المهاجمة الحقيقية، أو إعطاء إنذار كاذب، واتخاذ الإجراءات الدفاعية المكلفة في مواجهة عدو وهمي، أو تشتيت الإمكانات الدفاعية وتوزيعها، للتعامل مع أهداف بعضها حقيقي وبعضها وهمي.

الإعاقة الخداعية التكرارية Repeater Jamming تتم باستخدام جهاز يستقبل الإشارات الرادارية من الرادار المطلوب إعاقته، وتأخيرها زمنيّاً لفترة مناسبة، ثم إعادة إذاعتها مرة أخرى، في اتجاه جهاز الرادار. عملية التأخير الزمني تؤدي إلى ظهور الأهداف الكاذبة عند مدى أو زاوية تختلف عن مدى وزاوية الهدف الحقيقي.

الإعاقة الخداعية الاستجابية تتم باستخدام جهاز ينتج موجة إعاقة، قد تكون مشابهة لموجة الرادار أو غير مشابهة، كلما استقبل نبضة من جهاز الرادار المطلوب إعاقته.

3. الإعاقة لكسر التتبع

رادارات التتبع، تعد من أخطر التهديدات التي تواجه الطائرة المهاجمة، حيث إن نجاح الرادار في عملية التتبع، يعني نجاح عملية التعامل مع الطائرة بالسلاح المدمر المناسب، ولذلك تم تطوير أساليب إعاقة كسر التتبع. يتم كسر التتبع إما بالأسلوب الذي يطلق عليه "سرقة بوابة المدى" Range gate Stealing أو بالأسلوب الذي يطلق عليه "سرقة بوابة السرعة" Velocity gate stealing.

4. الإعاقة السلبية Passive Jamming

أنواع الإعاقة، التي تعرضنا لها سابقاً، يطلق عليها "الإعاقة الإيجابية" Active Jamming، حيث إنها جميعاً تعتمد على قدرة كهرومغناطيسية، تطلق في اتجاه الرادار المطلوب التأثير عليه؛ ويوجد أسلوب آخر للإعاقة الإلكترونية، وهي تعتمد على الطاقة الصادرة من جهاز الرادار نفسه، بإعادة توجيهها بصورة معينة تعمل على شله وإرباكه.

5. الرقائق المعدنية

هي إحدى وسائل الإعاقة السلبية، إذ تقوم إحدى الطائرات المهاجمة بإلقاء كمية كبيرة من الرقائق المعدنية، خفيفة الوزن، تبقى عالقة في الجو لفترات زمنية طويلة نسبيّاً، وتكون أطوال هذه الرقائق متناسبة مع الأطوال الموجية للرادارات العاملة في المنطقة؛ يطلق على هذا الأسلوب " إنشاء الممر الخداعي"، إذ يمكن للطائرات المهاجمة استغلال هذا الممر في الاقتراب من أهدافها دون أن تكتشفها الرادارات العاملة في المنطقة.

6. العاكسات الخداعية Decoys

هي أجسام لها قدرات معينة عاكسة للأشعة الرادارية، تستخدمها السفن أو الطائرات، وأحياناً توضع في مواقع أرضية، إما لخداع أجهزة الرادار، إذ تظهر على الشاشات كأهداف حقيقية، أو لجذب الصواريخ المواجهة راداريّاً، وتوجيهها بعيداً عن الأهداف الحقيقية.

[1] الطيف الترددي الناتج عن نبضة مستطيلة حادة الأجناب  يحتوى على مكونات ترددية لها أربعة أضعاف تردد الموجة الحاملة، ومستوى قدرتها ينخفض حوالي 20 ديسبيل عن مستوى قدرة تردد الموجة الحاملة؛ كلما استدارت أركان النبضة قل محتوى الطيف الترددي من المكونات الترددية

المبحث الخامس

استخدامات الرادار في المجالين العسكري والمدني

جهاز الرادار هو المستشعر الرئيس، في معظم نظم التسليح الحديث، حيث إن قدرته على استشعار الأهداف عبر مسافات كبيرة، وإمكانية عمله في مختلف الظروف الجوية، تفوق قدرات وإمكانات أي نوع آخر من المستشعرات، ومازال جهاز الرادار هو أدق الوسائل المتاحة حتى الآن لتحديد مدى الأهداف المكتشفة.

يراوح حجم، ودرجة تعقيد أجهزة الرادار، بين الأجهزة البسيطة صغيرة الحجم، والأجهزة المعقدة ذات المهام الخاصة جدّاً. ويمكن تقسيم أنواع أجهزة الرادار، بناءً على مكان عملها، مثل الرادارات البرية التي تعمل من على سطح الأرض، والرادارات البحرية التي تعمل من فوق القطع البحرية المختلفة، والرادارات الجوية التي تعمل و هي محمولة على متن الطائرات، (اُنظر صورة رادار متعدد المهام)، والرادارات المجهزة في الرأس الباحث للأنواع المختلفة من الصواريخ، وكذلك الرادارات المركبة في الأقمار الصناعية، التي تؤدي مهامها من خارج الغلاف الجوي للأرض.

تراوح مهام الرادارات البرية، من اكتشاف الأفراد، والعربات المتحركة، إلى اكتشاف وتتبع الصواريخ البالستية، مروراً باكتشاف أماكن تمركز المدفعية المعادية، وإدارة نيران المدافع الصديقة، والمراقبة الجوية القريبة، والبعيدة، وتوجيه الصواريخ الموجهة ضد الطائرات وإضاءة الأهداف وتتبعها … إلخ.

مهام الرادارات المحمولة بحراً تشمل المراقبة الجوية، واكتشاف الأهداف السطحية، وتوجيه الأسلحة التي تتعامل مع الطائرات، سطح / جو، وتلك التي تتعامل مع السفن المعادية، سطح/ سطح، مع بعض المهام الخاصة الأخرى، مثل رادارات إدارة حركة الطيران - إقلاع وهبوط ـ فوق حاملات الطائرات، ورادارات إضاءة الأهداف المعادية، إذ يعمل الشعاع المرتد منها على جذب أنواع معينة من الصواريخ، يطلق عليها الصواريخ نصف الإيجابيةSemi - active.

الرادارات المحمولة جوّاً لها مهام أكثر تنوعاً، والرادار الواحد مصمم على تنفيذ العديد من المهام، نظراً للحجم المحدود داخل الطائرة، ومن هذه المهام تحديد مواقع الأهداف المعادية، و"التنشين" لمختلف أنواع الأسلحة، Weapon delivery، والملاحة الجوية، وتتبع مظاهر سطح الأرض، واكتشاف الظواهر المناخية، واكتشاف الصواريخ المعادية، وقياس ارتفاع الطائرة الحاملة عن سطح الأرض، ورسم الخرائط المختلفة. يعد التحدي الحقيقي عند تصميم الرادارات المحمولة جوّاً، هو كيفية الجمع بين الكثير من هذه الوظائف المختلفة، التي يختص بعضها بالتعامل مع أجسام توجد في الجو المحيط، والأخرى تختص بأجسام تقع على سطح الأرض، بما يمثل ذلك من مشكلات عديدة أهمها ما يرتبط باختيار الترددات المناسبة لكل وظيفة، وكذلك تصميم الهوائي الملائم لنوع العمل.

الرادارات الموجودة في الرؤوس الباحثة للصواريخ لها وظائف محددة ترتبط أساساً بإنجاح وصول الصاروخ إلى الهدف المحدد له. ومن أنواع هذه الرادارات، الرادارات الإيجابية Active radars، ونصف الإيجابيةSemi active radars . الصواريخ ذات الرادارات الإيجابية، لا تحتاج بعد الإطلاق إلى أي معاونة من الطائرة التي أطلقتها، حيث إنها تقوم بإرسال نبضات تستقبلها بعد ارتدادها من الهدف المعادي، و تتخذها مرشداً للوصول إلى هذا الهدف، بينما الصواريخ ذات الرادارات نصف الإيجابية، تستقبل الشعاع المرتد من الهدف المعادي نتيجة لإضاءته، بواسطة الشعاع المرسل من الرادار الرئيس، المحمول على الطائرة الأم، ولنجاح مهمة هذا النوع من الصواريخ يجب أن تظل الطائرة مضيئة للهدف، طوال فترة طيران الصاروخ نحوه.

مع دخول العلم إلى عصر الأقمار الصناعية، بدأ استخدام أجهزة رادارات خاصة تعمل من خارج الغلاف الجوي، ولها مهام خاصة جدّاً منها مراقبة الأقمار الصناعية الأخرى، وسفن الفضاء، واكتشاف الصواريخ عابرة القارات، وتتبع مساراتها، سواء داخل أو خارج الغلاف الجوى، ومراقبة التحركات الأرضية، والبحرية، بدرجة دقة مميزة، ورسم الخرائط وتتبع الظواهر المناخية، واكتشاف الثروات المعدنية، والخامات، وتجمعات الأسماك لصالح أعمال الصيد في أعالي البحار... إلخ.

الرادار ولد في ميدان القتال، أي تم اختراعه وتصميمه وتطويره، بناء على المشكلات التي واجهت القادة أثناء المواقف القتالية المختلفة، ولكن مع تطور أجهزة الرادار، تعددت المهام المختلفة ذات الطابع المدني، التي من أهمها رادارات مراقبة حركة الطيران المدني، ورادارات الحركة الجوية، وإداراتها في المطارات المختلفة من إقلاع وهبوط، بعض المطارات الرئيسة العالمية تتوالى منها عملية الإقلاع والهبوط بفاصل لا يزيد على 30 ثانية، ومنها، أيضاً، رادارات الملاحة بالطائرات المدنية العملاقة، التي تجوب العالم شرقاً وغرباً، جنوباً وشمالاً، ومنها الرادارات التي تراقب الظواهر المناخية، والتي تعمل على اكتشاف المياه الجوفية والثروات المعدنية، وتجمعات الأسماك، ثم رادارات مراقبة حركة المرور على الطرق السريعة، والعديد من الاستخدامات المستحدثة التي تزيد يوماً بعد يوم.

أولاً: العلاقة بين التردد والمهام

(اُنظر جدول تأثير تردد الموجة الحاملة علي مواصفات الرادار)، ويتضح من معادلة الرادار ارتباط زيادة مدى الكشف الراداري بحاصل ضرب متوسط قدرة الإرسال، والمساحة الفعالة للهوائي، وكلما انخفض التردد المستخدم في جهاز الرادار، أمكن تحقيق قيمة أعلى لحاصل الضرب المشار إليه، وهذا يكافئ تماماً زيادة مدى الكشف.

ثانياً: المراقبة Surveillance

رادارات البحث أو رادارات المراقبة، هي أكثر الرادارات استخداماً، سواء في المجال العسكري أو المجال المدني، وهى تقوم بتفتيش حجم كبير من المجال الجوي، واكتشاف الطائرات، وتحديد موقعها، (اُنظر صورة رادار البحث والمراقبة).

يستخدم سيل المعلومات الناتج من عمل هذا الرادار، لتكوين مسار الهدف المكتشف، وذلك بتكرار رصده مرات عديدة، بفواصل زمنية قليلة، ومعالجة المعلومات الناتجة، و يطلق على هذه العملية "التتبع"؛ فالتتبع نتيجة ثانوية لرادارات البحث والمراقبة، إلى جانب مهمتها الرئيسة في اكتشاف الأهداف، ويطلق على الرادار في هذه الحالة "رادار تتبع أثناء البحث" Track while scan radar. التطور التقني في العصر الحالي، يتيح لهذه الرادارات إمكانية تتبع أكثر من هدف أثناء عملية البحث، حيث إن تتبع هذه الأهداف، وتوقيع تطور مسارها على الخرائط، يكشف حجم نوايا الأهداف المكتشفة واتجاهها، وكذلك يتيح التنبؤ بامتداد مسارها، كما يتم معالجة المعلومات الناتجة من أكثر من جهاز رادار، من مواقع مختلفة، من خلال شبكات خاصة للاتصالات، أو شبكات الحاسب الآلي، للحصول علي صورة أكثر شمولاً للموقف الجوي العام، في منطقة كبيرة، قد تصل إلى المجال الجوي الكامل لدولة ما.

المطلوب من رادارات البحث، أن تكتشف الأبعاد الثلاثة للهدف الجوي، الإحداثيات الفراغية، والبعدين الأساسين للهدف السطحي، الإحداثيات المستوية، وكثيراً ما يستخدم الرادار ثنائي الأبعاد، للبحث والمراقبة الجوية بالتعاون مع رادار خاص لقياس ارتفاع الأهداف لاستكمال الأبعاد الثلاثية. المعلومات التي تعبر عن إحداثيات الهدف تكون في صورة إحداثيات قطبية مركزها موقع الرادار[1].

تختلف مسافات الكشف لأجهزة رادار البحث والمراقبة، طبقاً للمهام المخصصة لها؛ فنجد أن مدى جهاز الرادار الذي يعمل مع بطارية المدفعية المضادة للطائرات، يصل مداه إلى 15 كم، بينما يتراوح مدى رادار بطارية الصواريخ قصيرة المدى من 25 إلى 30 كم، ورادار البطارية متوسطة المدى من 60 إلى 100 كم، أما رادار الإنذار المبكر فيصل مداه إلى 500 كم، كما أن هناك رادارات ذات مهام خاصة مثل رادار مراقبة الصواريخ البالستية، مثل الرادار Pave paws، (اُنظر صورة رادار مراقبة الصواريخ البالستيكية)، الذي يمكنه اكتشاف الصاروخ المنطلق من الغواصات، أثناء طيرانه المنخفض، عند مدى يزيد على 5000 كم.

تعمل أجهزة رادار البحث والمراقبة عادة على تغطية نصف الكرة الفراغية، التي يقع جهاز الرادار في مركزها، ولكن في كثير من المهام الخاصة يحتاج مستخدم الرادار إلى تركيز جهود البحث في قطاع محدد ذي حجم أقل. تحقق التغطية الأفقية لجهاز الرادار بإدارة الهوائي دوارناً مستمرّاً خلال زاوية أفقية مقدارها 360 درجة، ويلجأ مصممو الرادار إلى زيادة سرعة الدوران، عادة، خلال قطاعات الزاوية، التي لا تمثل أهمية لعملية البحث، وإبطاء سرعة الدوران في قطاعات الزاوية المهمة[2]، مثل الرادار TPS-70 .

رادارات البحث والمراقبة، التي تعمل في قطاع زاوي محدد، ضمن شبكة تغطية رادارية شاملة، لا تحتاج للبحث خلال 360 درجة، ولكن يتحرك الهوائي خلال قطاع المسؤولية ذهاباً وإياباً فقط، وبعضها يستخدم تقنية الهوائيات المصفوفة، التي تعمل من الثبات، وتكون حركة شعاع البحث إلكترونية فقط، مثل رادارات Pave Paws و AEGIS.

معظم رادارات البحث والمراقبة، لها زاوية تغطية في الاتجاه الرأسي، تتراوح ما بين 30 و45 درجة، وبعضها يستخدم لتحقيق هذه التغطية، نموذجين إشعاعيين، أحدهما يعمل لاكتشاف الأهداف البعيدة[3]، والآخر يعمل لاكتشاف الأهداف القريبة (اُنظر شكل التغطية الرأسية)؛ هذا الأسلوب يجعل جهاز الرادار قادراً على التخلص من الانعكاسات السطحية، غير المرغوب فيها، والتي قد تطمس الإشارات المرتدة من الهدف، وتمنع اكتشافه.

المنطقة الفراغية الواقعة فوق جهاز الرادار تماماً، يطلق عليها الثقب الرأسي Zenith hole، وهي منطقة "عمياء" بالنسبة لرادار البحث والمراقبة، وقد تمثل خطورة معينة، خاصة بالنسبة للرادارات العسكرية، ولذلك يتم تغطيتها برادار خاص يطلق عليه رادار سد الفجوات، إذ يستخدم رادار واحد لتغطية الفجوات لأكثر من رادار بحث.

ثالثاً: كشف الأهداف المنخفضة والتداخلات الحاجبة

مدى الاكتشاف الذي تحدده المعادلة الرادارية، يفترض عدم وجود تداخلات طبيعية، غير مقصودة، أو تداخلات عدائية مقصودة، وفي كلتا الحالتين يتغير شكل المعادلة الرادارية، ويقل مدى الاكتشاف عما تتنبأ به المعادلة الرادارية.

ثلاثة عوامل رئيسة تؤثر في مدى كشف الأهداف الرادارية، التي تتحرك بارتفاع منخفض، هي:

1. زوايا الحجب الناتجة عن الظواهر السطحية.

2. المسارات المختلفة للإشعاع المرتد من الهدف.

3. الانعكاسات الرادارية المتداخلة Radar clutter.

الظواهر الأرضية المختلفة، من جبال، وهضاب، ومبانٍ، وأشجار … إلخ، تحجب الأهداف التي تتحرك خلفها؛ لأن انتشار الأشعة الرادارية يتم في خطوط مستقيمة، فيما عدا الأشعة ذات القدرات العالية، والتي يقع ترددها تحت الترددات العالية جدّاً، التي يمكنها أحياناً الانتشار ملتفة حول الظواهر الأرضية؛ هذه الخاصية لانتشار الموجات الرادارية تضع الكثير من القيود عند انتخاب مواقع الرادارات، حتى لا تستغل الطائرات أو الصواريخ المهاجمة الظواهر السطحية للاقتراب من أهدافها، وتدمرها دون أن توفر الرادارات فترة إنذار كافية، وعادة يمكن التغلب على هذه المشكلة بتكوين شبكة من الرادارات للبحث والمراقبة، تنتخب مواقع الرادارات فيها بعناية، بحيث يكشف كل منها ما هو محجوب عن الآخر.

ظاهرة المسارات المتعددة، (اُنظر شكل ظاهرة المسارات المتعددة)، تنتج عادة من الانعكاس على الأرض المنبسطة، أو من على سطح الماء، إذ يكون مسار الإشعاع a ذهاباً وإياباً، أقل من مسار الإشعاعb المنعكس من سطح الأرض ذهاباً وإياباً؛ هذا الفارق في المسار، الذي يقطعه الشعاع، يترجم إلى فارق في زاوية الطور بين الشعاعين، عند عودتهما إلى جهاز الاستقبال الراداري، وهذا يؤدي إلى تزايد قيمة الإشارة المرتدة أحياناً، عندما يكون الشعاع a لشعاع b متحدي زاوية الطور، ويضعف قيمتها، قد تتلاشى تماماً، عندما يكون الشعاعان متخالفين في زاوية الطور، أي أن الهدف يظهر أحيانا ويختفي أحياناً أخرى، بصورة عشوائية، نظراً لتحرك الهدف، وهذا يقلل من درجة الاعتماد على جهاز الرادار لتحقيق الإنذار.

الانعكاسات الرادارية المتداخلة، هي انعكاسات من أجسام عديدة، تظهر في مساحة التمييز نفسها، أو خلية التمييز Resolution cell، التي يظهر فيها الهدف الفعلي، مما يجعل اكتشافه صعباً، أوقد يحجب اكتشافه في أحيان كثيرة؛ تنقسم تلك الانعكاسات طبقاً لطبيعة الجسم المسبب لها إلى:

1. انعكاسات أرضية، (اُنظر شكل الانعكاس الأرضي)، يوضح الفرق بين الانعكاسات الأرضية المتداخلة، والحجب خلف الظواهر الأرضية، ففي الحالة الثانية يجب أن يكون مسار الطائرة خلف الظاهرة الأرضية، حتى لا تظهر على شاشة الرادار. أما في الحالة الأولى، فإن ارتفاع الطائرة يسمح بوصول إشارة قوية مرتدة منها، وتظهر على شاشة مبين جهاز الرادار، لكن في الوقت نفسه، يرتد من قمة الظاهرة a نتيجة اصطدام أحد الفصوص الجانبية لشعاع الرادار بها، إشارات تظهر في خلية التمييز نفسها التي تظهر فيها الطائرة، وقد تكون شدتها أكبر، بحيث تطمس الانعكاس القادم من الطائرة فلا تظهر، وعادة يكفي للتخلص من الانعكاسات الأرضية المتخالفة استخدام تقنيات إلغاء صور الأهداف الثابتة من على شاشة الرادار، فتختفي الانعكاسات المرتدة من القمة a وتبقى فقط صورة الانعكاسات المرتدة من الطائرةT  .

2. الانعكاسات المتدخلة من سطح البحر، وهي مشابهة تماماً في سببها، وتأثيرها لتلك الناشئة من سطح الأرض، ولكن لا يمكن التخلص منها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف الثابتة، حيث إنها تكون متأثرة بسرعة واتجاه حركة أمواج البحر، ويتم التخلص منها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف المتحركة بسرعة الأمواج أو الرياح[4].

3. الانعكاسات المتداخلة من الظواهر المناخية، الأمطار– البرد – الجليد المتساقط، وتأثير هذه الانعكاسات يتزايد مع ارتفاع تردد الموجات، ويظهر تأثيرها بدءاً من ترددات الحيزL، و يزداد حتى يكون شديد التأثير عند الترددات الملليمترية. عادة ما تكون حركة الأجسام المسببة لهذه الظاهرة مرتبطة بسرعة الرياح، ولذلك يمكن التخلص منها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف المتحركة بسرعة الرياح.

4. الانعكاسات المتداخلة الناتجة من أسراب الطيور، أو الحشرات الطائرة، وهو نوع من التداخلات قليل احتمالية الحدوث، ويؤثر بصفة خاصة في حجب الأهداف التي تتحرك بسرعة منخفضة.

5. الانعكاسات المتداخلة الناتجة من إلقاء العدو لرقائق معدنية Chaffs، خفيفة الوزن، تقوم بعكس أشعة الرادار، لترتد بكثافة نحو جهاز استقبال الرادار، فتحجب الطائرات التي تتحرك في نفس منطقتها؛ نظراً لخفة وزن هذه الرقائق، فإنها تظل عالقة في الجو لفترات طويلة، وتتحرك بنفس سرعة واتجاه الرياح، ولذلك يمكن التخلص من تأثيرها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف التي تتحرك بسرعة الرياح، وعادة يلجأ العدو إلى إلقاء رقائق معدنية ذات أوزان وأشكال مختلفة، حتى تختلف سرعة هبوطها، وكذلك إطلاقها من خلال قاذفات معينة لإكسابها سرعة ابتدائية، تفوق سرعة الرياح، حتى يكون من العسير التخلص من تأثيرها، ويمنع اكتشاف الطائرات المهاجمة، ويتيح لها فرصة تحقيق مهمتها، بدون تعرضها للتهديد من الوسائل المدافعة.

رابعاً: تخصيص الأهداف Target acquisition

تتميز رادارات توجيه الأسلحة، وقيادة النيران بدقة المعلومات التي تنتجها، والتي على أساسها يتم توجيه الأسلحة. وللحصول على المعلومات الدقيقة عن الهدف، يجب أن يكون النموذج الإشعاعي من الرادارات دقيق جدّاً، وبالتالي تكون فرصة اكتشاف الهدف باستخدام النموذج الدقيق، فرصة ضئيلة جدّاً، قد تؤدي إلى فشل مهمة الاشتباك مع الهدف؛ هذه الأسباب، إضافة إلى سرعة الطائرات الحديثة، حتّمت ضرورة وجود رادار له مواصفات وسيطة، بين رادار البحث والمراقبة ذي النموذج الإشعاعي العريض، ورادار إدارة النيران ذي النموذج الضيق، وهو رادار تخصيص الأهداف، الذي له نموذج إشعاعي ذو اتساع متوسط.

مهمة رادار تخصيص الأهداف، هي تسلم الهدف المكتشف بواسطة رادار البحث، والمراقبة، بعيد المدى، بمجرد دخوله إلى مدى عمله، وتتبع مساره حتى يدخل في مدى عمل رادار إدارة النيران، فيقوم بتغذيته بالمعلومات الابتدائية التي تسهل اكتشافه، وتتبعه للهدف المهاجم، (اُنظر شكل رادار تخصيص الأهداف).

رادار التخصيص قد يكون الرادار المنفصل المستقل بذاته، أو يكون نظام عمل لرادار متعدد المهام، رادار يعمل في تخصيص الأهداف، وفى الوقت نفسه، يعمل لإدارة النيران، وتوجيه الأسلحة، مثل رادار بطارية صواريخ الباتريوت Patriot.

أحد الأنواع الشهيرة من رادارات تخصيص الأهداف، هو رادار اكتشاف الارتفاع Height finder الموجود ضمن العديد من نظم الدفاع الجوي، ومهمة هذا الرادار هي تحديد ارتفاع الأهداف المحددة له بواسطة مركز العمليات، والمكتشفة مسبقاً بواسطة رادار البحث ثنائي الأبعاد. رادارات اكتشاف الارتفاعات تعمل عادة على ترددات الحيزC، أو الحيز S، مثال آخر من رادارات التخصيص، هو رادار الموجة المستمرة، الذي يعمل في حيز التردد X CWAR الموجود ضمن مكونات بطارية صواريخ الهوك، وهو قادر على تتبع الأهداف منخفضة الارتفاع، التي ما كان لها أن تظهر في حالة استخدام رادار نبض نمطي.

خامساً: توجيه الأسلحة Weapon control

يوفر رادار التحكم، المعلومات اللازمة حتى يمكن للسلاح المختص الاشتباك مع الهدف وتدميره. إن تصميم هذا النوع من الرادارات يتأثر بعدد من العوامل أهمها:

1. مدى السلاح وتغطيته الرأسية.

2. أسلوب توجيه السلاح.

3. آلية عمل السلاح.

4. معدل تكرار استخدام السلاح.

5. عدد الأهداف التي يمكن التعامل معها في الوقت نفسه.

6. دور السلاح في نظام الدفاع الشامل.

يتميز رادار التحكم، بدقة قياس موقع الهدف، التي تعتمد على قدرة الرادار على التمييز، والنسبة بين قيمة الإشارة المفيدة إلى قيمة إشارات التداخل، Signal to noise ratio S / N.

تزداد قدرة الرادار على التمييز مع ارتفاع قيمة تردد الموجة الحاملة، الذي يتيح إنتاج نموذج إشعاعي ضيق، يساعد على التمييز بين الأهداف المتقاربة الزاويا. معظم رادارات التحكم يقع ترددها في الحيز S والحيزات الأعلى.

رفع النسبة بين الإشارة المفيدة والتشويش، يتم إما بزيادة التردد الذي يزيد من قيمة كسب الهوائي Antenna Gain، أو زيادة الانعكاسات الواردة من الهدف، ويتم ذلك بزيادة فترات توجيه شعاع الهوائي نحو الهدف، أو ملازمته تماماً، ويطلق على هذا العمل "تتبع الهدف"، ويطلق على الرادارات التي تستخدم تلك التقنية "رادارات التتبع".

سادساً: تتبع الأهداف Target Tracking

تنقسم رادارات التتبع إلى ثلاثة أنواع رئيسة

·   رادار تتبع تقليدي: يتتبع الهدف بناء على مقارنة الإشارات المرتدة منه، و تحريك الهوائيات دائماً نحو الهدف، حتى تكون الإشارات المرتدة ذات قيمة عظمى دائماً. حركة الهوائي تتم آليّاً ارتباطا بجهد كهربي يطلق عليه "إشارة الخطأ" error signal ، ينشأ من المقارنة بين الإشارة الفعلية المستقبلة، والقيمة العظمى لها، وعندما تكون إشارة الخطأ مساوية للصفر، يكون الهوائي متجهاً تماماً نحو الهدف.

·   رادار التتبع أثناء البحث Track while scan TWS: وهو يولد مساراً للهدف المتتبع، كلما مر به إشعاع الهوائي، أثناء تنفيذ عملية البحث والمراقبة.

·   رادارات ذات هوائيات مصفوفة Phased array antenna: وهي هوائيات خاصة لها أكثر من نموذج إشعاعي في الوقت نفسه، ويمكن توجيه كل نموذج منها في اتجاه مستقل؛ تتميز هذه الرادارات بإمكانية تتبع أكثر من هدف.

1. رادار التتبع التقليدي

رادار التتبع التقليدي يتتبع مسار هدف واحد، و يقيس موقعه بصورة دائمة، بالإحداثيات الكروية Spherical Coordinates؛ يتم تتبع الهدف، زاوياً، عن طريق دوائر التحكم الآلي في الاتجاه الأفقي والاتجاه الرأسي للهوائي، ويتم متابعة مسافة الهدف من جهاز الرادار، بدوائر التحكم الآلي في وضع نبضات خاصة، تقيس بصفة مستمرة مدى الهدف[5]؛ إذا كان الرادار مركباً علي منصة متحركة، مثل عربة أو سفينة أو طائرة، فإن دوائر التحكم الآلي المختلفة تراعي سرعة حركة المنصة واتجاهها، عند تنفيذ أعمال التتبع الآلي المختلفة.

رادارات التتبع تقوم باستنتاج وحساب سرعة الهدف من خلال تتبع موقعه زمنيّاً؛ لأن سرعة الهدف من المعلومات المهمة الضرورية لتوجيه السلاح المدمر إليه، حيث إن توجيه السلاح يتم إلى الموقع المنتظر للهدف، وليس لموقعه الحالي، مع اعتبار سرعة الطائرات الكبيرة، والزمن الذي يستغرقه الصاروخ أو المقذوف حتى يصل إلى الهدف، (اُنظر شكل موقع نقطة التقابل)، و لذلك يتم توجيه الصاروخ أو المقذوف، إلى موقع يقع أمام الطائرة، وفي اتجاه حركتها المتوقع، بمسافة تساوي حاصل ضرب سرعة الطائرة VT وزمن طيران الصاروخ tm ، أي أن نقطة تقابل الطائرة والصاروخ تقع أمام الموقع الحالي للطائرة بمسافة d تستنتج من العلاقة:

d = tm X VT

2. رادار التتبع أثناء البحث

هذا النوع من التتبع يتم باستخدام البيانات المتوافرة من رادار المراقبة، و بمعدل البحث نفسه الذي يستخدمه. عملية التتبع لهدف أو أكثر من الأهداف المكتشفة أثناء البحث تتم من خلال معالجة البيانات، والمدلولات المرتبطة بها، وإنتاج ما يطلق عليه "تقرير الأهداف" وإدراج هذه التقارير في "جداول التتبع" Track files.

يتم معالجة البيانات والمدلولات الرادارية، واستنتاج المكان المنتظر للهدف في دورة البحث التالية؛ ويقارن الموقع المستنتج مع الموقع المكتشف أثناء دورة البحث الجديدة، واستنتاج نسبة الخطأ التي تستخدم لتصحيح الاستنتاجات التالية.

يمكن تنفيذ التتبع أثناء المسح باستخدام جهاز رادار منفرد، أو باستخدام أكثر من جهاز رادار، تكوّن شبكة من المواقع يربطها مركز قيادة، وفي هذه الحالة تكون نتائج التتبع أكثر دقة، وتقل فرصة هروب الهدف من التتبع.

بصفة عامة، يمكن تتبع عدد كبير من الأهداف باستخدام أسلوب التتبع أثناء البحث، وتشير المراجع إلى أن رادار طائرة "الأواكس" AWACS، يمكنه تتبع 100 هدف في الوقت نفسه[6]، ورادار الطائرة E2-C يمكنه تتبع 128 هدفاً، بينما رادار البحث الأرضي الروسي Fan Song يتتبع ستة أهداف فقط.

3. اكتشاف مواقع الأسلحة

تستخدم رادارات اكتشاف مواقع الأسلحة، في تحديد إحداثيات المناطق التي تتمركز فيها صواريخ، ومدفعيات، وهاونات[7] العدو كما يمكن استخدامها في المهمة العكسية تماماً، وهي التنبؤ بنقطة سقوط المقذوفات الصديقة؛ تحقق هذه الرادارات مدى اكتشاف يصل إلى أكثر من 30 كم بالنسبة للمدفعية والصواريخ، وحتى 15 كم بالنسبة للهاون.

تعتمد فكرة عمل هذه الرادارات، على اكتشاف المقذوف المعادي، وتحديد موقعه مرتين أو أكثر أثناء مساره، ومن حسابات إحداثيات المقذوف، والفاصل الزمني بين مرات الالتقاط، والعام بطبائع مسارات المقذوفات المختلفة، يقوم الحاسب الإلكتروني المصاحب للرادار بحساب إحداثيات نقطة الإطلاق؛ هذا العمل يتم في وقت قصير للغاية، لا يزيد على ثوان معدودة، حتى يمكن للقوات الصديقة اتخاذ رد الفعل المناسب، والعمل على تدمير مصدر النيران المعادي.

تعمل معظم هذه الرادارات في الحيز الترددي KU حيث إنها لا تحتاج لتحقيق مدى كبير، وفي الوقت نفسه، تتعامل مع أهداف صغيرة الحجم، لها سرعة كبيرة نسبيّاً؛ لهذه الأسباب نفسها، حلت الهوائيات المصفوفة بمميزاتها العديدة، بدلاً من الهوائيات الدوارة التقليدية لهذا النوع من الاستخدام.

من أشهر أنواع الرادارات المستخدمة في اكتشاف مواقع الأسلحة، من الأجيال القديمة، ذات الهوائيات الدوّارة، الرادارAN / MPQ-4A ورادار Cymbeline؛ أما من الأجيال الحديثة التي تستخدم الهوائيات المصفوفة، فأشهرها رادار AN /MPQ-36 المخصص لاكتشاف مواقع أسلحة المدفعية والهاون، على مسافات تصل إلى 15 كم، ورادار AN / MPQ-37 المخصص لاكتشاف مواقع أسلحة المدفعية والصواريخ لمسافات تصل حتى 30 كم.

سابعاً: الملاحة ورسم الخرائط Navigation and Mapping

1. الملاحة الجوية

الملاحة الجوية هي العملية التي تقوم بها الطائرة، لتحديد موقعها في الجو، بدقة تناسب المهام المكلفة بها، وكذلك سرعتها بالنسبة لسطح الأرض؛ وبدون هذه العملية، تنعدم فرصة الوصول إلى نقطة الهدف وتنفيذ المهام.

في المجال المدني، تستخدم الطائرات لأغراض الملاحة المنارات الإلكترونية، وهي محطات إرسال قوية معلومة التردد، وترسل صيغة خاصة مميزة لكل محطة، طوال الأربع والعشرين ساعة، فتقوم أجهزة استقبال، وتحديد اتجاه خاصة في الطائرة، بتحديد اتجاه أكثر من منارة من هذه المنارات، وتكون نقطة تقاطع أشعة الاتجاه لهذه المنارات، هو موقع الطائرة؛ هذه العملية حاليّاً تتم بواسطة حاسب آلي محمول في الطائرة وبدون تدخل بشري، قد تعتمد الطائرة المدنية أحيانا، وفي حالات الطوارئ على تحديد اتجاه محطات الإذاعات المدنية الشهيرة لتحديد موقعها في الجو.

تطور هذا الأسلوب مؤخراً بعد نجاح إطلاق الأقمار الصناعية الملاحية، وهي مجموعة من الأقمار ذات المواقع الثابتة بالنسبة لسطح الأرض، ومزودة بمرسلات خاصة كل منها يرسل كوداً معيناً؛ وتزود الطائرات بمستقبلات خاصة لتحديد الموقع، تستقبل الإشارات الخاصة من ثلاثة إلى أربعة أقمار صناعية، وتحدد الموقع بدقة تصل إلى أمتار قليلة؛ يطلق على هذا النظام اسم "النظام العالمي لتحديد الموقع" Global Positioning System ويشتهر بالاسم المختصر GPS.

لا يمكن للطائرات العسكرية الاعتماد على المنارات المدنية، نظراً لنسبة الخطأ الكبيرة في تحديد الموقع، التي لا تتناسب مع طبيعة الطائرات العسكرية وسرعتها، وكذلك لاحتمالية عدم استمرار عمل بعض هذه المنارات عند نشوء صراع مسلح. تستطيع الطائرات العسكرية الاعتماد على نظام GPS الدقيق، ولكن مازالت الوسائل الذاتية المستقلة، التي تحملها الطائرة العسكرية، لتحديد موقعها، والوصول إلى أهدافها هي المسؤولية الرئيسة للملاحة، وعادة ما تحمل الطائرة أكثر من وسيلة ملاحية أهمها الرادار المحمول جوّاً.

يقوم الرادار المحمول جوّاً بالوظيفة الملاحية، من خلال تحديد زاوية ميل الإشعاع بالنسبة لسطح الأرض، وحساب السرعة، أيضاً، بالنسبة لسطح الأرض، في كل لحظة من لحظات الطيران؛ من هذه المعلومات يقوم الحاسب الآلي للطائرة، بحساب الموقع والسرعة بدقة عالية. تعمل الرادارات الملاحية بنظام دوبلر، وتعد ترددات الحيز X (8.75 – 8.85) جيجاهرتز، والحيز KU (13.25 – 13.40) جيجاهرتز مناسبة لعملها.

2. رسم الخرائط، والتنشين على الأهداف السطحية

أحد المهام الرئيسية للرادار المحمول جوّاً، هي رسم الخرائط السطحية، والتصوير الراداري، والتنشين بواسطة الرادار على أهداف سطحية. ولتنفيذ هذه المهام، يحتاج جهاز الرادار إلى استخدام نموذج إشعاعي دقيق جدّاً، يستطيع التفرقة بين الأهداف أو الظواهر الطبيعية المتجاورة، هذه الخاصية يطلق عليها التمييز الزاوي. زاوية رأس النموذج الإشعاعي تتناسب عكسيّاً مع أبعاد عاكس الهوائي المستخدم، أي أنه لإنتاج نموذج إشعاعي ضيق يلزم توفير عاكس هوائي ضخم، وبصفة عامة لا يمكن بالطرق التقليدية الحصول على نموذج إشعاعي أقل من (3ـ4) درجة من رادار محمول جوّاً، و للوصول إلى دقة أعلى، يصبح حجم الهوائي غير مناسب ليكون المحمول جوّاً.(اُنظر شكل مساحة التمييز)، يوضح تأثير زاوية رأس النموذج الإشعاعي على مساحة التمييز السطحية؛ فنجد أن عند مسافة 20 كم، تكون خلية التمييز عبارة عن نقطة أبعادها (1.5 كم × 1.5 كم)، وهذا بدوره يعني أن كل الأجسام الواقعة في مثل هذه المساحة تنعكس كجسم واحد على شاشة جهاز الرادار، وهي نتيجة غير مقبولة تماماً بالنسبة لتوجيه السلاح، أو رسم الخرائط والتصوير الراداري الجوي.

للحصول على نماذج إشعاعية أكثر دقة يلزم استخدام تقنيات غير تقليدية، وأهمها الاعتماد على إمكانات الحاسب الآلي في تخزين البيانات ومعالجتها، في أسلوب عمل يطلق عليه "الهوائي المصطنع" Synthetic Aperture Antenna. وتعرف بالمختصر "سار" SAR.

ثامناً: سار" ذو الهوائي المصطنع

من المعروف أن دقة زاوية النموذج الإشعاعي تتناسب عكسيّاً مع طول عاكس الهوائي، تتناسب عكسيّاً مع مساحة سطح العاكس بصفة عامة، وللحصول على شعاع لا تزيد قيمة زاوية رأسه على 0.1 درجة، يلزم أن يكون طول الهوائي في حدود(100 ـ150) م، وهذا غير ممكن قبوله بالنسبة للرادارات المحمولة جوّاً.

للتغلب على هذه المشكلة، تستخدم الطائرة هوائيّاً طوله في حدود 1 متر، عادة يكون جزءاً من جسم الطائرة، ويقوم الحاسب بتجميع المعلومات المستقبلة من الهوائي، لفترة زمنية قصيرة أثناء طيران الطائرة، ومعالجتها على أنها واردة من هوائي واحد ثابت؛ فإذا كانت الطائرة تطير بسرعة 15 كم في الدقيقة، أي ما يساوي تقريباً 250 م في الثانية الواحدة، أي أن الطائرة تقطع 250 م كل ثانية، (اُنظر شكل الهوائي المصطنع) وعندما يقوم الحاسب باستقبال البيانات 50 مرة في الثانية الواحدة أثناء الطيران، وبعد انقضاء نصف ثانية، تكون الطائرة قطعت مسافة 125 متراً، وخزن الحاسب 25 معلومة عن الهدف. معالجة هذه المعلومات ودمجها معاً يكافئ تماماً استخدام هوائي طوله الكلي125 متراً، ومعدل تدفق المعلومات منه "50 معلومة في الثانية الواحدة". استخدام مثل هذا الهوائي ينتج نموذجاً إشعاعيّاً دقيقاً جدّاً يسمح بأعمال التصويب، ورسم الخرائط، والتصوير الراداري الجوي الدقيق.

فكرة الهوائي المصطنع تستخدم بطريقتين طبقاً لحجم الطائرة، وسرعة طيرانها، ومتطلبات المناورة لها، فإما يجهز الهوائي على جانبي الطائرة، ويستغل في هذه الحالة مع الطائرات التي تعمل لمراقبة السواحل والحدود بالطيران الموازي لها، ومن خارج مناطق التهديد، ويطلق على هذا الرادار "رادار مراقبة جانبية محمول جوّاً Side looking airborne radar، ومعروف بالاسم المختصر"سلار" SLAR؛ أو يجهز الهوائي في مقدمة الطائرة، ويستخدم في حالة الطائرات المقاتلة القاذفة، التي تخترق حدود العدو ودفاعاته، وتوجه الشعاع أماميّاً للتصوير الرادارى أو لتوجيه الأسلحة، ويطلق على هذا الأسلوب اسم "رسم الخرائط بتدقيق النموذج الإشعاعي الدوبلري"Doppler beam-sharpening .

[1] الإحداثيات القطبية هي: * الزاوية في المستوى الأفقي ويطلق عليها الزاوية الأفقية * الزاوية في المستوى الرأسي ويطلق عليها الزاوية الرأسية * المسافة المباشرة بين الرادار والهدف يطلق عليها المدى

[2] إبطاء سرعة الدوران الهوائي يعنى معدل تدفق أعلى لمعلومات الهدف وزيادة سرعة دوران الهوائي تعنى معدل تدفق أقل وأشغال أقل لإمكانات `معالجة المعلومات

[3] هدف ارتفاعه 14.000 متر على مسافة 350 كم تكون زاويته الرأسية أقل من درجة واحدة والهدف نفسه عند نفس الارتفاع ولكن يبعد 20 كم فقط عن الرادار تكون زاويته الرأسية حوالي 45 درجة

[4] يحتاج ذلك إلى عناية خاصة حيث إنه سيتم أيضا إلغاء الانعكاس المرتد من أي هدف معاد يكون متحركا بنفس السرعة، أو بسرعة مقاربة

[5] قياس مدى الهدف يتم بقياس الفترة الزمنية بين خروج النبضة من هوائي الإرسال حتى عودتها بعد ارتدادها من الهدف إلى هوائي الاستقبال و هذه الفترة الزمنية تعبر عن ضعف مدى الهدف؛ للتتبع في المدى تقوم دوائر التحكم الآلي بإنتاج نبضتين متلاصقتين زمنيا يطلق عليهما البوابة المتقدمة والبوابة المتأخرة وتعمل دوائر التحكم على أن يقع منتصف النبضة المرتدة دائما عند الحد الفاصل بين البوابتين ويتم تحريك البوابتين تقديما وتأخيرا مع قرب أو بعد الهدف حتى يتحقق هذا الشرط دائما؛ موضع منتصف البوابتين يعبر عن بعد الهدف وتغذى هذه المعلومة للأسلحة المرتبطة مع الرادار لضبط مسافة التدمير

[6] النوع المستخدم مع قوات حلف شمال الأطلسي يمكنه تتبع 300 هدف في الوقت نفسه

[7] المدفعية عديمة الارتداد

المبحث السادس

أنظمة الرادار التكتيكية للقوات البرية

عرض لمفهوم ساحة المعركة تعديل واسع منذ بداية تسعينيات القرن العشرين، على إثر الدخول في مرحلة ما بعد الحرب الباردة، وأي نظرة على مواقع التوتر، منذ ذلك الوقت، تفيد أن عمليات الانتشار والردع، خرجت من إطارها التقليدي السابق، وكان لذلك أثره الواضح بالطبع على المفاهيم التكتيكية، وعلى وسائل الإعداد، وفي مقدمتها الرادارات. وعلى الرغم من استخدام المناظير والتلسكوبات، وحتى نظم الرؤية الليلية، والتصوير الحراري، في ميادين القتال، فان الرؤية عبر هذه الوسائل تظل محدودة بالأحوال الجوية، مثل الظلام، والمطر، والضباب، والدخان.

خضع استعمال الرادار لمنطق الانتقال من العام إلى الخاص، ومن الاستراتيجي إلى التكتيكي، ومن إدارة وتسيير المنظومات الضخمة أو المعقدة، إلى التعامل مع وحدات أصغر، ومنظومات أقل تعقيدا. وفي كل الحالات، بينت التجارب والدراسات وساحات المواجهة أن الرادار هو المستشعر الوحيد، الذي استطاع في ميدان الكشف والمراقبة، التغلب على المعوقات كافة، بما فيها الظروف البيئية القاهرة، وعوامل الطقس والمناخ. وإذا كان ذلك لا يقلل مطلقا من أهمية المناظير للرؤية النهارية أو الليلية، ومن أجهزة التلسكوب ووسائط الرؤية الإلكترونية، مثل التصوير الحراري، فانه يطرح مسألة استطلاع المعطيات ومعالجتها من زاوية مختلفة، كما يلعب دورا غير مباشر في تطوير المعدات المضادة.

إن تقنية الرادار، التي اعتمدت في أعمال المراقبة على آلية بث الموجات الكهرومغناطيسية، بدلت آلية الرصد البصري، وواكبت عملياً، منذ ذلك الوقت، التقنيات العالية في كل ما يتعلق بالكشف، ولعبت فيها الإلكترونيات دوراً رئيساً، وأخذت الجيوش تتمتع تدريجياً بعيون وآذان اصطناعية، تفوق من حيث الدقة والقدرة كل ما كان قائما من قبل. وأصبح تفوق التجهيز الراداري جزءا رئيسا من التفوق الشامل في ساحة المعركة، مهما كان شكلها ومسرح عملياتها.

اتسعت مجالات الاستخدام الراداري لتتجاوز ـ في أحيان كثيرة ـ الجانب القتالي المباشر، وتعطي صورة متكاملة عن الظروف المحيطة بوضع أمني معين، سواء في حالات السلم أو الحرب. ومن هنا كان اهتمام القوات المسلحة وعناصر الحماية والأمن بالتزود برادارات متطورة، لاستشعار وجود عناصر معادية، أو مظنة أنها كذلك، بما يتجاوز الحدود المعروفة للنظم البصرية، أو المساعدة.

إن صعوبة الاستخدام العائدة أحيانا إلى ضخامة الحجم والوزن، كانت حائلا أمام النشر التكتيكي، البالغ الأهمية، في أوضاع قتالية معينة. وإذا كان من الجائز، احتساب بداية ستينيات القرن العشرين نقطة تحول بارزة في مجال تطوير رادارات برية، سهلة النشر ومحدودة الحجم، فقد كان ذلك على حساب تدني أهمية المراقبة البشرية، التي تعززها أجهزة بصرية، من أجل تحديد المواقع، وملاحظة التحركات والأهداف. ولا يعني ذلك، في المقابل، أن نمنمة الرادارات لعبت دورا على المستوى البري فحسب، وإن كانت المشكلة طرحت بحدة أقل على المستويين، البحري والجوي.

وإذا كان الرادار قد ارتبط في مراحله الأولى بمراقبة وتغطية العمليات البحرية والجوية، فما لبث نطاق الاستخدام الأساس أن تعدد وتشعب ليشمل المجالات البرية، المصنفة تلقائيا بأنها بالغة التباين. وقد يكون لذلك اعتبارات عدة، وفي مقدمتها اعتبار المدى، خاصة إذا ارتبط عمل الرادارات بساحات القتال البرية القريبة، وبالكشف عن أوضاع تكتيكية متغيرة. وما يهم في هذا القبيل، ليس مدى الكشف فحسب، بل دقته وفعاليته أيضاً. إلا أن التغير الذي يتلاءم مع النوعية الجيدة للاستعمال، قد يطرح مشكلات إضافية على مستوى التشغيل. وانطلاقاً من ذلك، مثلاً، فان ما تطرحه المنظومات البرية صغيرة الحجم، المعدة للاستخدام الفردي، أو للتفكيك والتركيب في ساحات القتال المحدودة، لا تطرحه رادارات الدفاع البحري والجوي، التي تشكل مجموعة هوائيات كثيفة، وأجهزة الكترونية ضخمة، يتطلب استخدامها مجالاً معيناً.

أولاً: مميزات أنظمة الرادار التكتيكية البرية

في ما يلي بعض مميزات أنظمة الرادار التكتيكية البرية:

1. تتمتع بخصائص محددة، من حيث طبيعة النشر، والمدى، ودمج الوحدات، كما أنها قابلة للحمل، والتفكيك، وإعادة النشر في مواقع متحركة، ما يخولها درجة عالية من المرونة، مع تأمين قدرات متزايدة على الكشف لها علاقة مباشرة بطبيعة المسرح البري، حيث تتطلب الظروف القتالية ملاءمات متسارعة أحيانا مع الأوضاع التكتيكية.

2. تمتاز بالخفة على مستوى المكونات الإلكترونية والتجهيزات المرتبطة بها.

3. إن نظم الإرسال والاستقبال التابعة لها ووسائل المعالجة بالحاسبات الإلكترونية تساعد أكثر في أحوال تكتيكية معقدة على التمويه العملياتي. وهذه المزايا لا تتوفر في الرادارات المصممة للكشف عن الأهداف البحرية والجوية، ولهذا، فإنها تعد أداة لا يمكن الاستغناء عنها في ساحة المعركة.

4. إن رادارات السيطرة والكشف على الأهداف تعزز مهام المراقبة والاستطلاع، وحسب قدرة المدى وطاقة البث، فإنها تفيد في تعزيز الرد على مصادر النيران. ومن هذه الزاوية، يلعب الرادار كذلك دور ردع أساس، ويمثل حلقة أساسية في سلسلة التواصل بين غاية الكشف، التي هي مهمة مركزية، وواسطة الرد، التي هي آلية فعالة، لمواجهات تعقيدات الوضع الميداني. وقد يحدث أحيانا، لضرورات عملياتية معينة، أو لتلبية أدوار طارئة، أن يُغطى المدى بشبكة رادارية، وذلك لمساحات واسعة، وعلى مسافات طويلة.

5. إن استخدام أنظمة رادار المراقبة الأرضية في المناطق الصحراوية له أهمية بالغة. فالرادار يمكنه الكشف عن أهداف تقع على مسافات بعيدة فوق أرض وعرة، قليلة الارتفاع، أو هضبة صخرية، أو مناطق السهول الرملية. إلا أن كفاءة عملها يحد منها وجود الغبار العالق في الجو، وارتفاع درجات الحرارة في هذه المناطق، كما هو الحال في غيرها من الأجهزة.

6. نظرا لصغر الحجم والشكل المضبوب، تبدو الرادارات المعنية أقل عرضة للاكتشاف من النظم الكبرى، البحرية والجوية، مع أن هذه الأخيرة تتمتع بمستويات حماية نوعية متطورة.

7. إضافة إلى القدرة على المناورة، يمكن التوقف عند خاصية التمويه والقدرة المتزايدة على الإفلات من الوسائل الهجومية المعادية، وسرعة الانتشار في ساحات القتال المختلفة.

8. قدمت النظم الرادارية المحمولة على المركبات مزيدا من الإمكانات، لأن هوائياتها ترتكز على سارية تسمح لأطقم مركبات الاستطلاع رفعها لزيادة الكشف الراداري. فكانت أولى الآليات التي جهزت بهذه التكنولوجيا مركبة الدعم التكتيكي البريطانية "كويوت" Coyote العاملة لدى القوات الكندية، واحتوت على نظام رادار أرضي مدمج لمراقبة ساحة المعركة، وكاميرا تعمل ليلا ونهارا مع عدسة حرارية، وكاشف مدى ليزري.

وتطور الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة مركبات الكشف من الجيل الجديد "سكاوت" Scout، (أنظر صورة المركبة "سكاوت") التي تمتاز بمجموعات من المستشعرات المركبة على سارية مدمجة، تسمح لمشغليها أن يتحولوا من استخدام الرادار إلى استخدام المستشعرات الكهروبصرية.

ثانياً: خصائص أنظمة الرادار التكتيكية البرية

1. إن الرادار التكتيكي لساحة المعركة، بمفهومه المتطور، قادر على كشف مركبة كبيرة على مسافة 30 كم، ومركبة خفيفة أو طائرة عمودية على مسافة 20 كم، وعنصر بشري من خلال وقع الأقدام لمسافة 5 كم. وفي حال تجهيز هذه الرادارات، بمستشعرات إضافية مكملة، يمكنها، بشروط معينة، الكشف عن قذائف المدفعية الموجهة.

2. نظراً لمرونة النظم الحديثة فانه يمكن تزويدها بأجهزة ضبط يدوية أو آلية للتحكم بالضجيج المحيط، أو بأدوات للتمييز بين الصديق والعدو.

3. تبنى الرادارات الصغيرة التي يحملها جنديان أو ثلاثة في وحدات عدة، تسهيلا لنقلها ونشرها ميدانيا، كما أن سرعة إعادة تجميعها بغية استخدامها مطلب ضروري.

4. يستطيع العديد من رادارات ساحة المعركة كشف الطائرات التي تحلق على ارتفاع منخفض بالسرعة المناسبة، كالطائرات العمودية، مثلا، أو طائرات الإقلاع والهبوط العموديين البطيئة التحليق. ويمكن التعرف على أنواع العموديات من الصدى الراداري الصادر عن حركة شفرات الدوار.

5. يلعب مدى الكشف الراداري دورا مركزيا، لا سيما إذا كان هذا الميدان هو ساحة القتال البرية القريبة.

6. تحظى دقة الكشف وفعاليته بالأهمية نفسها، التي يتمتع بها عامل المدى، وهو ما يفسر، إلى حد ما، تعقيد النظم البرية بصفة عامة، مقارنة بالنظم البحرية والجوية.

7. إذا كان الرادار البري لا يوفر المدى العملياتي الواسع، فانه يوفر درجة عالية من المرونة، والقدرة على المناورة، إضافة إلى التمتع بحيز ضيق للإشارات يلعب دورا مهماً على مستوى الأمان العملياتي المباشر.

8. حيث إنه من غير الممكن، الاستفادة من كل الايجابيات في وقت واحد، فان ما يمكن اكتسابه في مجالي المناورة والمرونة، يفقد في مجال المدى. ولا يعني ذلك أن المدى الذي تغطيه الرادارات التكتيكية في العمليات البرية يمتاز دائما بالصغر، فالتحسينات مستمرة، وهوائيات الرادار قابلة للتعديل والملاءمة، وليس هناك من حدود مرسومة مسبقاً سوى التوفيق بين أحجام الهوائيات واختيار الترددات المناسبة.

9. إن قواعد التحكم، وأنماط الاستخدام، واعتبارات نقل المعدات وتفكيكها وتركيبها، تطرح مشكلة أوسع بالنسبة إلى الرادارات البرية صغيرة الحجم، فيما تستند رادارات الدفاع الجوي والبحري إلى منشآت ضخمة ومجموعات الإعداد ثابتة، أو محمولة جوا، تواكبها مجموعة هوائيات مناسبة.

10. مع التقدم التكنولوجي، أخذ الطابع التكتيكي يفضل، بصفة خاصة، نظماً رادارية صغيرة الحجم، وخفيفة الوزن، وقابلة للنقل والتحريك والنشر بسرعة.

11. طرحت منذ البداية مسألة الاختلاف النوعي على مستوى المهمة القتالية وعناصر التشغيل، بين العمل في بيئة بحرية وجوية من جهة، أو بيئة برية من جهة ثانية. والسبب الرئيس في ذلك أن البيئة الأولى تتصف بمستوى ضجيج Noise منخفض، وبنطاق كشف راداري يحد مجاله الأفق، بينما البيئة الثانية تتأثر، تأثراً مباشراً، بالعوامل والعوائق الطبيعية، على خلافها، ما يحول أحيانا دون كشف الأهداف المطلوبة. فالبيئة البرية تمتاز بمستوى من الضجيج المجاور، يحد تلقائيا من القدرة على اكتشاف الأهداف، استنادا إلى التقنيات التقليدية المتوافرة. غير أن هذه الملاحظة لا تعني عدم إجراء محاولات في اتجاه تصميم نظم رادارية، الغاية منها الكشف عن الأهداف البرية القريبة، أو البعيدة. وعليه، كان لا بد- قدر الإمكان- من تشكيل مجال راداري يحد من التأثير السلبي للتضاريس الأرضية، ولكثافة النباتات والأشجار، إضافة إلى المنشآت التحتية، لاسيما الضخمة منها، ويحرر الأجواء إلى أبعد مجال ممكن.

12. معظم النظم المستخدمة تعمل ضمن نطاقي التردد الذي يغطي ما بين 8 إلى 10 جيجا هرتز، وبين 10 إلى 20 جيجا هرتز، وهذا بدوره يحقق صورا أكثر دقة، ومدى معقولا. ولكن، ينبغي أن يكون الحل الوسط بين الدقة والمدى مقبولا.

13. ضمن مدى الترددات المستخدمة عادة تحتاج النظم التي يحملها الأفراد إلى هوائيات صغيرة، تكون أطوالها بحدود متر أو أقل، وتتناسب جيدا مع الرغبة في تخفيض الحجم والوزن، ومع الحاجة إلى إخفائها بسهولة. وبما أن الرادار نظام نشط فهو عرضة لأن يكتشفه العدو، لأنه يستعمل عادة بالقرب من الخطوط الأمامية، ويمكن رؤيته بالعين المجردة، بالإضافة إلى احتمال كشف بصمته الكهرومغناطيسية.

14. معدلات المسح المتغيرة، وفترات بقاء صور الأهداف على الشاشة، تستخدم عادة للتركيز وزيادة فرصة الحصول على المعطيات الأحدث المتعلقة بمناطق معينة، ذات أهمية خاصة. وعلى النقيض من ذلك، يمكن تثبيت المسح لفترات معينة على أهداف ذات أهمية كبيرة. وهنالك، بصورة عامة، خيار للمشغل لإجراء المسح على قطاعات مختارة، أو حجب الإشعاع الراداري عن منطقة معينة. والقدرة على حجب الإشعاع عبر مناطق معينة تقلل من فرص اعتراض الإشارات الرادارية من قبل نظم العدو الإلكترونية، وفي الوقت نفسه، تتيح تركيز المراقبة الرادارية عن كثب على مناطق مشكوك بأمرها. وبعض هذه النظم يكون مصمما لتحمل الصدمات التي تصيبه جراء إسقاطه بالمظلة.

15. من مجالات القصور التي تعانى منها أجهزة الرادار التكتيكية عدم قدرتها على الكشف إلا على امتداد خط البصر، الأمر الذي يجعل من استخدامها في المناطق الجبلية، أو ذات التضاريس الحادة، أمرا غير ذي نفع، كما أن هطول الأمطار الغزيرة، أو هبوب العواصف الثلجية والترابية، أو وجود أعشاب كثيفة، يقلل من قدرات النظام على العمل بكفاءة.

ثالثاً: هوائيات الرادارات التكتيكية البرية

الرادارات التكتيكية البرية مجهزة بهوائيات صغيرة لمراعاة عاملي الحركية وخفة الوزن. وهذه الهوائيات، التي لا تتجاوز قدرتها الكيلووات الواحد، تناسب شروط التخفي، وتكون أقل عرضة من الهوائيات الكبيرة للاكتشاف من النظم الإلكترونية المضادة. وتصمم هذه الهوائيات بحيث تبث الحد الأدنى الممكن من الفصوص الجانبية Side lobes التي تعجز عن التقاطها أجهزة الاستقبال المعادية. وتستخدم الهوائيات ثلاثية الأرجل في معظم النظم المحمولة، رغم أنه، في بعض العمليات، تثبت شبكات الهوائي أحيانا على أسوار مرنة، قابلة للتمديد. وتستخدم هذه الوسائل عندما تكون النظم مثبتة دائماً، أو على متن المركبات، للمزيد من المرونة إبان العمليات.

وعلى ضوء تحسين آليات الرادارات التكتيكية للاستخدام البري، فقد تحقق مدى متزايداً دون أي تأثير على نوعية الكشف، من خلال تركيب هوائيات مناسبة، قابلة للتعديل والملاءمة، وقادرة على بث الترددات بإيقاعات مختلفة، حسب المهام المطلوبة. فالهوائيات المعدة لتجهيز الرادارات البرية التكتيكية، أيا كانت أبعادها وأحجامها وأنواع الذبذبات الصادرة عنها، شهدت تطورا ملموسا، إلى جانب إدخال تحسينات متلاحقة على مستوى كيفية دمج النظم ورفع درجة الفعالية. ومن شأن ذلك أن يضاعف من مستوى الأمان ضد الوسائط الإلكترونية المضادة.

وتتصف عموما هوائيات الرادارات التكتيكية بقياسات صغيرة، تقل بالإجمال عن ثلاثة أقدام. وفي مجال الترددات الرادارية المرتبطة بالاستخدام الفردي، لا تتجاوز أبعاد الهوائيات المتر الواحد، ما يساعد على إخفائها عند الضرورة.

وقد فتح المجال أمام تصميم وإنتاج هوائيات ماسحة Scanning، تتغير معدلات دورانها وتغطياتها باستمرار، ويلجأ إليها لزيادة الحصول على معلومات وصور دقيقة، حول مناطق أو مواقع تتمتع بأهمية خاصة. كما دخل أيضا في المجال التكتيكي، النظم سهلة النقل والنشر، المثبتة على المركبات، والمختصة برفع هوائياتها على صوار، ذات تصميم متداخل، للرفع نحو الأعلى، لتوفير تغطية قصوى.

رابعاً: شاشات العرض

تصمم شاشات العرض عادة متوافقة مع الخرائط العسكرية التقليدية، كي يمكن تقدير الإحداثيات بسرعة، وتحديد مكانها على الخريطة. والاتجاه الحالي هو الميل نحو استخدام أنواع شاشات العرض العاملة بالبلورات السائلة Liquid Crystal Display :LCD، لأنها تستهلك طاقة أقل، وفي الوقت نفسه، هي أكثر تحملا ومقاومة. فمتطلبات الطاقة الكبيرة تسرع في استنزاف البطاريات التي تستمد معظم النظم طاقتها منها.

وشاشات العرض، هي بالإجمال من النوع المسطح Plan Position Indicator: PPI ، وقادرة على تغيير مكان مجال الكشف الراداري المركز في وسط الشاشة. وهذه التقنية ذات أهمية متقدمة في مسرح العمليات، لأنها تسمح بقراءة معطيات البعد وزوايا الأهداف بطريقة فورية.

إن تصنيف الأهداف المتحركة يتأتى جزئيا عن طريق شاشات العرض الملونة، خصوصا أن أكثريتها من البلورات السائلة أو الكهروفوسفورية. ومع أن شاشات العرض ذات الأنابيب الكاثودية Cathode Ray Tubes: CRT، ما زالت مستخدمة في بعض الأحيان، فان أفضل التقنيات توفرها الرادارات التي تعتمد شاشة بانورامية في عرض الصور، إلى جانب شاشة العرض المسطحة، ويفيد ذلك عن وضوح كبير، مع تحديد دقيق لبعد الهدف عن الرادار. والهوائيات في هذه الحالة يمكن أن توفر مسحا كاملا، لقطاعات محددة.

والعمل الراداري يتطلب من قبل المشغلين المباشرين، ومن مراكز الاستطلاع والمراقبة، تركيزا متواصلا على شاشات العرض. وإضافة إلى الاتجاه المتزايد نحو استخدام الشاشات العاملة بالبلور السائل، يجري بالتزامن أيضاً اعتماد نظم بصرية، وأخرى سمعية تلقائية.

خامساً: مشكلة الطاقة

إن من جملة التحديات التي يواجهها تشغيل الرادار في ساحة المعركة، لا سيما إذا احتدمت المواجهة العسكرية، أو قضت الظروف الحد من حرية التحرك، تأمين طاقة متواصلة، تسمح بالبث في كل الأوضاع التكتيكية. وهناك اتجاه لدى المصنعين الرئيسيين نحو تطوير بطاريات تتمتع بقدرات عالية، تمد الرادار بالطاقة اللازمة، ولا تؤثر على وزن النظام الراداري ومرونته العملية.

وموضوع الطاقة، يطرح أكثر من مشكلة. فمن أجل مراعاة ظروف السرية، وضمان أرفع مستوى من الأمان للإعداد الراداري برمته، تأكد اتجاه استخدام النظم ذات الطاقة العالية، في منشآت مصممة لهذا الغرض، بينما يكتفى بمصادر طاقة محدودة، حين يتعلق الأمر برادارات ساحة القتال، التي تنشر لأغراض تكتيكية.

وقد تكون معطيات الطاقة المثلى للبث حوالي 7 كيلووات، والمشغل الحريص يستخدم فقط قوة إرسال دنيا تتناسب مع الظروف التكتيكية. ولما كان حمل النظام من قبل الأفراد يعد أمرا ضروريا، عموماً، لذا، فان النظم ذات الطاقة العالية لا تستخدم إلا في المنشآت الثابتة لحماية المناطق الحدودية. وتضم هذه المنشآت حاويات مع هوائيات ذات أبعاد تقاس بالأمتار، وتزن أطنانا، وتنقل بالشاحنات فقط. واستخدام المولدات Generators يزيد من صعوبة الحمل، وفي الوقت نفسه فان أصوات المولدات تحول دون إخفائها.

سادساً: الرادار الفردي

لعل التقدم الأساس الذي شهدته الرادارات التكتيكية للقوات البرية بعد تعزيز قدرات الاستخدام في مسارح متحركة، تمثل في تصاعد قدرة الاستخدام الفردي لهذه الأجهزة، بحيث يستطيع فرد واحد، في بعض الأحيان، أن يحمل تجهيزا متكاملا تتفكك عناصره إلى وحدات صغيرة. ومن جهة أخرى، صممت الرادارات الفردية بحيث تؤدي مهاما محددة على مسافات قصيرة، وأحيانا قصيرة جدا، وأدنى من المسافات التقليدية للكشف.

حدث تطوير محدود للنظام الراداري المحمول باليد، ما يمنح قدرة مضاعفة على التحرك والمناورة. ولعل اتجاه التطوير، يتمثل بصفة خاصة في التحول نحو دمج النظم الحديثة المتباينة ضمن شبكات مراقبة شاملة، وإذا ما تأكد هذا الاتجاه، يعد ذلك قفزة نوعية جديدة، لا سيما في نطاق الرادارات المحمولة يدويا، والتي تتمتع بإمكانات متفردة، من حيث الفعالية والدقة.

ومن التطورات في مجال رادارات ساحة القتال، نظام يحمله جندي واحد على ظهره، وهو مثبت على ظهر الجندي بأشرطة، أمّا الهوائي، فيحمله الجندي على صدره، وتنفذ عملية المسح طبقاً لحركة الجسم. وقد تأكد أن خطر الإشعاع على حامل الرادار ومشغله غير وارد.

ومن أجهزة الرادار التي يستخدمها أفراد المشاة الجهاز الأمريكي PPS-5 لكشف ميدان المعركة، وتستخدمه تسعة جيوش في العالم، رادار يحمله شخص واحد، ويحتاج إلى طاقة متدنية للمراقبة الأرضية، ويؤمن مراقبة رادارية لمنطقة شاسعة حتى مسافة قصوى تبلغ 42 كم، ليلا ونهارا، وفي كل الأحوال المناخية، واحتمال كشفه أو اعتراضه ضعيف، وقد استعمل عمليا في العراق والبلقان وأفغانستان. وقد بدأ استخدامه عام 1966، ثم طور عام 1970، إلى الطراز PPS-5D ، الذي يمكنه العمل ثماني ساعات باستخدام بطارية واحدة، وكشف المركبات حتى مدى 20 كم، والأشخاص حتى مدى 10 كم.

ويستخدم الجهاز PPS-5D أفراد المشاة والمدرعات، وهو رادار نبضي دوبلرى، ويمكنه كشف وتحديد مواقع الأشخاص المتحركين حتى مدى 6000 م، والمركبات حتى مدى 10000 م، في الظروف الجوية المختلفة. ويستخدم شاشة عرض ومبين صوتي يصدر نغمات تتناسب مع سرعة الهدف.

سابعاً: تعدد الاستخدامات

الرادارات التكتيكية البرية تستخدم في أدوار متعددة، تتوزع بين المراقبة العامة، ومراقبة الحدود، أو السواحل، والتجسس على المناطق المعادية، والسيطرة على الأهداف، وحتى تعيين مواقع سقوط القنابل وقذائف المدفعية، بغية تصحيح عملية إطلاق النيران في المواقع الأمامية. وتتنوع هذه الاستخدامات كالآتي:

1. كشف الأهداف المتحركة

حيث إنه من الأهمية بمكان كشف الأهداف المتحركة، في كل ما يمت بصلة إلى رادار كشف الأهداف البرية، فقد لعب هذا العامل دورا أساسيا في تقدم تقنية جديدة، يطلق عليها اسم تقنية النبض الدوبلري  Pulse Doppler، والتي تعنى أن الإشارات الرادارية، المنعكسة من هدف متحرك، تبث ترددات متغيرة، ذات علاقة باتجاه الهدف وسرعته. وهذه التقنية تضاف إلى تقنيات أخرى، مثل ضغط النبضات Pulse Compression، والتردد القافز Hopping Frequency، لملائمة الأوضاع القتالية الأكثر تعقيدا، والمتعلقة عموما بالحرب البرية. وهذه التقنيات تماثل، إلى حد ما، التقنية المستخدمة في وسائط الكترونيات الطيران "الأفيونيكس" Avionics في رادارات إدارة النيران التي تجهز المقاتلات الحربية، مع ملاحظة تعقيدات أقل، مردها إلى أن الرادار البري، على عكس الرادار الجوي، لا يفترض معالجة مكثفة للصور.

وإذا كانت التقنية الدوبلرية، خطوة مهمة في مجال التحقق من الأهداف، ثم التمييز بين أنواعها، فالصحيح كذلك أن وسائل الكشف البرية هي ذات علاقة أقرب بالواقع القتالي المتغير، بالمقارنة مع وسائل الكشف البحرية والجوية. ويمكن، مثلا، للمشغل الممتاز للرادار الدوبلري التمييز بين أصوات المركبات المجنزرة أو المدولبة.

ومن ناحية أخرى، فان البث على موجة تتراوح بين 8 و 20 ميجا هرتز عموماً، يعنى بث طاقة ضعيفة للنظم الرادارية المحمولة. ويعني ذلك، من الوجهة العملياتية وغرض الأمان، تضييق اتساع شعاع البث إلى حد يصبح معه هذا الأخير شعاعا قلميا Pencil Beam. ومن مقتضى هذا المفهوم، أصبحت أغلب النظم الحديثة تطرح عدة خيارات تشغيل للنطاقات الترددية الثانوية في سياق التردد الرئيس، مما يخفف من أثار التشويش.

2. تأمين ومراقبة الحدود

برزت خلال سنوات الحرب الباردة، الحاجة إلى اختراع آلات اليكترونية لمراقبة الحدود من خطر تسلل جماعات معادية، وتتمكن في الوقت ذاته من الاكتشاف المبكر لكل حركات عدوانية يجري الإعداد لها عبر الحدود من جانب الدول المجاورة، وتركز استخدام هذه الآلات في الحدود مع دول الستار الحديدي في أوروبا في ذلك الوقت، وفي المنطقة المنزوعة السلاح التي تفصل بين كوريا الشمالية وكوريا الجنوبية.

واكتسبت قضية تأمين الحدود بعدا سياسيا متنامي الأهمية، بل أصبحت عنصرا مهماً من عناصر الأمن القومي، وغالبا ما تنصب على الحد من ظاهرة التسلل والهجرة غير المشروعة من دولة لأخرى، وردع محاولات تسلل الجماعات الإرهابية من دولة مجاورة ترعى هذه الظاهرة، كما أنها توفر للدول المعنية إشارات مبكرة لأعمال عدوانية لم تكن في الحسبان.

وتشمل هذه الجهود الدؤوبة استخدام أجهزة اليكترونية محمولة على متن الطائرات العادية أو العموديات، يمكنها التقاط صور شمسية أو بالأشعة تحت الحمراء، لتعزيز المعلومات التي ترصدها القواعد الجوية وتأكيدها بواسطة أجهزة الرادار وأجهزة الاستشعار عن بعد، واستخدام أنظمة المراقبة المحمولة جوا لاستكشاف أهداف قد تصل مسافتها من 75 إلى 150 كم داخل حدود الدولة المراقبة، أو عبر المنطقة الفاصلة بين دولتين في حالة عداء. وفى العادة، تجري مثل هذه العمليات في سرية وأمان كاملين، وتقوم بها فرق عالية التدريب والكفاءة، تعمل من وراء خطوط الأعداء لفترات زمنية طويلة.

ورادارات المراقبة الأرضية هي أكثر الأنظمة استخداما في مراقبة الحدود، وأهم ما يميز هذه الأنظمة قدرتها على تحديد واكتشاف مواقع الأهداف المتحركة في ظروف تعجز معها أنظمة المراقبة الأخرى عن العمل بكفاءة، فالرادار الذي يستخدم، ثابتا أو متنقلا، يتيح الحصول على معلومات استخبارية سريعة ودقيقة. وترصد أجهزة رادار المراقبة الأرضية الأهداف التي يمكن قصفها مستقبلا، في حالة اندلاع الاشتباك المسلح.

3. كشف الأهداف خلف الجدران وتحت سطح الأرض

يحاول المصممون العسكريون زيادة القدرات التكتيكية لقوات المشاة من خلال تطوير وسائل تساعد هذه القوات على الرؤية في ظروف الطقس السيئة، ومن خلال الجدران الصلبة. وسيتمكن العسكريون من رؤية الأشياء التي خلف الجدران والأشجار وتحت سطح الأرض، وذلك بواسطة رادار جديد يخترق الحواجز، وينقل صورا من التحام المعركة والعمليات الخاصة، ويكشف مواقع اختباء الأعداء ومحاولاتهم التمويه، كما يمكنه كشف الألغام الأرضية المدفونة.

وينقل الرادار الجديد صور فيديو في مقدمة خوذة الجندي، ويقوم بإرسال إشعاع ذي ذبذبات منخفضة التردد لاختراق الحواجز بسمك عدة أقدام، وعندما يستخدمه الجنود على الأرض، يمكنه الرؤية الواضحة أثناء الضباب والليل، بينما لا تستطيع وسائل الرؤية الليلية أداء ذلك. ويمكن تركيب الرادار الجديد على الطائرات لكشف الخنادق والمخابئ ومواقع القوات. وعند إضافة المنظار الحراري ستجعل هذه التقنية من المستحيل على الجيوش إخفاء المركبات والمعدات والأفراد.

وهذا الرادار المتطور يعد قفزة إلى الأمام في ميدان التقنية العسكرية. ولا يزال العلماء يسعون لتطويره، مثل تزويده بوسائل وقاية ضد التداخلات الكهربائية، وتصفية الصور الملتقطة لتؤدى الغرض المطلوب. وفى إحدى التجارب، استطاع كشف الألغام المضادة للدبابات، والمدفونة على عمق 15 سم في الأراضي الصحراوية، ما أكد إمكان استخدامه في كشف الألغام المعدنية والبلاستيكية.

وبازدياد أهمية عمليات القتال داخل المدن في مناطق مختلفة من العالم، فان القوات المهاجمة تحتاج إلى نوع جديد من الرادارات المحمولة، التي يمكن لجندي المشاة حملها، ليرى بواسطتها ما هو خلف الجدران، ولمعرفة الأشخاص الموجودين داخل الغرف، واتجاهات تحركاتهم، والأجهزة الموجودة معهم، وذلك قبل فتح الأبواب المغلقة بالقوة.

ويستخدم الجيش الأمريكي أجهزة رادار محمولة، خفيفة الوزن، للعمليات الخاصة، تعمل في حيزات معينة من الترددات، ومنها الموجات الميلليمترية، القادرة على اختراق الأرض. ويزن الجهاز عشرة أرطال، ويستخدم طاقة ضعيفة يمكنها اختراق حتى 8 بوصات من الخرسانة المسلحة، ليظهر الأفراد خلفها على شاشة الجهاز. ويوفر الجهاز التقاط الأهداف لحظيا وتصنيفها، ويمكن أيضا كشف الأهداف وسط الركام في المباني المدمرة. وأبعاد الجهاز: 22× 14× 8 بوصة، وهو مغلف في علبة من البلاستيك، ومصدر الطاقة له بطارية من الليثيوم يمكن إعادة شحنها.

وهذا الرادار قد يساعد على معالجة أحد أهم نقاط الضعف في قدرات الجيش الأمريكي على اكتشاف الأهداف ورصدها، وهي القدرة على الرؤية تحت الأرض. وبمعالجة نقطة الضعف هذه سوف يمكن جمع المعلومات الاستخبارية عن الإنشاءات العسكرية السرية، والملاجئ، ومصانع الأسلحة المحصنة تحت الأرض، وعدد كبير من النشاطات السرية الأخرى، ومن ثم، معرفة مدى خطورة مثل هذه الأهداف، واختيار أنسب الوسائل المتاحة لتدميرها.

وقد أطلق على هذا الرادار الجديد اسم "الرادار الخارق للأرض" Ground Penetrating Radar :GPR ، (أنظر شكل الموجات المرسلة من الرادار الخارق)، ونال تقديراً كبيراً من مسؤولي الدفاع في الولايات المتحدة الأمريكية بسبب قدرته على توفير صور ثلاثية الأبعاد عن الأجسام الموجودة حتى عمق 45.7 م تحت سطح الأرض. ولم يبد أي من المسؤولين الأمريكيين رغبة في الكشف عن التفاصيل التقنية لهذا الرادار، إلا أنه جاء في التقارير الصادرة عن المشروع أن إحدى ميزات الرادار الأكثر أهمية قدرته على العمل بطاقة منخفضة جدا، مما يقلل ـ جداً ـ احتمال كشفه من خلال بصمته الحرارية، كما يستطيع هذا الرادار العمل على أكثر من حيز تردد واحد.

وأظهرت الاختبارات أن الصورة ثلاثية الأبعاد التي يكونها المعالج الخاص بالرادار تصبح أكثر وضوحا مع انخفاض سرعة المركبة أو المنصة التي تحمله. وقد ركِّب الرادار في أثناء الاختبارات على متن مركبة أرضية، لكن من المتوقع استخدامه في النهاية على متن طائرة عمودية. وبعد أول سلسلة من الاختبارات على هذا الرادار، استطاع أن يرسم خريطة لشبكة أنفاق تحت الأرض، استخدمها مهربو المخدرات في جنوب الولايات المتحدة الأمريكية.

ويتوقع المسؤولون أن يُستخدم هذا الرادار مستقبلا في عدد كبير من المجالات، سواء العسكرية أو المدنية، مثل رسم خرائط لحقول الألغام، وتحديد مواقع المقابر الجماعية، كتلك التي أخفيت في كوسوفو، ودراسة مواقع الآثار، وتحديد مواقع خطوط الخدمات المدنية، مثل أنفاق الصرف، وشبكات مواسير مياه الشرب، والكابلات الكهربية، ورسم خرائط لها.

والرادار الأمريكي طراز Zond الخارق للأرض  يعمل عند تردد 38 ميجا هرتز، ويكتشف الأهداف حتى عمق 30 م.

4. تمييز الأهداف

التمييز بين الأهداف المتحركة والثابتة أحد مجالات عمل الرادارات التكتيكية، وهناك أيضاً احتمال قدرتها على تحديد هوية الآلة، سواء كانت مركبة مدولبة، أو طائرة عمودية تحلق على ارتفاع  منخفض. وبالطبع، تكتسب هذه الناحية أهمية مطلقة في إطار العمليات البرية، أو ما يسمى تقنيات ساحة المعركة، وكذلك في إطار المهام الروتينية للكشف عن الأهداف.

تتوفر حاليا قدرات عالية التقنية حول إمكان تمييز الأهداف التي تلتقط على شاشات الرادار، حيث يمكن تحويل إشارات الأهداف إلى موجات صوتية. ويمكن لرادار الاستطلاع الأرضي الحديث التفريق بين الذبذبات المرتدة، خاصة إذا تمت الاستعانة بمكبرات للصوت أو سماعات مختصة، تمثل نقطة الانطلاق في تعرف الأهداف الأرضية المبدئي وتمييز الآليات. فالنغمة الصوتية الثابتة التي تصدر عن مركبة مدولبة، تخالف تماما نغمة الأزيز الصادرة عن مركبة مجنزرة. ويمكن لبعض نظم رادارات ساحة القتال تمييز الطائرات التي تحوم على ارتفاعات منخفضة، وفي مقدمتها الطائرات العمودية. وقد أدى ذلك إلى توسيع مجال استخدام الرادارات التكتيكية في مهام المراقبة والحراسة الالكترونية.

وقد طُوِّرت إمكانيات تكتيكية لدى الرادارات البرية بهدف تحسين الأداء في مسرح العمليات. وإذا كانت الشركات الرئيسة، ضاعفت جهودها في هذا الاتجاه، من خلال تطوير نظم خاصة بتوجيه إطلاق النيران وعمليات المراقبة  الأرضية، فقد توجهت أيضا نحو تطوير رادارات تكتيكية، ثلاثية الأبعاد، لمهام التحذير المتقدم، وتنسيق الدفاع الجوي على ارتفاع منخفض.

ثامناً: اتجاهات التطوير والتحديث

إن قائمة المواصفات المطلوبة في نظام الرادار التكتيكي المثالي طويلة، ومنها: معطيات الطاقة، والحجم، والمدى، والدقة في تكوين الصورة، والقدرة على الاكتشاف. وبالطبع، يتعذر التوصل إلى المثالية لأن معظم النظم الموجودة في الخدمة لها صفات ذات حلول وسطية. وتتلخص اتجاهات تطوير وتحديث هذه الرادارات في الآتي:

1. إدخال تحسينات متلاحقة على مستوى كيفية دمج النظم ورفع درجة الفعالية، ولعل الانجازات التي يمكن التوقف عندها في هذا المجال، هي القدرة على توفير نطاق ترددات مناسب، عبر استخدام طاقة محدودة، نادرا ما تفوق "الكيلووات" الواحد، ومن شأن ذلك أيضا، أن يضاعف من مستوى الأمان ضد الوسائط الالكترونية المضادة.

2. تحتوى الرادارات الحديثة على شاشات عرض وهوائيات والكترونيات مدمجة، مع ملاحظة فروقات طبيعية ومبررة بالنسبة للحجم، والوزن، وطريقة النشر، والملاءمة مع الحاملات الثابتة والمتحركة. إلا أن ما يميز الرادارات التكتيكية هو الدمج الفعال مع نظم نوعية مختصة، مهمتها إصدار الأصوات السمعية بأنغام تحاكي الأصوات التي تولدها الأهداف المتحركة.

3. بالنسبة إلى الرادار البري التكتيكي، تبدو صعوبة التمييز أحيانا، من خلال شاشة العرض بين هدف وآخر، أو تحديد هوية الهدف بالدقة المطلوبة، نظرا للتشابه في معطيات الصور، وهذا ما يفسر ضرورة استكمال الإعداد الراداري الأساس بتزويده بسماعات، مهمتها المساعدة على تعرف الأصوات والتمييز بينها. كما أن هذا الإعداد لا يثبت فعاليته من خلال العامل التقني فحسب، بل من خلال العامل البشري أيضا، المتعلق بخبرة المشغل ومهارته وحدسه أحيانا.

4. إن الاتجاه في تطوير أنظمة الرادار التكتيكية البرية هو لمزيد من النمنمة الإلكترونية، مع استهلاك أقل للطاقة، وليس من المستبعد أن تستفيد مستقبلا أنظمة الرادار البحرية أو الجوية من عوامل التطوير هذه وتجعلها- نسبيا- بمنأى عن العمليات المضادة.

5. إن تصغير المكونات مع الاستعمال المتزايد للمواد المركبة، يمثل بدوره اتجاها مستقبليا في تطوير الرادارات التكتيكية من الأنظمة ذات البعد الواحد إلى الأنظمة ثلاثية الأبعاد، ومن رادار الكشف إلى رادار المسح.

6. بدلا من التوجيه اليدوي لهوائي الرادار، أصبح هذا الأخير يدار آليا باستمرار، لغرض المسح. ومن الوجهة العملية، انتفت في الوقت نفسه الحاجة إلى حامل للهوائي، وحلت البطاريات محل المولدات الكهربائية الثقيلة، لتوفير الطاقة، ويعني ذلك أن عدة أنشطة خضعت للتطوير، أو للتعديل في وقت واحد، أو متقارب.

7. يستمر تطوير الرادارات التكتيكية في مجالات الوزن، والطاقة، والحجم، والمدى، والدقة في تكوين الصورة، والقدرة على الكشف، وسهولة عمليات نشر هذه النظم وإخلائها. وقد تحققت زيادة في المدى، دون أي تأثير على نوع الكشف، من خلال تركيب هوائيات مناسبة، قابلة للتعديل والملاءمة، وقادرة على بث الترددات المختلفة، حسب المهام المطلوبة.

8. تتعارض ميزتا مستوى الأداء وسهولة الحمل، حيث إن الأداء بصورة عامة مقيد بحجم شبكة الهوائي ومعطيات الطاقة التي تتحكم بدورها في وزن أجهزة البث والاستقبال وإلكترونيات المعالجة، وهكذا، يتم بناء الرادارات الصغيرة التي يحملها جنديان أو ثلاثة في وحدات عدة، تسهيلا لنقلها ونشرها ميدانيا، كما أن سرعة إعادة تجميعها بغية استخدامها مطلب ضروري.

9. إذا كانت رادارات الميدان الحديثة قادرة على كشف الأهداف الصغيرة وتصنيفها، ففي المقابل، جرى تطوير رادارات صغيرة الحجم، قادرة بدورها على تكوين صور واضحة، لأهداف من على مسافات قصيرة نسبيا. والسبب في ذلك، يعود، بالدرجة الأولى، إلى تصميم هوائيات ذات فتحات تقاس أقطارها بالسنتيمتر، ما يسمح بكشف أهداف يراوح طولها بين متر ونصف ومترين، تقع على مسافة من خمسة كم إلى 25 كم.

المبحث السابع

أنظمة الرادار للطائرات المقاتلة

يمتاز الرادار عن العديد من المستشعرات الأخرى بقدرته على العمل في مختلف الظروف الجوية. ومنذ بدأ استخدامه في الطائرات المقاتلة خلال الحرب العالمية الثانية، زاد اعتمادها عليه في أداء مهامها في مجالات الكشف، والإنذار، والاعتراض، وإدارة النيران، وتوجيه المقذوفات، وأعمال الملاحة، والتصوير الجوي، وتتبع التضاريس الأرضية، وقياس بارامترات الطقس. وبذلك، أصبح الرادار يمثل بالنسبة للمقاتلة الحديثة عنصرا مهماً في تقويم كفاءتها، وهو بمنزلة العيون الالكترونية التي تستشعر الخطر، وتحقق الإنذار الموقوت والتوجيه السليم، حتى يمكن تقليل الجهد على الطيار ليتفرغ لأعمال القتال.

وتقنيات الرادارات المحمولة جوا تتسارع تسارعاً واضحاً لتحقق المزيد من الفاعلية والتأثير. والتقنية الخاصة بمعظم تلك الرادارات مازالت سرية للغاية، ولا يتسرب سوى بعض المعلومات اليسيرة عن تركيبها وخواصها. والأجيال الجديدة منها لا يسمح بخروجها خارج الدولة المنتجة، أو الدول الحليفة. وهناك العديد من التقنيات المتطورة التي تضاف في رادارات المقاتلات الحديثة، نتيجة السرعات العالية لهذه المقاتلات، والتهديدات المختلفة التي تواجهها، ما جعل المعدات الرادارية من أهم عناصر تطوير المقاتلات.

ويستأثر تطوير أجهزة رادار المقاتلات بنصيب هائل من ميزانيات البحوث والتطوير في الدول المتقدمة في مجال تكنولوجيا صناعة السلاح. وقد يتمثل تطوير أجيال الطائرات في تطوير الرادار الخاص بها فقط. وعلى الرادارات الحديثة أن تكون قادرة على توفير القدر المطلوب من المعلومات عن الأهداف المرغوبة بمعدلات متغيرة ومثالية من مراحل البحث والتتبع. كما يجب ألا يتطلب تشغيل الرادار المحمول جوا أكثر من عامل تشغيل واحد، بل ويستحسن أن تتوافر خاصية السيطرة عليه من بعد.

مع التطور التكنولوجي في مجالات الحرب الالكترونية والإجراءات المضادة لها، اتجهت معظم الأسلحة الجوية نحو استخدام الرادار متعدد المهام، الذي يمتاز بدقة عالية، وتكلفة مناسبة، ويتطلب ذلك زيادة سعة الدوائر الالكترونية وكثافتها، وتطوير عناصر التحكم بالحاسبات الدقيقة، حتى يمكن القيام بأكثر من مهمة، في نفس الوقت، وتحليل المعلومات والبيانات الواردة من المستشعرات الأخرى.

أولاً: مشكلات رادار المقاتلات

يحدث دائما في نظم التسليح، أن متطلبات المستخدم تتعارض مع إمكانات التكنولوجيا المتاحة لتلبية هذه المتطلبات بتكلفة معقولة، فمن وجهة نظر مصممي الطائرات، أن الرادار الأمثل هو ذلك الرادار خفيف الوزن، والقادر على أداء مهام متعددة باستخدام هوائي واحد فقط، ولكن من وجهة نظر مستخدمي الرادارات، فإن إحدى المشكلات ذات الأهمية الخاصة هي مدى تعرض الرادار للتداخل بواسطة عناصر الحرب الالكترونية المعادية. وعلى الرغم من كل مزاعم الشركات المنتجة، فإن جميع الرادارات، مهما بلغت درجة تعقيدها، عرضة للإعاقة والخداع الالكتروني، بدرجة أكثر أو أقل. وكلما زادت مقدرة الرادار على مواجهة الإعاقة تعقدت أساليب استخدامه وصيانته، نظرا لزيادة تعقيد دوائره الالكترونية. ولكن، حتى إذا أمكن تصميم الرادار القادر على مواجهة الإعاقة والخداع تماما، فإنه سيبقى عرضة للصواريخ المضادة للإشعاع الراداري.

ومع النمو المتعاظم للأجهزة الالكترونية في الطائرة، نشأت مشكلات أخرى متعددة، منها إمكانات التبريد المطلوبة لاستهلاك الحرارة الناتجة عن عمل هذه الأجهزة ومدى توافقها الكهرومغناطيسي. وعلى سبيل المثال، فإن الطائرة الحديثة تحمل خمسة أنواع مختلفة من أجهزة الرادار اللازمة لأداء مهامها. ونظرا لما يمثله مجموع هذه الأجهزة من عبء على حمولة الطائرة وخواصها الايروديناميكية، فإنه من الأهمية بمكان إدماج هذه الرادارات في جهاز واحد متكامل، وهو الحلم الذي قد يصبح حقيقة واقعة باستخدام الرادار المتكامل في القاذفات الإستراتيجية الثقيلة. ومع احتمالات التطور المستقبلي للالكترونيات وعلوم الحاسبات فقد يصبح استخدامه في الطائرات المقاتلة حقيقة واقعة بعد ذلك.

ثانياً: هوائيات رادار المقاتلات

هوائي الرادار المحمول جوا أحد الأجزاء الحيوية المؤثرة في كفاءة أداء الجهاز، وفي حين يحاول المصمم زيادة المقاييس الخاصة بالهوائي للحصول على معامل تكبير Gain مناسب للإشارة الرادارية التي يستقبلها، فإن ذلك يؤدي إلى تعقيدات كثيرة في مجال هندسة الميكانيكا الهوائية للطائرة.

وكان هوائي الرادار المحمول جوا في بداية الأمر عبارة عن طبق في مقدمة الطائرة، يكون التحكم فيه ميكانيكيا لتوجيه الشعاع وتركيزه للحصول على شكل الإشعاع ونوع المسح المطلوب. وطورت الهوائيات المستوية ذات المصفوفة Planar Arrays، حيث يكون التحكم في التردد عند تغذية المشعات Dipoles للحصول على أشكال الإشعاع المختلفة، كما هو الحال في الرادار الأمريكي طراز APG-65 المستخدم في الطائرة F-18، والرادار طراز APG-63 المستخدم في الطائرة F-15، والرادار طراز APG-9 المستخدم في الطائرة F-14، والرادار طراز APG-66 (أنظر صورة الرادار APG-66) المستخدم في الطائرة F-16.

ومع دمج مميزات هوائيات المسح الالكتروني وتكنولوجيا الميكروويف المتطورة فسوف يتوافر للرادار المحمول جوا درجة اعتماد عالية. وقد تعاونت فرنسا وبريطانيا في إنتاج الرادار Airborne Multirole Solid State Active Array Radar (AMSAR) متعدد المهام، وهو ذو هوائي مصفوفة ايجابية بتكنولوجيا الجوامد Solid State، ويتكون هوائي هذا الرادار من 200 عنصر (إرسال/ استقبال)، مصنعة من أرسيند الجاليوم، وتستخدم كوابل من الفيبرجلاس بدلا من الموصلات التقليدية لنقل المعلومات، كما هو الحال في الرادار الفرنسي طراز RBE2.

ثالثاً: الرادار التوافقي

التطور المستقبلي لأجهزة رادار الطائرات هو الرادار التوافقي، أو التطابقي Conformal، وهو الرادار الذي يحتوي على هوائي له نفس الشكل الهندسي لجسم الطائرة، ما يسمح بالمسح في زاوية كبيرة، ويقلل- كثيراً- من السحب الايروديناميكى، ومن ثم، يؤدي إلى تحسين أداء الرادار على مسافات تزيد على 360 كم، بالإضافة إلى مزايا الوزن المنخفض من خلال استخدام نظم المسح الالكتروني والاستهلاك المنخفض للقدرة نتيجة استخدام أشباه الموصلات. ومن خصائص هذا النوع من الرادارات أن وحدات الإرسال والاستقبال موزعة في أكثر من نقطة، فإذا تعطلت إحدى هذه الوحدات فلا يتوقف النظام عن العمل، ومع التخلص من الأجزاء الميكانيكية اللازمة لتحريك نظم الهوائيات التقليدية فإن عناصر كل هوائي يُغذى بالبرنامج المناسب للتشغيل بما يؤدي إلى تشكيل الشعاع المطلوب.

ومع تقدم الدراسات التي تقوم بها عدة شركات لتطوير نظم رادارية توافقية للطائرات الحديثة، فإن مفاهيم أكثر تعقيدا لتشكيل إشارة الرادار يجري دراستها بهدف زيادة مقدرة الرادار على التعامل مع أكثر من مصدر إعاقة في وقت واحد. ففي الوقت الذي تلتقط فيه إشارة للإعاقة فإن عنصرا من العناصر المشعة للهوائي ترسل شعاعا راداريا في اتجاه هذا المصدر بصفة مستمرة، بينما تقوم باقي العناصر المشعة بتكوين الشعاع وإرساله كما كان قبل التقاط إشارة الإعاقة. ومن الناحية النظرية البحتة، فإنه يمكن لمثل هذا النظام التعامل مع الأهداف الخداعية، ما سيجعله أقل عرضة للخداع الالكتروني.

وفى استطاعة هذا الرادار متعدد الأشعة والمهام أن يقوم بعمليات المسح الأرضي والجوي في آن واحد. ويصل مدى كشفه إلى ما يزيد عن 350 ميلا، وعندما يكتشف الهدف، ففي وسعه أن يركز عليه بنفس الطريقة المتبعة في الكاميرات والتلسكوبات الزووم Zoom، ويضيق عرض الشعاع بما يسمح باكتشاف تفاصيل الهدف بنفس أسلوب رادارات الرؤية الجانبية، ومن ثم تزيد قدرة الفصل بين الأهداف Resolution، ويصبح في الإمكان تمييز هدفين على مسافة قريبة جدا من بعضهما البعض. ولا يقتصر دور الرادار التوافقي على الكشف الراداري فقط، وإنما يتعداه إلى توجيه الصواريخ إلى الأهداف المعادية من على مسافات آمنة.

وتلك القفزة للأمام في مجال تكنولوجيا الرادار لا تقل في أهميتها وتأثيراتها على الحرب الجوية عن أهمية الرادار وتأثيره عندما استخدم لأول مرة في الطائرات المقاتلة، ولكن القفزة الحالية، وان لم تكن قد أصبحت واقعا ملموسا بعد، إلا أن المشكلات الفنية المتعلقة بها غير مستعصية على الحل، في ضوء التقدم المتوقع في تكنولوجيات الحاسبات والدوائر المتكاملة، عالية الكثافة.

رابعاً: رادارات المقاتلات الأمريكية

تقوم الشركات الأمريكية بتطوير عدد محدود من أجهزة الرادار الجديدة للاستخدام مع المقاتلات الحديثة، حيث إن القوات الجوية الأمريكية تفضل تحديث نظم الرادارات الموجودة لتحسين قدراتها ورفع درجة اعتمادها وأساليب صيانتها. ولقد نشرت بعض المعلومات عن الرادار الدوبلري طراز APG-77 المستخدم على الطائرة "رابتور" F-22 Raptor، وهو رادار متعدد المهام، يغطى زاوية قدرها 120 درجة في الاتجاه والارتفاع، ويستخدم مصفوفة المسح الالكترونية الايجابية (AESA) Active Electronically Scanned Array

وتضمن برنامج تحديث الطائرة المقاتلة F-16 تطوير الرادار APG-66 إلى الطراز APG-66 (V)-2A (أنظر صورة الرادار APG-66 (V)-2A) الذي تستخدمه كل من بلجيكا، والدنمارك، وهولندا، والنرويج، ويشمل التطوير استخدام مجموعات تعديل يقوم العميل بتركيبها واستخدامها، واستخدام مشغل بيانات يعمل بسرعة أعلى سبع مرات، وسعة ذاكرته أكبر 20 مرة من السعة المستخدمة قبل التطوير، وزيادة حساسية المستقبل وقدرة المرسل. وكل ذلك زاد من مدى كشف الرادار بنسبة 25%، ووفر إمكانية التتبع أثناء التفتيش لعشرة أهداف في نفس الوقت في زاوية 120 درجة.

وزود الرادار APG-66 (V)-2A بشاشة عرض ملونة، تحقق قدرة تحليل وفصل بين الأهداف أفضل أربع مرات عن تلك المتوافرة لدى نظام المسح الأرضي. ولدى الرادار ذاكرة واسعة، بها جزء غير مستغل، سوف يخصص لاستقبال وتشغيل بيانات التطوير والتحديث مستقبلا، مثل استخدام نظام للرؤية الأمامية بالأشعة تحت الحمراء، أو نظام التحذير ضد الصواريخ.

والجزء الأساس من الكترونيات طيران الطائرة "ديزرت فالكون" F-16E/ F Desert Falcon هو الرادار متعدد الأنماط APG-80 المعد بهوائي مصفوفة نشط للمسح الالكتروني، بحيث يستطيع العمل في نمط الهجوم، فيما يؤدي مهمة البحث عن تهديدات معادية والاشتباك معهما.

والطراز "جراولر" Growler للطائرة "سوبر هورنت" Super Hornet سيحل محل الطائرة EA-6B Prowler التي طالت مدة خدمتها. ومن التحسينات المدخلة عليها تزويدها بهوائي ذي مصفوفة نشطة للمسح الالكتروني للـرادار APG-79 بديلاً للرادار السابق APG-73، ذي الهوائي التقليدي. والتحديث المتعلق بالرادار والهوائي يؤمن مدى كشف أطول، ومقاومة أفضل للإجراءات المضادة، كما أنه يسمح باستخدام الرادار في المهام جو/ أرض خلال مهمة هجوم، بينما يقوم بعمليات مسح جو/ جو لمراقبة المقاتلات المعادية.

أما الرادار APG-73، المستخدم مع الطائرات F/ A-18C/ D، فيجرى التخطيط لاستخدامه مع المقاتلات الاعتراضية طراز F/ A-18E/ F بعد إضافة مكونات جديدة له تؤدي إلى تحسين الذاكرة، وسهولة الصيانة بدون زيادة في الحجم أو الوزن عن الرادار APG-65. وقد طُوِّر الرادار APG-73 بإضافة أنظمة فرعية وأجهزة اختبار جديدة، تعطي قدرة تحليل أعلى، تزيد من دقة توجيه المقذوفات جو/ أرض. وفي مرحلة ثانية من التطوير، زُوِّد رادار الطائرة F/ A-18 بإمكانات أكبر لتحصيل قدرة فصل عالية في بيانات قطاع بالخريطة، ودقة فصل عالية، وكل ذلك سوف يؤدي إلى إظهار صور جوية دقيقة أمام الطيار، نتيجة تحسين برامج الحاسب. ومن المعروف أن الرادار APG-73 صمم في الأساس ليلائم العمل مع المصفوفات الايجابية.

وقد استبدل بالرادار APG-63 في المقاتلات الاعتراضية F-15E والمقاتلات F-15C/ D الرادار APG-70، وأبقي على الهوائي ومنبع التغذية، في حين زُوِّدت باقي المكونات لتتواءم مع المهام الصعبة. فالطائرة F-15 تعد من أغلى المقاتلات في العالم، ومن ثم تم تزويدها بالرادار الذي يجعلها تحقق مهامها بنجاح. والرادار الجديد يستطيع العمل مع أنظمة الصواريخ متوسطة المدى جو/ جو، طراز AIM-120، ويستطيع تتبع عدد من الأهداف، والتعامل معها في نفس الوقت. ويمتاز الرادار APG-70 برشاقة التردد لمقاومة أعمال الإعاقة، حيث يجري التعديلات التي تكمل التغلب على تأثير الإعاقة، ويمكنه تمييز الأهداف الأرضية في حدود 2.5 كم، كل عن الآخر، كما يمكنه تمييز الأهداف المتحركة، وتحديد سرعتها.

الرادار AN/ APG-81 AESA صمم خصيصا للمقاتلة F-35 Lightning II، وهو رادار مصفوفة نشط، يمسح الكترونيا، ويعد تطويرا للرادار AN/ APG-77 المستخدم مع المقاتلة F-22، ويحقق مهام القتال جو/ جو، وجو/ أرض، وعرض خرائط بدرجة وضوح عالية، والتقاط الأهداف المتحركة، وتمييز الأهداف، والعمل في ظروف الحرب الالكترونية، وقد أجريت تجربة هذا الرادار أول مرة عام 2005.

خامساً: رادارات المقاتلات الأوروبية

لم تمر الطائرة المقاتلة الأوروبية "تيفون" Typhoon بمشكلة استغرقت دراستها وقتا أطول من مشكلة اختيار الرادار الذي ستحمله، حتى استقر الرأي على اختيار الرادار Euroradar CAPTOR، والمعروف باسم ECR-90. وهذه الطائرة صممت بواسطة الأوروبيين لتعمل في قواتهم الجوية، ولتحقق لهم رغبة قومية في إنتاج مقاتلة حديثة. ولذلك، فعليها أن تكون قابلة لأية أعمال تطوير مستقبلية لمواجهة العدائيات المحتملة، وللاستفادة من التكنولوجيات المتطورة عندما يتيسر استخدامها.

ويمكن للطائرة "تيفون" العمل القتالي القريب والبعيد، حيث لا ترى الطائرات المقاتلة بعضها بعضا، إلا على شاشات الرادار. ولهذا، كان اختيار رادار الطائرة عاملا حاسما في قيامها بمهامها. وفي مهام القتال من قرب، يستطيع الرادار كشف الهدف، وتعرفه، وهو على مسافة خمسين ميلا، وتعمل سرعة الطائرة "تيفون" على أن تقترب من الهدف المعادي بحيث تتمتع صواريخها بطاقة عالية عند إطلاقها، أما الرادار فإنه يقود الطيار إلى أفضل نقطة لإطلاق الصواريخ، حيث تطلق صواريخ "أمرام " AMRAAM، مثلا، من مدى عشرين ميلا من الهدف عندما تكون سرعة الطائرة 1.8 ماخ (الماخ = سرعة الصوت) تقريبا، وهذا يعني أن أمام الطائرة حوالي 40 ثانية حتى يصيب صاروخها الطائرة المعادية، وحينئذ عليها أن تهرب بسرعة، مستعينة برشاقتها العالية، حتى تفلت من الصواريخ التي قد توجهها الطائرة المعادية إليها.

وتتوقف الخصائص الفنية لرادار الطائرة "تيفون" على طبيعة المهام التي صممت الطائرة لتحقيقها، ولهذا، فإن الرادار ECR-90 عليه أن يحقق الخصائص المتعددة، مثل مدى الكشف البعيد، وخفة الوزن، والاقتصاد في استهلاك القدرة الكهربية، والحاجة إلى أعمال تبريد بسيطة، والعمل بطريقة آلية لتخفيف العبء عن الطيار، وإمكانية التعامل مع أهداف كثيرة، والعمل في ظروف الحرب الالكترونية، والتوافق مع هيكل الطائرة التي يبلغ وزنها حوالي عشرة أطنان، حيث تؤثر مواصفات الهيكل في دقة جهاز الرادار، والعمل بكفاءة عندمـا تحاول الطائرة الاستفادة من رشاقتها بالمناورة العالية، والقابلية للتحديث وفقا للتطورات التكنولوجية المستقبلية، خاصة في مجال الحاسبات والهوائيات ودوائر التشغيل، وتوفير كبير في مصاريف التشغيل والصيانة والإصلاح.

وتستخدم المقاتلة الفرنسية " ميراج - 2000 " Mirage-2000 الرادار متعدد المهام طراز RDM (أنظر صورة الرادار RDM)، الذي يستطيع القيام بالعديد من المهام، فهو يتعقب الأهداف على الارتفاعات العالية والمنخفضة، مع توفير البحث المتقدم للأمام مباشرة، أو في قطاع رأسي أمام الرادار، كما يقوم بأعمال التتبع أثناء المسح، وتتبع تضاريس الأرض، وتحديد المدى، وتمييز الأهداف المتحركة، والتصوير الأرضي، وحسابات إطلاق الصواريخ، وإضاءة الهدف المعادي، وكشف الأهداف البحرية على مسافات بعيدة. ويتكون الرادار من وحدات يمكن استبدالها بسهولة، مع وجود معدات الاختبارات الذاتية لسرعة كشف الأعطال وإصلاحها. ويعد هذا الرادار مناسبا لمميزات المقاتلة "ميراج- 2000" والأسلحة المتطورة التي تحملها، مثل الصاروخ "اكزوسيت" Exocet المضاد للسفن.

ومن ناحية أخرى، فقد أنتجت فرنسا جهاز الرادار طراز RDY الذي يعمل في النطاق الترددي 8-12 جيجا هرتز، ومدى كشفه حتى 160 كم، للعمل على الطائرة Mirage 2000-5.

الرادار الفرنسي طراز RBE2 طور في تسعينيات القرن العشرين للمقاتلة "رافال" Rafale، وهو يستخدم مصفوفة مسح الكترونية سلبية Passive Electronically Scanned Array، وفى مهام القتال الجوى يمكنه تتبع حتى 40 طائرة، ويستخدم معالجا للإشارات تزيد فاعليته بحوالي 40% عن فاعلية الرادار RDY، ويقل حجمه إلى النصف، وذلك نتيجة استخدام دوائر متكاملة خاصة. أما الطراز الأحدث منه فيسمى RBE2-AA، ويستخدم مصفوفة ايجابية، وأجريت تجربته على الطائرات "ميستير 20" Mystère 20، و "ميراج 2000" Mirage 2000، و"رافال" Rafale.

وتستخدم الطائرة البريطانية "تورنادو" TORNADO الرادار متعدد المهام Foxhunter الذي يعمل عند طول موجي 3 سم، ومدى كشفه 185 كم بالنسبة للمقاتلات التي تطير حتى ارتفاع 100 م، ويستطيع التتبع أثناء البحث، مع إظهار البيانات على شاشة تلفزيونية على شكل أرقام وحروف، ويستخدم في توجيه الصواريخ "أمرام " AMRAAM متوسطة المدى، ويمكنه العمل في ظروف الإعاقة الالكترونية الكثيفة، ويمكن ربطه بنظم المعلومات التكتيكية.

سادساً: رادارات المقاتلات الروسية

تعد روسيا رائدة في صناعة أجهزة الرادار الخاصة بالمقاتلات، ومنها الرادار Zaslon، المعروف لدى حلف شمال الأطلسي "ناتو" NATO باسم SBI-16، المستخدم مع الطائرة "ميج- 31" Mig-31، والذي يعمل بتقنية نظام المسح الالكتروني السلبي، حيث يُوجه الشعاع الكترونيا، ويستخدم الهوائي مصفوفات أفقية ورأسية قليلة التكلفة، ويعمل في النطاق الترددي X/ L band، وأقصى مدى لكشفه 200 كم، ويغطى 140 درجة في الاتجاه و130 درجة في الارتفاع، وقطر الهوائي 1.1 م.

وأدى تطوير المقاتلة Mig-31M ثم المقاتلة MiG-31BM إلى تطوير الرادار Zaslon-M، الذي زاد طول الهوائي فيه إلى 1.4 م، وزاد مدى كشفه إلى 300- 400 م، ويمكنه تتبع حتى 24 هدفا في نفس الوقت، والاشتباك مع 6 أهداف منها.

وقامت شركة روسية بتطوير هوائي مسح الكتروني في الحيز الترددي I/ J Band لرادار الطائرة Su-30 والطائرة Su-35. وبإمكانية الهوائي الجديد عمل مسح في حدود 60 درجة في كل من المستويين، الأفقي والرأسي، بالإضافة إلى إمكانية الكشف عن الأهداف المقتربة في مدى أقصاه 165 كم، وبالنسبة للأهداف المبتعدة ينخفض المدى حتى 60 كم. وقد أطلق على هذا الرادار اسم Zhuk PH، ومن أهم خصائصه إمكان إجراء المسح لعدد 24 هدفا في وقت واحد، مع تتبع 8 أهداف آلياً.

طورت روسيا الرادار Irbis-E للمقاتلة متعددة المهام، والبعيدة المدى Sukhoi Su-35BM، المعروفة لدى حلف شمال الأطلسي NATO باسم Flanker-E، وقد بدأ تطوير هذا الرادار عام 2004 واختباره على المقاتلة Su-30M2 عام 2007، ويمكنه العمل للكشف جو/ جو، أو جو/ أرض، أو جو/ سطح.

وتقوم الشركات الروسية بتطوير رادار لتحديث الطائرة " ميج- 21 " باستخدام معالج إشارات وبيانات ذي سرعة عالية، وذلك من خلال التعاون مع شركة فرنسية، ويحتاج هذا الأمر إلى حل مشكلات التوافق بين الأنظمة الفرنسية والروسية.

انتهت الصناعات الدفاعية الروسية من تصميم الرادار الجديد للمقاتلات " ميج – 35" MIG-35، والمزود بهوائي شبكي، يصنع في روسيا لأول مرة، ويقرب المقاتلات الروسية من مستوى منافستها الرئيسة، وهي المقاتلة الأمريكية للجيل الخامس من طراز F-35، ليس فقط في المعارك الجوية، بل وفي أسواق الأسلحة العالمية أيضا. وقبل تصميم الرادار الروسي الجديد لم تكن تستخدم الرادارات من هذا النوع إلا في أحدث الطائرات الأمريكية.

وكانت المقاتلات الروسية في السابق تزود بهوائيات يركب فيها مرسل ومستقبل للإشارة. أما الهوائي الشبكي الجديد فيتكون من 680 جهازا مصغر للإرسال والاستقبال. ويركب هوائي كهذا بشكل ثابت، أي أنه لا يدور من جهة إلى أخرى بحثا عن هدف، وبذلك فانه يستغني عن محرك كهربائي لتدويره، ويقلص زمن اكتشاف الرادار للأهداف، إذ إن الشعاع الماسح يُنقل من نقطة في هوائي إلى أخرى خلال أجزاء من الثانية.

وتعادل زاوية الرؤية في الرادار الجديد ± 60 درجة، ومداه 140 كم، وبإمكانه تتبع 30 هدفا، سواء أكانت تلك الأهداف في الجو، أو على الأرض. ويحقق هذا الرادار عددا من المهام الأخرى، مثل إرسال معلومات عن الموقف التكتيكي إلى طائرات أخرى، والقيام بمسح الأرض، كما هو الحال في الطائرة F-35 الأمريكية.

طورت روسيا الرادار Zhuk الذي يعمل في النطاق الترددي X-band ليستخدم في مهام الكشف جو/ جو، أو جو سطح، مع المقاتلات MiG-29 و Su-27، حيث يمكنه كشف الأهداف وتحديد مداها وإحداثياتها وسرعاتها، ويمكنه القيام بمهام التتبع أثناء الكشف Track while scan، ومداه 90 – 200 كم. وتم تطوير الطراز Zhuk-M في إطار برنامج تحديث المقاتلات MiG-29SMT المخصصة للتصدير. أما الطراز Zhuk-MSE (قطر الهوائي 960 مم) فطور للمقاتلة Su-30MKK التي صدرت للصين.

سابعاً: اتجاهات التطوير والتحديث لرادارات المقاتلات

تتلخص اتجاهات تطوير وتحديث رادارات الطائرات المقاتلة في الآتي:

1. استخدام رادارات متعددة المهام (كشف، إنذار، اعتراض، إدارة نيران، توجيه صواريخ، قياس بارامترات الطقس).

2. التحكم الآلي في أنظمة العمل المختلفة باستخدام المشغلات الرقمية، مع زيادة سعة الدوائر المتكاملة عالية السرعة وكثافتها.

3. استخدام الحاسبات الآلية عالية السرعة لتنفيذ عدة مهام، وتحليل الكم الكبير من المعلومات.

4. استخدام الدوائر التي تعتمد مادة "أرسنيد الجاليوم " للتحكم بمئات وحدات الاستشعار من موديولات الإرسال والاستقبال، وفي المهام العسكرية تكون قدرة المعالجة فائقة السرعة، التي تمتاز بها هذه المادة، مثالية لمعالجة الكميات الكبيرة من المعطيات، وتستغل رادارات المقاتلات المخصصة لإدارة النيران قدرة دوائر "أرسنيد الجاليوم" في معالجة الإشارات.

5. التتبع على مدى واسع في الاتجاه الرأسي.

6. استخدام المصفوفات الايجابية والسلبية للمسح الالكتروني لعدد كبير من الأهداف.

7. استخدام عدة حيزات Bands من الترددات.

8. استخدام شاشات عرض ملونة.

9. تقليل الانعكاسات الناتجة من الأهداف الأرضية نتيجة الطيران على ارتفاعات منخفضة.

10. زيادة اعتمادية Reliability الرادار، دون زيادة الوزن أو الحجم.

المبحث الثامن

أنظمة الرادار البحرية

استخدم أول رادار بحري فوق ظهر السفن الحربية في عام 1937. وفى عام 1939، استخدم الرادار فوق ظهر السفن التجارية، فأمكن تحديد مواقع الأهداف المحيطة بالسفينة، وشكل السواحل والمضايق والمسارات البحرية، كما أمكن التمييز بين الأهداف المتحركة والأخرى الثابتة، وتحديد موقع السفينة بالقرب من السواحل وفى حالات الرؤية الرديئة، ومنع التصادم في المناطق المزدحمة بالسفن والبحار المفتوحة، سواء في الرؤية الحسنة أو الرديئة، وإعطاء معلومات وإرشادات ملاحية في جميع الأوقات، واستخدم الرادار أيضا في مهام البحث والإنقاذ.

كانت الحرب العالمية الثانية مجالا مهما للاستخدام الراداري والملاحظة الرادارية، خصوصا في مجال المراقبة البحرية ورصد المدى الجوي. ونظرا لضخامة المعدات على السفن أو المثبتة على مرتفعات وأماكن مكشوفة أكثر من غيرها، فقد كان الرادار هدفا أساسيا لهجوم معادٍ. وبرزت في الوقت نفسه حاجة ملحة لإحاطته بوسائل الحماية الضرورية. وبالطبع، أدرك الأخصائيون أن تعطيل رادار أساسي أو شبكة رادارية يؤثر تأثيراً ملحوظاً على سير المعركة، ويعطي أفضلية أكيدة للجهة التي تتمتع بأفضل تغطية ممكنة.

لا تزال الرادارات البحرية هي الأضخم حجما، وتليها رادارات الدفاع الجوي. وفي الحالين، تحتوي الأجهزة، بنسب متفاوتة، على أجهزة إلكترونية مختلفة ومجموعة هوائيات تتمتع بنظم حماية مكثفة، وتكتسب طاقات نوعية جديدة من خلال أسلوب المسح الالكتروني الذي يميز الرادار من الجيل الجديد، ويغطي مجالات الكشف بحرا.

بالنسبة للسفن، فان اكتشافها يحتاج إلى عمليات أكثر تعقيدا من الأهداف الأخرى، حيث إن السرعة البطيئة للسفن تقترب من سرعة الأمواج في بعض الأوقات، ما يجعل من الصعب تمييزها. وعلى الرغم من أن البصمة الرادارية للسفينة تكون أكبر منها للطائرة، إلا أن الرادار يستغرق وقتاً أطول في بث موجاته تجاه السفينة، حتى يمكنه اكتشافها.

عندما أخذت الرادارات تستخدم وسيلة فعالة للكشف عن الأهداف وتتبعها، وأداة تكنولوجية عالية في خدمة نظم التسليح كافة، أصبحت الرادارات البحرية إلى حد ما مفتاحا للعديد من التطويرات، استهلت انطلاقا منها، مكونات أساسية لما يمكن احتسابه الأجيال الحديثة من الأجهزة الرادارية. وصار المجال البحري ميدانا مشجعا لتطوير نظم الرادار في ظل التهديدات التي تفرضها تقنيات وسائل الحرب الجديدة على مختلف أنواع السفن في البحار والمحيطات.

وأسهمت تجارب المواجهات البحرية الحديثة، ابتداء من حرب "فوكلاند" Falkland، مرورا بالحرب العراقية- الإيرانية، وحرب تحرير الكويت، وانتهاء بالحرب الأمريكية البريطانية ضد العراق، في إعطاء دلالات وافية للدور المميز الذي يلعبه الرادار بصورة عامة، والرادار البحري بصورة خاصة. فقد أثبتت الرادارات البحرية أنها وسيلة فعالة للكشف عن الأهداف وتتبعها، خاصة بعد التحديثات التي طرأت عليها، وكانت السند الأساس لرادارات الكشف الجوي أو البري، التي أخذت ـ إلى حد ما ـ من النمط البحري أداة قابلة للملائمة أو التعميم، مع إدخال التعديلات المطلوبة. ويتوقع الأخصائيون تحقيق تقدم إضافي في مجال تصغير الالكترونيات من جهة، وخفض الأحجام والأوزان من جهة ثانية، ويمكن للرادارات التكتيكية البحرية المقبلة أن تؤمن فعالية أكبر في نطاق الكشف والمراقبة.

أولاً: تعددية المهام

يتميز الرادار البحري بتعددية المهام والوظائف، فليس الكشف عن الأهداف مهمته الوحيدة. وقد تيسرت، انطلاقا من ذلك، عملية تعرف الأهداف، وحصرها بسهولة متزايدة، سواء المنتشرة جوا، أو التي على سطح البحر. وتفرض تعددية مهام الرادارات، تنويعا في تقنية الاستخدام، مع مراعاة حيز ترددات يتغير بحسب نوع الهدف.

كانت الرادارات الأولى متربعة على قاعدة دوارة، تتيح كشف منطقة واسعة، وتطورت وباتت تتمتع بأداء أوسع، مقارنة مع النظم القديمة، وأصبحت تستخدم مجموعات مسح الكترونية ثابتة في مكانها، وتعتمد حواسب الكترونية متطورة. وكان دور الرادار البحري في الماضي هو تحديد مواقع الطائرات والسفن الفردية، ثم طور هذا الدور ليدمج الرادار مع السلاح، وأصبح بإمكانه ليس فقط تحديد الهدف، إنما إرشاد القادة إلى طريقة تفاديه باستعمال السلاح المناسب. أما التطور الأخير له، فسيكون بإدخال الصور بأدق تفاصيلها، ما يسمح بإظهار الصورة بأبعاد ثلاثية، تتيح اكتشاف أنواع السفن والطائرات بدقة.

إن وجه التحديث الأساسي في الرادار البحري يتمثل في تعددية المهام. فقد جاء التداخل بين أغراض الكشف ومهام أخرى، نتيجة منطقية للدمج الفعال بين نظم القتال، حيث تيسرت عملية تعرف الأهداف وتعقبها، وحصرها بسهولة، سواء تلك المنتشرة جوا، أو القائمة على سطح البحر، وسمح دمج الرادارات في نظم الأسلحة بالرد المباشر والسريع على الهدف.

إن تعددية النظم، أصبحت، ضرورة في مسرح العمليات لتأمين دور مكثف ومتنوع للرادارات العاملة انطلاقا من منصات بحرية معرضة للكشف، وفيما كان الرادار البحري يمارس دورا رئيسا في عملية التحكم بإطلاق النيران، فقد امتدت الأدوار والمهام لتشمل مجالات أوسع، مثل المراقبة الجوية، ومعرفة حركة الملاحة، وغير ذلك. وقد يكون العامل الجديد أيضا في تطوير التجهيزات البحرية، هو تصميم جيل جديد من الرادارات، لا يعلو إلا قليلا عن مستوى السطح، ويتمتع بطاقات كشف مضاعفة.

ومثلت هذه التقنية عاملا مساعدا وإيجابيا في سيناريوهات الكشف عن الأهداف المعادية لتسهيل تحديدها وتصنيفها، وهكذا، يحدث التجديد التلقائي في معالجة المعطيات المتوافرة من خلال المسح الراداري القائم على التتبع. وبتطبيق آلية المسح والتتبع على الهوائيات الدوارة وغير الدوارة، يستخدم أربعة أسطح مستقلة، على أن يغطي كل واحد منها قطاعا يتجاوز قليلا 90 درجة، وتتوفر بالتالي تغطية شاملة من 360 درجة، وبذلك يتداخل المردود الراداري لكل سطح مع مردود الأسطح الثلاثة الأخرى، مع التمتع بهامش إضافي لسد أي ثغرة محتملة، ما يخلق أفضل الظروف الرادارية من أجل الكشف عن الأهداف المراوغة أو الماسحة.

ولتعزيز هذه التقنية يمكن إضافة هوائي أفقي على مجموعة الهوائيات الماسحة، العاملة على الجهات الأربع، ويعد تأمين التغطية الشاملة فوق السفن من الوسائط الفعالة لتسهيل عملية الكشف للمقاتلات ثابتة الجناح والعموديات، إضافة إلى الصواريخ التي تعتمد السرعة الفائقة من أجل شل الرادار.

وانطلاقا من ذلك، يمكن تكرار عملية المسح على قطاعات مختلفة، أو تعزيز دقة الصور وتكثيفها، وتبديل طبيعة الإشارات في قطاعات معينة للتعامل في أفضل ظروف ممكنة مع أحوال الطقس، ورداءة الجو، والضجيج الناتج عن سطح البحر، إضافة إلى العصائف المضادة، والمصممة لتشتيت الأشعة الرادارية.

إن توجيه الشعاع الراداري إلكترونيا يلائم، بنوع خاص، الاستخدامات البحرية. فالهوائيات التي تشغل ميكانيكيا تحتاج إلى تثبيت لمواجهة حركة السفن في أعالي البحار. وهذا يحدث غالبا بصورة كهروميكانيكية أو هيدروليكيا. إلا أن ذلك قد لا يكون فعالا تماما مع احتمال فقدان الهدف عندما يمسح شعاع الرادار، افتراضا، سطح البحر، متخطيا هدفا خلال ارتفاع السفينة فوق الموج. ومن ناحية الصواريخ عالية السرعة ماسحة سطح البحر، فيمكن أن تكون النتائج خطيرة. لذا، يمكن استعمال توجيه الشعاع إلكترونيا للاستقرار، وجعل رد فعل توجيه الشعاع إبان تحركات السفن آنيا، كما تنتفي الحاجة أيضا إلى معدات ميكانيكية ثقيلة معرضة للتآكل لا يمكن الاتِّكال عليها.

وللتقليل من آثار التشويش المعادية التي تبثها الإجراءات المضادة، يمكن إحداث تداخل مبرمج بين النبضات القصيرة والطويلة لتكثيف المراقبة على الأهداف الجوية، الواقعة على مسافة قريبة، كما بإمكان الرادار القيام بمهمة الاستطلاع، وتحديد الارتفاع، وملاحقة الهدف وتمييزه، في آن واحد.

وكذلك، فان تردد النبضات متفاوت، وفقا للأحوال التكتيكية السائدة، ويساعد ذلك على التمييز بين الأهداف مختلفة الأحجام في مختلف قطاعات المسح. ويتيح التحكم الالكتروني استعمال خيارات تدابير إلكترونية مضادة في شتى القطاعات، وتحييد تأثيرات الطقس. وتستعمل النظم التقليدية عادة معالجة دوبلرية للتعامل مع تأثيرات المطر، أو التدخل البشري، كالعصائف Chaff المتناثرة، ما يخفض من تأثير التشويش.

وكما بالنسبة للرادار البري، كانت الرادارات البحرية المصممة لمهام الدفاع الجوي، تحتوي على مستشعرات خاصة لمسح الأجواء عموديا، من أجل تحديد مسبق ودقيق لارتفاع الهدف المطلوب. ومقابل المسح العمودي، تم اعتماد آلية مسح أفقي بواسطة نظم أخرى لفرض التحقق من وجود الأهداف أصلا. وبقيت هذه التقنية المزدوجة سارية المفعول، خلال سنوات طويلة، قبل تطوير نظم رادارية ثلاثية الأبعاد، استفادت منها المنصات البرية أيضا، ونجحت في الوقت نفسه في إعطاء الارتفاع التلقائي للأهداف، بالتزامن مع اكتشافها.

ثانياً: التعامل مع خليط من الأهداف

تتطلب القدرة المتنامية للرادارات البحرية، التي تعمل بوصفها جزءاً من نظم الأسلحة المدمجة، ضرورة اكتشاف خليط من الأهداف وتعقبها، بدءا من منصات سطحية صغيرة، إلى طائرات مهاجمة، محلقة على ارتفاع عال. ويجوز أن تشمل الأهداف طائرات عمودية، أو صواريخ تنطلق بسرعة عالية، ماسحة لسطح البحر. وقد تقوم الصواريخ بمناورة خادعة، أو تصل فرديا، أو بأعداد من اتجاهات مختلفة، في آن واحد، وهذا السيناريو يزيد من ضرورة الاتكال على قدرة الرادار.

وكانت مقاومة العموديات والطائرات ثابتة الجناح أسهل بكثير من مقاومة التطور التقني للصواريخ المغيرة، لا سيما المنطلقة بسرعة عالية على مستوى ماسح لسطح البحر، وتتمتع بطاقات دفاع ذاتي بالغة الفعالية، يستحيل التحكم بها مسبقا.

ثالثاً: مكونات جهاز الرادار البحري

يتكون جهاز الرادار البحري من وحدات ودوائر الكترونية وميكانيكية تعمل معا في تزامن دقيق لإرسال النبضات الرادارية عبر هوائي في جميع الاتجاهات، واستقبال الأصداء العائدة من الأهداف عن طريق الهوائي نفسه لتكبر في وحدة الاستقبال، وتعرض على شاشة الرادار، حتى يتسنى تحديد مدى هذه الأهداف واتجاهها، لتفادي التصادم معها.

والمكونات الأساسية للرادار البحري هي:

1. وحدة الإرسال

2. وحدة الهوائي  

3. وحدة الاستقبال          

4. وحدة عرض المعلومات

والوظيفية الرئيسة لوحدة الإرسال هي توليد نبضات كهرومغناطيسية، ذات تردد ثابت وعالٍ جدا، وذات طاقة عالية. ويقوم الهوائي بإرسال الطاقة الرادارية في جميع الاتجاهات، واستقبال الصدى العائد من الأهداف. ويصنع الهوائي بطريقة معينة، بحيث يقوم بتوزيع الطاقة الرادارية على شكل حزمة لها ارتفاع رأسي وعرض أفقي. وللحصول على هذه الحزمة الموجهة في كل من المستويين، الرأسي والأفقي، فإن عرض الحزمة الأفقي يجب أن يكون صغيرا لكي يمكن تركيز الطاقة الرادارية بعكس عرض الحزمة الرأسي، والذي يجب أن يكون كبيرا.

وتعمل وحدة الاستقبال على تكبير الأصداء الضعيفة العائدة من الهدف، وتخرج الإشارة المكبرة إلى وحدة عرض المعلومات لإظهارها على شاشة البيان. والوظيفة الرئيسة لوحدة عرض المعلومات هي تحديد وجود الأهداف، وذلك بإظهار الصدى على الشاشة، وبذلك يمكن قياس كل من مدى واتجاه الهدف.

والرادارات البحرية التقليدية تتألف من جهاز إرسال وجهاز استقبال، مع عناصر معالجة للربط بينهما، إضافة إلى جهاز لعرض المعطيات، وكلها تشغل حيزا يقع تحت سطح السفينة، أما المنشآت التي تضم مجموعة الهوائيات، فتشغل مواقع مرتفعة على متن السفن. وكانت تغذية الهوائي تتم من خلال حلقة مركزية، إلا أن الهوائيات من فئة الفتحات الطويلة ترسل الطاقة الرادارية عبر موجهات موجية Wave guides.

رابعاً: تقنية الهوائيات النشطة

الأنواع الجديدة من الرادارات البحرية تتجه أكثر فأكثر إلى تقنية الهوائيات النشطة، ما يمثل ظاهرة مهمة على مستوى المفهوم والتطبيق معا، على الرغم من أن هذه الأنواع الجديدة، ليست طليعية دائما، من حيث مكوناتها وأنماط تشغيلها، ويمكن أن تتعاون من عدة جوانب مع الرادارات التقليدية، أو التي تنتمي إلى أجيال سابقة.

وقد اتصفت تقنيات الهوائيات النشطة، التي تزود الرادارات البحرية، بعديد من أجهزة الإرسال، بينما تستخدم الرادارات التقليدية جهازا واحدا أو جهازين، وفق نسق الترددات المختلفة، وكانت تتمتع هذه الرادارات بهوائيات ذات مجموعات نسقية Array مسطحة. أما الرادارات الحديثة، القائمة على التقنيات الجديدة، فقد استفادت إلى أقصى حد، من وحدات الإرسال المتعددة والمنفصلة عن وجه الهوائي. وكل وحدة إرسال يجري التحكم بها من خلال توجيه شعاع الرادار باستخدام كمبيوتر مركزي. وأصبحت الطاقة الرادارية تعمل وفق تركيزات وتوجيهات شعاعية، تتلاءم مع نوعية الأهداف وتعددها.

إن مجموعة الهوائيات النشطة ذات وزن خفيف، بالمقارنة مع النظم التقليدية، وينجم عن استعمالها خفض وزن رأس السارية، ويتيح تعدد وظائفها الاستغناء عن الرادارات التي تتعقب أسلحة معينة. واستخدام شعاعها بعيد المدى لجزء من الثانية عند الكشف عن الهدف وتعقبه سريعاً إلى درجة لا تحد من مهمته في المراقبة، وتتم المحافظة على تعقبه الدقيق لأهداف متعددة وبمعدلات عالية من المعطيات الجديدة، خاصة في وجود أجهزة التشويش.

        وعلى سبيل المقارنة، تتمتع الرادارات التقليدية بهوائيات ذات مجموعات نسقية مسطحة Planar Array، بينما الرادارات القائمة على التكنولوجيات الجديدة، تستفيد من وحدات الإرسال المتعددة والمنفصلة عن وجه الهوائي. وعلاوة على ذلك، تحتوي كل وحدة إرسال على موجهات صغري، خاصة بها، ويجري التحكم بها من خلال توجيه شعاع الرادار، بواسطة كمبيوتر مركزي.

ويعني ذلك أن الطاقة الرادارية تستخدم وفق تركيزات وتوجيهات شعاعية، تتلاءم مع نوع الأهداف وتعددها. وفي مواجهة حالات التشويش المكثف أو معوقات أخرى، يمكن لتركيز الشعاع أن يمنح طاقة عالية. وتكون تأثيرات تأرجح السفينة محدودة لدى كشف الأهداف الكبيرة، البطيئة الحركة. وفي المقابل، تكون نفس التأثيرات بالغة الأهمية والخطورة أحيانا، حين يتعلق الأمر، مثلا، بصواريخ سريعة، ماسحة لسطح البحر.

خامساً: أشهر أنواع الرادارات البحرية

1. الرادار TRS-3D/ 16

من خلال الرادارات ثلاثية الأبعاد، يمكن تحديد ارتفاع الأهداف الجوية، سواء عبر توجيه شعاع واحد، أو مجموعة من الأشعة. وفي هذا المضمار، طورت شركة EADS الأوروبية عائلة الرادارات TRS-3D/ 16 المتعددة المهام، والثلاثية الأبعاد، والتي تعمل في الحيز الترددي G-band، وتستخدم لمهام المراقبة الجوية والبحرية، وتناسب الاستخدام على سفن حربية متوسطة أو صغيرة الحجم، تعمل في مياه ساحلية، أو سفن الدورية التي تعمل بعيدا عن الساحل.

الرادار TSR-D3 معتمد على زوارق الدورية السريعة، والزوارق الهجومية، والفرقيطات، والفرقاطات، والسفن الكبيرة، كونه رادار الدفاع الذاتي الرئيس. وقد طلبتها البحرية الملكية الدانمركية في عملية تأهيل لسفن دوريتها وفرقاطاتها، كما أوصت بها البحرية الألمانية لتحديث فرقاطاتها F122 بمدها بقدرات كشف عن العموديات والصواريخ، وتوفير معلومات ثلاثية الأبعاد، ولزيادة فعالية أسلحتها.

2. الرادار MESAR

طورت المملكة المتحدة الرادار Multi Function Electronically Scanned Adaptive Radar: MESAR، متعدد المهام، الذي يمتاز بنشر عدد كبير من وحدات الإرسال الفردية على شبكة الهوائي، على أن يضم كل واحد منها مصدرا خاصا للموجات الميكروية من خلال قوة كهربائية تخضع لتحكم كمبيوتر مركزي. وتتولد الطاقة الرادارية على سطح الهوائي فحسب، فيما تتمتع الأشعة المتعددة بحركة توجيه مستقلة في اتجاهي السمت والارتفاع. وإذا ما توحدت قدرات المستشعرات في اتجاه واحد، فإنها يمكن أن تكون شعاعا قويا مجمعا. وقد وفرت عملية ترتيب مكونات الرادار الحديث مرونة فائقة لتتبع أهداف عدة في آن واحد، إضافة إلى تغطية شاملة ضمن دائرة 360 درجة.

وكذلك فإن معدل تردد عرض النبضات وتكرارها متفاوت، وفقا للأحوال التكتيكية السائدة، ويساعد ذلك على التمييز بين الأهداف مختلفة الأحجام في مختلف قطاعات المسح. ويتيح التحكم الإلكتروني استعمال خيارات تدابير إلكترونية مضادة في شتى القطاعات وتحييد تأثيرات الطقس. وتستعمل النظم التقليدية عادة معالجة دوبلرية للتعامل مع تأثيرات المطر، أو التدخل البشري، كالعصائف المتناثرة، ما يخفض من تأثير التشويش.

والمفهوم المتطور الذي أرساه نظام MESAR يركز على الطابع التكتيكي للرادار البحري الحديث، وعلى أنساق عالية التقنية، تضحي بالعديد من مجموعات الهوائيات من الحجم والوزن الكبيرين، وتبقي على عدد محدود من هوائيات الاتصال البارزة للعيان، مع نظم مسح صغيرة خاصة برادارات الملاحة.

يستخدم الرادار MESAR في الاستطلاع والتتبع، وقد كانت التجارب ناجحة ضد تشكيلة واسعة من الأهداف، تتضمن عددا من أنواع الطائرات والأهداف البالستية، التي تتمثل بأجسام تسقط حرة، وتضمنت التجارب أيضا أهدافا طائرة على ارتفاع منخفض فوق اليابسة والبحر، وكان آخرها اكتشاف وتتبع أهداف مقتربة من الرادار ضمن مداه الأدنى. والأهداف الطائرة المنقضة جرى تتبعها، بالرغم من التشويش المكثف على ارتفاعات منخفضة، بما في ذلك التشويش على البث متعدد المسارات في هوائي الرادار.

ويمكن لرادار MESAR مواءمة وظائفه طبقا لخصائص الهدف المراد كشفه وتتبعه، وأسبقيات العدائيات، حيث يقوم الجهاز آليا بضبط معدلات المسح والتتبع وحدود التغطية الرادارية لتحقيق أفضل أداء ممكن. ويتكون هوائي المصفوفة الطورية من 918 عنصرا من موديولات الإرسال/ الاستقبال، التي تعتمد تقنية "أرسنيد الجاليوم " Ga As في تغذية دوائر تشكيل الشعاع رقميا، كما تستخدم تقنية البيانات الموزعة بالحاسب، وبرامج قواعد البيانات المتطورة لأداء الحسابات الكثيرة والمعقدة اللازمة لهذا النوع من الرادارات.

ويقوم الرادار MESAR بتنفيذ خليط من عمليات المسح والتتبع لعدة مئات من الأهداف- إذا لزم الأمر- وذلك لقدرته على تغيير أسلوب العمل طبقا لخصائص التهديدات المعادية التي يقوم باكتشافها في وقت معين. فمثلا، عندما يعمل الرادار بنظام المسح الأفقي في 360 درجة، والرأسي في 60 درجة، ثم يكتشف تهديدا معينا، فإنه يعيد برمجة نفسه لحظيا لتغيير نمط العمل، وقد يترتب على ذلك إيقاف المسح الأفقي لتركيز القدرة في قطاع ضيق حول اتجاه التهديد، بينما يستمر في البحث عن أهداف أخرى، وذلك يعني أنه قد يتغير التردد النبضي لملائمة المتطلبات الجديدة لمسافة الأهداف، وفي نفس الوقت، يتغير الشكل الموجي لمواجهة أعمال الإعاقة.

وفي إطار المشروع البريطاني لتطوير نظام الصواريخ أرض/ جو، وسطح/ جو متوسطة المدى، والمشروع الأمريكي المشابه، تم تصميم الرادار متطور الأداء HPR انطلاقا من التقنيات المستخدمة في الرادار MESAR، ويمتاز الرادار الجديد بأنه مزود بهوائي إيجابي، وقادر على بث حزم كهرومغناطيسية موجهة، يمكنها التعامل مع التشويش الالكتروني، ويجعل نظام الصواريخ Medium-range Surface-to-Air Missile System: MSAM سلاحا فعالا في المعارك بر/ جو وسطح/ جو، التي تمثل الشكل الأساس للقتال في الحرب الحديثة وأجوائها المشبعة بالتشويش.

3. الرادار MRR – 3D

تنتج شركة "تاليس" Thales الفرنسية الرادار ثلاثي الأبعاد المصغر متعدد الأدوار MRR – 3D، الذي يمتاز بوزن خفيف وبمجموعات هوائيات مسطحة، ويوفر كشفا متوسط المدى لأهداف تنطلق ماسحة سطح البحر وأهداف جوية أخرى، بما في ذلك الصواريخ المنقضة ضد السفن التي تطلق من ارتفاعات شاهقة، وذلك بإطلاق شعاع قلمي دقيق يمسح إلكترونيا في الارتفاع، عبر قوس يتراوح ما بين درجة صفر إلى 70 درجة. ويجري المسح السمتى ميكانيكيا في جميع الاتجاهات في 6 ثوان للمراقبة، أو خلال ثانيتين لمقتضيات الدفاع الذاتي، حيث يعمل النظام كمستشعر يحدد الهدف أيضا. ووقت رد فعل الرادار قصير، إلى جانب قدرته المعززة على تحليل التهديد، ما يجعله مثاليا للاندماج مع النظم المضادة للصواريخ وأسلحة الدفاع القريب، كما أنه يقاوم التدابير المضادة.

وعندما يبدأ التتبع آليا في دور الدفاع الذاتي، تجري معالجة معطيات القياس بالنسبة إلى ثمانية أهداف منتقاة إبان كل مسح، من خلال استعمال مؤشرات إشعاعية محددة، تصوب نحو كل هدف. وتمنح أساليب معالجة الإشارات أداء محسنا في وجود الضجيج، وذلك عند البحث عن أهداف جوية منخفضة.

ويكشف الرادار MRR-3D على المدى القصير أهدافا جوية على مدى 60 كم، وعلى ارتفاع 30 كم، فيما يحافظ على رقابة سطحية وكشف الأهداف المنطلقة ماسحة سطح البحر لمسافة أبعد من 80 كم. أما في المراقبة الجوية، فمدى الكشف أكبر، بحيث تبلغ التغطية مدى يصل إلى 140 كم، على ارتفاع 20 كم، في حين تبقى التغطية على ارتفاع قريب ثابتة المدى. ومن ناحية المراقبة طويلة المدى، تبلغ التغطية على ارتفاع قريب 40 كم، وتنخفض تدريجيا إلى نحو 30 كم على مدى يصل إلى 180 كم. وتضمن تقنية ضغط النبضات Pulse Compression كشف الأهداف الصغيرة على مدى طويل، والتخلص من الأصداء المرتدة عن عدة أهداف، والتي تصل من الصواريخ التي تمر ماسحة سطح البحر.

4. الرادار Sea GIRAFFE AMB

تنتج شركة "اريكسون" Ericsson السويدية الرادار Sea GIRAFFE AMB الذي يعمل بالموجات الميكروية (أنظر صورة Sea GIRAFFE AMB). وهو متعدد الوظائف، وثلاثي الأبعاد، ويستخدم في آن واحد للمراقبة الجوية والتعقب، وللمراقبة السطحية والتتبع، وكشف الأهداف والاشتباك معها.

5. الرادار SPS-48

الرادار البحري الأمريكي الحديث SPS-48 ثلاثي الأبعاد، يحتوي على أجهزة بث متطورة ومعتمدة في سلاح البحرية الأمريكية، وعدة سفن أخرى، أهمها حاملة الطائرات "كيتى هوك" USS Kity Hawk.

6. الرادار APAR

يعد الرادار الفرنسي ذو المصفوفة الايجابية Active Phased Array: APAR قفزة نوعية في تكنولوجيا الرادارات البحرية، كونه يملك قدرة كبيرة على كشف الصواريخ البحرية والطائرات وهي على مسافات بعيدة، ومن ثم، تعقب الأهداف التي تشكل خطرا وفقا لأولوياتها، بالإضافة إلى قدرته على إدارة النيران بما يسمح بدعم اشتراك عدد كبير من الصواريخ لشل إمكانات أكبر الأخطار المحتملة.

وكانت مجموعة شركات صناعية متعددة الجنسيات قد تكونت لتحديد مواصفات وتطوير الرادار متعدد المهام APAR، وتولت شركة هولندية رئاسة تلك المجموعة بهدف تصميم وإنتاج نظام رادار متطور للغاية، يستخدم هوائياً له أربعة أوجه، يحتوي كل وجه على 3424 عنصرا مشعا Dipole، تعمل في نطاق الترددات I/ J، ويزن هذا الهوائي نحو 15 طناً.

    ويمكن للرادار APAR تتبع 250 هدفا في نفس الوقت، على مدى حتى 150 كم، وإدارة الاشتباك مع 16 هدفا، وتوجيه حتى 32 صاروخا في الجو. ويمكن لهذا النظام أن يقوم بعدة مهام في نفس الوقت، مثل البحث الأفقي، والبحث في نطاق محدود، وتتبع الهدف، بالإضافة إلى التحكم في الصواريخ وتوجيهها أثناء الطيران، حيث أن له وصلة بيانات علوية لاستخدامها مع الصواريخ SM-2، ووصلة أخرى لاستخدامها مع الصواريخ المطورة "سي سبارو" Sea Sparrow، وكذلك يقوم الرادار بإضاءة الهدف لكلا الصاروخين في المراحل النهائية.

    ويستخدم الرادار APAR مع كل من الفرقاطات الألمانية والهولندية، بالإضافة إلى وجود احتمال كبير أن تستخدمه القوات البحرية الكندية لتحويل الفرقاطات من فئة "هاليفكس" HALIFAX إلى فرقاطات مخصصة للدفاع الجوي، تستخدم الصاروخ SM-2 .

ومن المخطط أن يعمل الرادار APAR مع الرادار متعدد الأشعة للتسديد طراز SMART-L (أنظر صورة الرادار SMART-L) ثلاثي الأبعاد، والذي يحقق كشفا بعيد المدى، حتى 400 كم للأهداف الكبيرة، كما يتيح توجيه طائرات وصواريخ الاعتراض. ويعد الرادار SMART-L نسخة من الرادار السابق له SMART-S، الذي يُستخدم مع الفرقاطات الهولندية والألمانية.

وتوجد قناعة لدى الكثيرين من المختصين بأن كلا الرادار متعدد المهام APAR والرادار SMART- L قادران على العمل ضد الصواريخ البالستية، وبذلك، يمكنهما توفير دفاع عن مسرح العمليات ضد الصواريخ البالستية لكل من وحدات البحرية الألمانية والهولندية. ويقول المختصون إن أهم خاصية في أجهزة الاستشعار المستخدمة للدفاع عن مسرح العمليات ضد الصواريخ البالستية هي قدرتها على توجيه أشعة عالية الطاقة إلى ارتفاعات عالية.

7. الرادار SMART-S Mk2

يعد الرادار الفرنسي SMART-S Mk2 من أحدث الرادارات البحرية ثلاثية الأبعاد، متعددة المهام، وهو مؤهل للتعامل مع الأهداف المتوسطة والبعيدة المدى، بما فيها الأهداف الجوية والسطحية، مع إمكانات عالية في المراقبة وتحديد الأهداف، ويمكنه اكتشاف السفن والطائرات والعموديات، وكذا الصواريخ المضادة للسفن في أصعب الظروف الجوية، كما أنه مـؤهل للعمل في ظروف التشويش. ويصل المدى الأقصى له إلى 250 كم، أما مدى كشفه لصاروخ صغير مضاد للسفن فهو أكثر من 50 كم.

8. الرادار SPY – 1

طورت شركة " لوكهيد مارتن" Lockheed Matrin الأمريكية الرادار SPY – 1، الذي يعمل في حيز التردد (S- band) للمدمرات "ايجيس"، ويستخدم مصفوفة سلبية تدار الكترونيا، وأربعة هوائيات لتغطية كل الاتجاهات (360 درجة)، وقد دخل النظام الخدمة لأول مرة عام 1983، تحت اسمSPY-1A . ويوجد منه الطرازات: AN/SPY-1، وAN/SPY-1A، وAN/SPY-1B، وAN/SPY-1B (V)، وAN/SPY-1D، وAN/SPY-1D (V)، وAN/ SPY-1F، و.AN/SPY-1K

9. الرادار "سامبسون" Sampson

لعل أهم رادار بحري هو الرادار "سامبسون" Sampson، والذي يطلق عليه "الرادار متعدد الوظائف" Multi-Function Radar :MFR، الذي انبثق من تقنية رادار MESAR، وطورته شركة BAE البريطانية.

ومن أهم مميزات نظام "سامبسون" تكيفه مع البيئة التكتيكية، ومداه الذي يصل إلى 400 كم. فمثلا، بإمكان القسم الأكبر من المسح الذي يؤديه الرادار أن يخصص للمراقبة القريبة على مستوى متدن لمواجهة الصواريخ التي تبرز فجأة، ويستمر المسح في المراقبة العامة. وكذلك، فان معدل تردد عرض النبضات وتكرارها متفاوت، وفقا للأحوال التكتيكية السائدة، ويتيح التحكم الالكتروني استعمال خيارات تدابير إلكترونية مضادة في شتى القطاعات وتحييد تأثيرات الطقس. وتستفيد التكنولوجيا الجديدة من وحدات إرسال متعددة منفصلة على وجه الهوائي، وتضم كل وحدة إرسال مصدر موجات خاص بها، ويتحكم بكل وحدات الإرسال كومبيوتر مركزي يوجه شعاع الرادار، ويضم هذا الشعاع أشعة متعددة يمكن توجيهها، منفردة أو متحدة.

سادساً: تحديات تواجه الرادارات البحرية

أصبح امتلاك الرادارات البحرية المتطورة أكثر أهمية في ظل التهديدات التي تفرضها تقنيات وسائل الحرب الجديدة على مختلف أنواع السفن في البحار والمحيطات. وتعد الصواريخ التي تحلق فوق سطح البحر مباشرة، والصواريخ التي تنقض من ارتفاعات عالية في الجو، والأهداف المباغتة التي تطلق من بطاريات المدفعية الصاروخية الساحلية وسفن السطح المضادة للسفن، جميعها تعد خطرا يهدد السفن، ويقتضي كشفها وردعها قبل تنفيذ اعتداءاتها، ولابد لذلك من أنظمة الرادارات الحديثة المتطورة.

من التحديات التي تواجه الرادارات البحرية أنه لا يمكن لرادار واحد القيام بالمهام المتنوعة التي ستقوم بها البحرية. وهذا يؤكد صحة استخدام الرادار (SPY-1) في المدمرات " ايجيس" للكشف على المديات الطويلة، واستخدام الرادار (MK-99) على نفس المدمرات لإدارة النيران، ولكنه يعمل في الحيز الترددي (X- band) .

ويمكن أن يستخدم رادار واحد يعمل في الحيز الترددي (S/ C – band)، إذا سمح التطور التقني بذلك. ولكن التقنيات المتوفرة حاليا لا يمكنها تطوير رادار واحد يعمل في هذا الحيز لأن ذلك سيكون مكلفا للغاية. والحيز المشترك (X/ C – band) سيحقق الاستفادة من مميزات كل من الحيز (X – band) و(C- band)، ويمكن أن يستخدم في أنظمة إدارة النيران، ويقلل التكاليف التي ستتحملها البحرية، حيث إنها، في هذه الحالة، ستشترى أعدادا أقل من الرادارات.

ويشكل حمل المعدات الإلكترونية في المنشآت الدفاعية المختلفة، وبخاصة على متن السفن، أحد الاهتمامات الرئيسة للشركات المصنعة وللعاملين في القيادات البحرية، من أجل تأمين الحد الأقصى من الفعالية القتالية والحماية الذاتية معا.

وتتعدد أنواع النظم الإلكترونية في السفن، تبعا لحجم هذه السفن، من جهة، والدور المباشر الذي تؤديه في مسرح العمليات، أو غير المباشر، المنوط بها، من جهة ثانية. وإذا كان سلاح الغواصات غير معني بهذا الشأن، لأن من طبيعة عمل الغواصة، الاستقرار في الأعماق، والتمتع بأقصى حد ممكن من السرية والخفاء، فإن السفن السطحية، بمنشآتها الفوقية المعقدة، وبضخامة الهوائيات التي تجهزها، تمثل هدفا واضحاً للصواريخ، التي تتمتع بأدوات توجيه وتحكم عالية التقنية.

وتشمل الهوائيات عدة مجالات موزعة بين الرادارات ونظم الاتصالات ونظم الحرب الإلكترونية. والمسألة هنا لا تقتصر فقط على مساحة التجهيزات ونسق توزيعها، بل تتعدى ذلك إلى كيفية التجاوب تدريجيا مع متطلبات أساسية، لم تكن مطروحة من قبل، ومنها الاتجاه القائم نحو بناء سفن سطحية، تحاكي، في مجالات معينة، المفهوم العام الذي يستند إليه بناء الغواصات، مع كل ما يعني ذلك، على مستوى الخطوط الهندسية، والتحكم بالنتوءات، والتخفيف من الأثر الحراري أو البصمة الرادارية.

 

المبحث التاسع

أنظمة رادار تحديد مواقع المدفعية

تعد تقنيات رصد المواقع المعادية قديمة العهد، ورافقت النشاط المدفعي منذ البداية. وبينما كانت دراسة مدى الصوت تمثل خلال الحرب العالمية الأولى المصدر الرئيس لتحديد مواقع المدفعية، تمهيدا للرد عليها، أصبحت رادارات الكشف وتجهيزات المراقبة الرقمية والإلكترونية المدمجة بها، هي العامل المركزي في تعيين مرابض المدافع، بما فيها تلك التي تطبق أسلوب آلية الرمي والهروب، أو تتمتع بدرجة عالية من الحماية الذاتية.

ولم يكن اختراع الرادار في بداية القرن العشرين قفزة تكنولوجية مهمة للكشف عن المواقع المعادية فحسب، بل أسهم إسهاماً فاعلاً في تبديل المفاهيم بالنسبة لطبيعة العمل القتالي نفسه. وهذه التقنيات، التي اعتمدت في أعمال مراقبة آلية بث الموجات الكهرومغناطيسية، بدلت آلية الرصد البصري، وواكبت عمليا، منذ ذلك الوقت، التقنيات العالية في كل ما يتعلق بالكشف، ولعبت فيها الإلكترونيات دورا رئيسا، وأخذت القوات المسلحة تتمتع تدريجيا بعيون وآذان اصطناعية، تفوق، من حيث الدقة والقدرة، كل ما كان قائما من قبل.

من أهم ملامح التطور في تسليح القوات البرية استخدام النظم الرادارية بما لها من قدرات عالية في استطلاع مواقع إطلاق النيران المعادية وتحديدها بدقة، وكذلك أماكن سقوطها، ثم تنقل بيانات هذه المواقع إلى مركز القيادة لاتخاذ الإجراءات اللازمة. وتستطيع نظم الرادار هذه المسح في جميع الاتجاهات، أو المسح في قطاعات معينة، ويمكن أن يقوم بهذه المهمة عدة أنواع من الرادارات التي تمتاز بالسرعة والدقة، والتي حلت بالفعل محل النظم العاملة صوتيا كافة لكشف مواقع المدافع.

تزود النظم المدفعية والصاروخية الحديثة بأجهزة رادارية عالية التقنية والدقة معا، مع الأخذ دائما بعين الملاحظة عوامل المدى والحجم والطاقة، ولكيفية التوفيق المثالي، إذا أمكن، بين معطيات لا تصلح بالضرورة منذ البداية أن تكون في غاية الانسجام. ولقد كان الرادار المستعمل منذ ستينيات القرن العشرين لتتبع مدفعية العدو يمنح طريقة فريدة بتقديم إنذار مبكر عن أسلحة نيران العدو غير المباشرة مع تحديد مصادرها. واقتضت الطريقة المتبعة أن يلاحق الطاقم يدويا مسير انطلاق نيران العدو الذي استخلصه من الصور الرادارية الأولية. أما التكنولوجيا الجديدة فاعتمدت الكمبيوتر للقيام بذلك العمل، موفرة سرعة ودقة كبيرتين، وأصبح بالإمكان معرفة مركز إطلاق نيران العدو في غضون ثوان، خاصة إذا كان الكمبيوتر متصلا بواسطة حلقة اتصالات خاصة ببطارية مدفعية صديقة، فيسمح لها بمبادرة إطلاق النيران المضادة، قبل أن يتكرر إطلاق قذائف المدفعية المعادية.

وخلال الحرب الباردة، اقتضت حاجة المواجهات تركيب هذه النظم في أوروبا الوسطى على آليات مدرعة مجنزرة لمجاراة فرق الدبابات في حلف شمال الأطلسي "ناتو" NATO أو حلف وارسو. وبعد تفكك الاتحاد السوفيتي، وتنوع مسارح القتال، أو المداخلات العسكرية لعمليات حفظ الأمن والسلام، استبدلت بهذه الرادارات أخرى، وأصبحت محمولة على مركبات مقطورة أو مدولبة، يمكن نقلها جوا إلى مواقع الأزمات، حيث تنشر عندئذ على الطرقات في مسرح العمليات، وتنقل بواسطة رفعها تحت العموديات.

وتتصف أنظمة تحديد مصادر نيران المدفعية بآليات معقدة على المستوى التقني، تعوض عنها سهولة الاستخدام. وترجع الحاجة إلى هذه الأنظمة نتيجة لزيادة الفعالية القتالية للمدفعية التقليدية، والتي لا تستند الآن فقط إلى نظم توجيه فائقة الدقة، والى مقذوفات "ذكية" Smart، بل إنها أيضا تضم أنظمة إطلاق أشبه ما تكون بالنظم الصاروخية.

ويمكن للرادار أن يعين مواقع إطلاق الطلقات والقذائف، ويسهم بذلك في تصحيح عملية إطلاق النيران للمقذوفات والمدافع في المواقع الأمامية. كما أن التقنيات المستخدمة تكتسب طاقات نوعية جديدة من خلال أسلوب المسح الالكتروني، الذي يميز رادارات الجيل الجديد.

واستعملت رادارات الكشف الجديدة لأول مرة خلال حرب تحرير الكويت عام 1991، حيث استخدمت القوات الأمريكية الرادار TPQ-36 لتحديد مواقع الهاون. ويستخدم النموذج الأكبر TPQ-37 لتحديد مواقع المدفعية من مسافة 300 كم، ويجري حاليا استبدال نظام TPQ-47 الذي يزيد مداه عن 300 كم به. وتجدر الإشارة إلى أن الرادارين الأولين استعملا فيما بعد في البلقان وأفغانستان.

أولاً: فكرة عمل رادار تحديد مواقع المدفعية

يرتكز مبدأ تحديد مواقع المدافع بواسطة الرادار على تحديد مكان القذيفة في نقطتين إبان مسارها في اللحظات الأولى من خروجها من ماسورة السلاح. وبعد تحديد إحداثيات هاتين النقطتين يصبح بالإمكان تتبع القذيفة بيانيا في عكس اتجاه انطلاقها، حتى يلامس الخط البياني الذي يرسم بهذه الطريقة مستوى الأرض، ويكون مكان المدفع هو نقطة التلاقي. ويستطيع الرادار أن يسجل أماكن انطلاق المقذوفات، وكذلك أماكن سقوطها. فإذا حددت إحداثيات مصادر إطلاق النيران المعادية، أرسلها الرادار الكترونيا إلى نظم إطلاق النيران الصديقة للعمل على إسكاتها. وإذا كان المصدر صديقا، وبحاجة لتوجيه المقذوفات نحو أهدافها، فباستطاعة الرادار تصحيح مسارات المقذوفات وتوجيهها نحو أهدافها بدقة.

ثانياً: أشهر أنظمة رادار تحديد مواقع المدفعية

1. نظام "مسبلين"

يتكون نظام "مسبلين" CYMBELINE (أنظر صورة نظام "سمبلين") من جهاز رادار سنتيمتري، وجهاز حاسب، محمولين على مقطورة تجرها عربة "لاند روفر" Land Rover، ويستخدم في تحديد مواقع هاونات العدو، واكتشاف التحركات الأرضية، والقيام بالأعمال المساحية السريعة، وتصحيح نيران المدفعية الصديقة، ومراقبة وتوجيه الطائرات العمودية، وهو يتعامل مع مصادر النيران ذات خط المرور العالي، وتقل دقة نتائجه كلما قل ارتفاع خط مرور المقذوف.

وهناك ثلاثة طرازات من رادارات "مسبلين" لتحديد أماكن الهاون، وهى: الطراز MKI المقطور، والطراز MKII المثبت على ناقلة جند مدرعة، والطراز MKIII الذي ينتج أما مقطورا أو مثبتا على مركبة مدرعة. ويزن الطراز MKI 980 كجم، وهو مثبت على مقطورته، ويمكن نقله بسهولة بالطائرات العمودية، ويستطيع جندي واحد حمل لوحتي التنشين الخاصتين بالرادار وتثبيتهما على مسافة تصل إلى 15 م بعيدا عن الرادار ذاته.

ويبلغ المدى الأقصى للطرازين MKIو MKII 20 كم، إلا أن ذلك يتوقف على عيار الهاون، ومن ثم، حجم المقذوف. وفعالية النظام ودقته لا تتأثران بحالة الطقس، فهو لا يحتاج إلى معلومات عن الحالة الجوية. أما في الطراز MKIII فيمكن وضع وحدات العرض على مسافة 30 م من الرادار، كما زاد المدى الأقصى إلى حوالي 30 كم، أما المدى الأدنى فلا يتعدى الكيلومتر الواحد.

ويمكن استخدام رادار "مسبلين " لأغراض أخرى، ومنها تصحيح نيران المدفعية الصديقة إذا كان بالإمكان رؤية أماكن انفجار المقذوفات بواسطة الرادار، بالإضافة إلى توجيه نيران المدفعية نحو أهداف معادية يتم تحديدها مسبقا.

2. نظام "فايرفايندر"

يستخدم الجيش الأمريكي نظام "فايرفايندر" Firefinder، لتتبع مصادر النيران المختلفة من مدفعية وصواريخ، بواسطة معالجة سريعة لتحديد مواقع نيران الأعداء، والإيعاز للأسلحة المعترضة بتوجيه النيران للقضاء عليها. كما طورت الشركة المصنعة لهذا النظام الكترونيات فعالة لمعالجة إرساله الرقمي، وشاشات عرض زادت من فعالية تحديد النيران والتجاوب لمواجهة التهديدات. ويتكون النظام من الرادار TPQ-36 والرادار TPQ-37.

أ. الرادار TPQ-36

يجرى إنتاج الرادار TPQ-36 على نطاق شامل للجيش الأمريكي ولسلاح مشاة البحرية الأمريكية وبعض قوات الدول الصديقة للولايات المتحدة. ويمتاز هذا الرادار المقطور والمتوسط المدى، بسرعة اكتشاف الأهداف وتحديد مواقع الأسلحة المعادية، وبصغر حجمه، وقدرته العالية على الحركة، وإمكانية نقله جوا لإسناد قوات الانتشار السريع والقتال المباشر مع وحدات الخطوط الأمامية، إذ يستطيع أن يحدد مواقع المدفعية أو الصواريخ أو مدافع الهاون بصورة آلية كاملة، كما يستطيع أن يحدد، في وقت واحد، مصادر النيران من أسلحة في مواقع متعددة، وأن يكتشف ويحدد موقعها من أول طلقة.

ويعد هذا الرادار من الوسائل العضوية لكتيبة المدفعية في مهمة الدعم المباشر للوحدات المنتشرة على الخطوط الأمامية للمعركة. ومهمة هذا الرادار هي تحديد أماكن المدافع وراجمات الصواريخ والهاونات المعادية، وهو قادر على إعطاء إحداثيات دقيقة لمصادر النيران على بعد حتى 24 كم.

ويقوم الرادار TPQ-36 بمهمة ثانية لصالح نيران الدعم الصديقة كونه يستطيع مراقبة سقوط القذائف على مواقع العدو بهدف إجراء التصحيحات اللازمة وتحقيق الإصابة بدقة، ومن البديهي أن يعتمد في ذلك تقنيات تصحيح القذائف ذات الانفجار العالي فوق الأهداف، أو على مقربة منها.

وتتلخص فكرة عمل الرادار TPQ-36 في أن مجموعة من حزم الرادار الشعاعية، التي تكون على شكل قلم، والقابلة للتعديل وفقا لطبيعة الأرض، تتحرك عدة مرات في الثانية الواحدة، مكونة حاجزا على طول قطاع الأفق بمقدار 90 درجة. وعندما يخترق شيئا ما هذا الحاجز، فإن النظام يصدر فورا شعاعا تأكيديا، وبمجرد اكتشاف الهدف، فان كمبيوتر النظام يطلق سلسلة متوالية سريعة من إشعاعات التتبع بمعدل بيانات أعلى كثيرا، وأثناء تتبع هذا الهدف، يستمر الرادار في البحث عن الأهداف الأخرى وتحديد مواقعها.

ويتخلص من الانعكاسات غير المرغوب فيها، الصادرة عن الطيور أو الطائرات، وهذا يعطى النظام خاصية تحديد المواقع بدرجة احتمال عاليـة، مع بقاء تحديد المواقع الزائفة بنسبة منخفضة جدا. وعندما يتقرر وبواسطة الكمبيوتر أن الهدف صحيح، فان الكمبيوتر نفسه يقوم بتنقية بيانات التتبع مستنبطا خط سير المقذوفات، ويحدد من ذلك موقع الرماية.

وغالبا ما توضع مقطورة الهوائي خلف أرض حاجبة في موقع يوفر تمويها وتغطية رادارية فوق القوات المعادية. أما ملجأ مراقبة العمليات، الذي يحتاج تشغيله إلى أفراد، فيوضع على مسافة أقصاها 50 م. ويمكن تجهيز النظام للعمل خلال 15 دقيقة، وللتحرك خلال 5 دقائق فقط بواسطة طاقم مكون من خمسة أفراد.

ب. الرادار TPQ-37

يستخدم الرادار TPQ-37 المقطور (أنظر صورة الرادار TPQ-37) لكشف مواقع المدفعية بعيدة المدى، حيث يحدد الأهداف بدقة، ويضعها تحت مرمى الأسلحة بعيدة المدى التي ينبغي استخدامها، وبإمكانه تحديد مواقع عشرة أهداف مختلفة في غضون ثوان، وتتبعها ضمن مدى يصل إلى 50 كم، كما يستطيع أن يحدد مواقع الصواريخ سطح/ سطح، وفي هذه الحالة، يمسح الرادار فقط نطاقا عرضه 60 درجة، وهو المتوقع منه التهديد، ويستطيع أن يحدد عددا كبيرا من أسلحة العدو المشتركة في إطلاق مقذوفات عديدة، ثم يعرضها على عامل تشغيل الرادار الذي ينقلها إلى مركز توجيه النيران.

 ومقطورة معدات الهوائي مركبة على عجلات قابلة للفك، وعادة تجر بشاحنة وزنها خمسة أطنان تحمل مولدات كهربائية، ويحمل ملجأ عامل التشغيل على عربة زنه 1.5 طن، ويستطيع طاقم مكون من 8 أفراد إعداد الرادار للتشغيل خلال 15 دقيقة.

ويعد الرادار TPQ-37 مثاليا لتحديد خط سير طلقات المدفعية والصواريخ بعيدة المدى، حيث يتمتع بميزة التخلص من تشويشات الأهداف الأرضية، مع الاحتفاظ بإمكان أداء عالٍ لالتقاط الأهداف الحقيقية، ويستطيع أن يتتبع نيران الأسلحة الصديقة، ما يسمح بانجاز عمليات التسجيل والتعديل. وأقصى مدى لعمل الرادار 50 كم، ويمكنه اكتشاف حتى 10 أهداف في وقت واحد، مع إمكان تخزين إحداثيات حتى 99 هدفا، وسهولة الرجوع لأي إحداثيات، سواء في الذاكرة، أو على الشريط.

وقد أجريت تجربة الرادار TPQ-37 لالتقاط مقذوفات نظام المدفعية الصاروخية MLRS، وذلك لتقييم الرادار من حيث التقاط الصاروخ، وتحديد مكان إطلاقه، وقياس بعض المواصفات الخاصة به، مثل البصمة الرادارية، والسرعة. وأهم مزايا الرادار TPQ-37هي السرعة في استخراج إحداثيات الأسلحة المعادية على الشاشة، بدرجة دقة مناسبة، وهى 50 م لأقصى مسافة للعمل (دقة محطات الصوت اللاسلكي 200 م).

والرادار TPQ-37 له القدرة على تحديد مواقع المدفعية والصواريخ بعيدة المدى، حتى لما وراء أقصى مداها الفعال. ومن خلال قنوات تتبع متعددة، فإنه يعمل بسرعة عالية، لدرجة أنه يحتاج لبضع ثوان لتتبع قذيفة واحدة، واستخلاص نقطة مصدرها، حتى عندما يتحتم عليه تتبع عدة قذائف في وقت واحد.

3. الرادار EQ-36

يستخدم الجيش الأمريكي الرادار EQ-36 ذاتي الحركة لتحديد مواقع منصات الصواريخ ومدافع الهاون، وسيحل هذا الرادار محل النظامين TPQ-36و TPQ-37، وهو يحقق تغطية في كل الاتجاهات، بينما يغطى النظام TPQ-36 90 درجة فقط.

4. الرادار BEL

طورت الهند الرادار BEL ذاتي الحركة، والذي يستخدم هوائي ذي مصفوفة طورية، لتحديد مواقع المدافع والصواريخ من خلال تتبع مسار مقذوفاتها، ويعمل في الحيز C-band، ومدى عمله 2-30 كم بالنسبة لمدافع الميدان، و 4-40 كم بالنسبة للصواريخ، و 2-20 كم بالنسبة لمدافع الهاون، ويحقق المسح في 90 درجة في الاتجاه، و 80 درجة في الارتفاع.

5. الرادار "كوبرا"

طورت مجموعة شركات أوروبية الرادار "كوبرا" COBRA (أنظر صورة الرادار COBRA) الذي يستخدم لتحديد مواقع الهاون والمدافع، على السواء، حتى مسافة 100 ميل، وذلك طبقا لحاجات القوات البرية الفرنسية، والبريطانية، والألمانية. ويستطيع هذا الرادار العمل في كافة الأحوال الجوية، ليلا ونهارا، ويستخدم تقنيات معقدة لمقاومة الحرب الإلكترونية المعادية، ويحمل على شاحنة 6×6، ومن ميزاته سهولة تشغيله وصيانته، وهو يتضمن هوائيا نشطا يحتوي على 3000 مستشعر منخفض الطاقة. ويمتاز هذا الرادار بأنه يؤمن حماية مضادة ضد التهديدات المعادية، مع سرعة تتبع الأهداف وتحديد مواقعها، وتعيين الأسلحة المناسبة للقضاء عليها، مع سهولة التشغيل والصيانة.

6. الرادار "آرثر" ARTHUR

طورت السويد الرادار "آرثر" ARTHUR (أنظر صورة الرادار ARTHUR) لصالح الجيشين، السويدي والنرويجي، وهو نظام متحرك، قادر على العمل في أجواء إجراءات الكترونية مكثفة، ودون دعم من معدات خارجية. ويُحمل الرادار وأجهزة الاتصال والأنظمة التابعة له على مركبة مجنزرة من نوع BV208 . وبإمكان النظام العمل على كشف الموقع وتحديده آلياً للمدفعية والصواريخ والهاونات. وتنقل جميع معلومات الرادار آليا إلى مركز القيادة ما يزيد من سرعة الرمي ودقته وإسكات أسلحة العدو ومصادر النيران، وهو قادر على تحديد مواقع 100 هدف خلال دقيقة واحدة، وإعطاء إحداثيات ثمانية أهداف في وقت واحد. ومن الميزات الخاصة بهذا الرادار قدرته على تمييز الهاونات عن المدافع حتى مسافة 20 كم، وتحديد مواقع الراجمات حتى 30 كم.

أما القوات البرية في المملكة المتحدة، فاعتمدت نظام رادار "آرثر" ARTHUR المحمول على مركبة BV-206 صالحة لكل التضاريس الأرضية، وقد استخدمته القوات البريطانية تحت تسمية MAMBA لمراقبة المدفعية وميدان المعركة في أفغانستان والعراق.

7. الرادار "زوبارك" Zoopark

إن تطوير هذه الفئة من الأجهزة الرادارية المتقدمة في الكشف عن مرابض المدفعية من طرازات وعيارات مختلفة، ليس قاصرا على أوروبا الغربية والولايات المتحدة. فالرادار الروسي "زوبارك" Zoopark يوصف بأنه يمتاز بعدة خصائص نوعية، مثل القدرة العالية في تحديد مصدر طلقة المدفعية الأولى في سياق من القصف المتواصل، إضافة إلى أنه يعمل بصورة اندماجية مع هوائيات مثبتة على مركبات مجنزرة، أو على شاحنات مقطورة.

8. الرادار Type 704

طورت الصين الرادار Type 704 للكشف عن مواقع المدافع والصواريخ وقواذف إطلاق المقذوفات أرض/ أرض المعادية، وكذلك لدعم المدفعية الصديقة بتوجيه مقذوفاتها. وبدأ تشغيل النظام عام 1988، ويتطلب تشغيله تحريك مركبتين: الأولى لتثبيت الهوائي والإرسال والاستقبال، والثانية لحمل معدات المراقبة. وتشير مصادر معلومات غربية إلى أنه قادر على تحديد مواقع راجمات الصواريخ الواقعة على مسافة60 كم.

9. الرادار SLC-2

اشترت الصين في عام 1988 أربعة أجهزة رادار أمريكية طراز AN/TPQ-37، وبعيدا عن الأسباب السياسية، فان ثمن الجهاز الواحد، البالغ أكثر من 10 ملايين دولار، كان يعد غالياً بالنسبة للصين. ولهذا قرر المسؤولون العسكريون الصينيون تطوير نظام محلى مشابه للنظام الأمريكي AN/TPQ-37، وذلك بعد تطوير التقنية اللازمة لذلك.

وفى عام 1992، بدأ الصينيون تحديد نقاط الضعف في الرادار AN/TPQ-37 للتغلب عليها في الطراز الصيني الذي أطلقوا عليه اسم SLC-2، والذي يستخدم للكشف عن مواقع المدافع والصواريخ وقواذف إطلاق المقذوفات أرض/ أرض المعادية، وكذلك في دعم المدفعية والصواريخ الصديقة بتوجيه مقذوفاتها. ومع إجراء تعديلات يسيرة على برمجيات الجهاز Software يمكنه التقاط وتتبع الأهداف التي تطير على ارتفاع منخفض، مثل الطائرات العمودية، والطائرات الموجهة بدون طيار. ويمكن تحميل النظام على المركبة Dongfang EQ2102 (حمولة 3.5 طن). ويعمل الرادار SLC-2 في الحيز الترددي S-band، ويلتقط مقذوفات المدفعية حتى مدى 35 كم، والصواريخ حتى مدى 50 كم.

10. الرادار 373 Type

لوحظ ضعف أداء النظام الأمريكي TPQ-37 عند تشغيله في الصين في بيئة عالية الرطوبة، أو كثيفة الأمطار (جنوب الصين)، أو المناطق الساحلية، أو المناطق المرتفعة (شمال الصين)، ولهذا صمم الرادار  Type 373للتغلب على هذه الصعوبات.

يعد الرادار 373 Type هو الطراز السابق للرادار SLC-2، وجاء تشغيله ميدانيا بعد الرادار Type 704، وقد صمم ليكون أداؤه أفضل من الرادار TPQ-37، خاصة عند تتبع الأهداف ذات المسار المستوى، ولهذا فهو أفضل في تتبع مقذوفات المدافع الهاوتزر والهاونات عنه في تتبع المقذوفات عيار 130 مم التي يطلقها المدفع المقطور طراز M-46 والطراز الصيني Type 59-1 المشتق منه.

ثالثاً: التحديد الصوتي لموقع نيران المدفعية

يعتمد تحديد مواقع المدافع بالصوت الـلاسلكي Gun Sound Ranging: GSR على التقاط الموجات الصوتية الناشئة من صوت خروج الطلقة من المدفع بواسطة قواعد ميكروفونية، ثم تحدد الأشعة الواصلة بين منتصف قواعد الميكروفونات ومصدر الصوت، وتلتقي هذه الأشعة في مصدر الصوت. ومازالت المستشعرات الصوتية ذات الالكترونيات المتقدمة، المستخدمة لتحديد مكان المدافع، تجد لها مكانا في ساحة المعركة الحديثة.

يعد نظام "هالو" HALO أحد أنظمة تحديد مواقع المدافع بالصوت الـلاسلكي، وهو مؤتمت بالكامل لمعرفة الأسلحة المعادية من الأسلحة الصديقة وتنشيط الإجراءات المضادة تلقائيا، وقد اعتمده الجيش البريطاني، وهو عبارة عن نظام سمعي سلبي، خفيف الوزن، نقال، سهل النشر، وجيد للاستعمال ضد الأهداف المتحركة، مثل الدبابات والمدفعية ذاتية الحركة, فهو يوفر معلومات دقيقة عن مواقع إطلاق نيران المدفعية، ضمن مدى يراوح بين 30 م و15 كم، ويسجل بيانات المواقع تلقائيا، ويجري عليها تحليلات سريعة تتعلق بانتشارها، ويسجل الوقت الحقيقي لوصول الأصوات إلى المستشعرات، ثم يحسب الفرق بين موعد إطلاق المقذوف وموعد وصوله إلى هدفه، وبذلك، يمكنه تحديد مواقع المدفعية المعادية.

ويسجل النظام "هالو" المواقع تلقائيا، ويجري على معطياتها تحليلات سريعة تتعلق بانتشارها، ويسجل الوقت الحقيقي لوصول الأصوات إلى المستشعرات، ثم يحسب الفرق بين موعد إطلاق المقذوف ووقت وصوله إلى الهدف، عندئذ يحدد بدقة مواقع المدفعية المعادية وتوزيعها، عبر خرائط دقيقة يحددها الرادار.

ويرتكز النظام على هوائي مركب فوق قاعدة ثلاثية القوائم، ويشغل من بعد عبر وصلة كابل، ومهمته الأساسية اكتشاف وتحديد كل الأصوات العالية، الصادرة عن المدفعية أو الصواريخ أو الهاونات، ويمتاز بسرعة تحليل معطياتها ودقة تحديد مواقعها، ويعد العدة لاعتراض النيران وإسكات مصادرها.

رابعاً: اتجاهات التطوير

تتمثل أهم اتجاهات تطوير رادارات تحديد مواقع المدفعية في الآتي:

1. خفض أوزان الرادارات وهوائياتها، وأحجامها، والاستفادة من تقنيات الالكترونيات الدقيقة.

2. تحسين ظروف العمل على المشغل عبر وضعها في مستوعب خفيف الوزن، متعدد الأغراض، يؤمن فسحة تشغيل أوسع، ويحسن قدرة المعالجة الكمبيوترية.

3. إن إضافة مرشحات Filters الصوت على هوائي الرادار يكسبه مدى اكتشاف أكبر.

4. تحميل النظام على أنواع مختلفة من المركبات الملائمة، ويمكن تحميله فوق مركبة تغير مواقعها بسهولة، كما أن المركبة يمكن أن تقدم الطاقة عبر وصلة كابل، وتقف محجوبة تحت غطاء مجاور، فيما ينشر الهوائي فوق أرض مرتفعة مجاورة، يستطيع الرادار منها أن يحقق تغطية واسعة، دون تعريض المشغلين للخطر.

5. لزيادة حماية المشغل، يمكن تركيب الهوائي في مكان مناسب على بعد 100 م من الرادار، واستخدام شاشة طرفية للتحكم.

6. لتجنب النيران المعادية يمكن فصل هوائي الرادار المركب فوق قاعدة ثلاثية القوائم عن جهاز التحكم، ويشغل من بعد عبر وصلة كابل من مسافة معينة، قد تزيد على 100 م، وبهذا ينأى الرادار والمشغل عن النيران المعادية التي قد تستهدفه.

 

المبحث العاشر

أنظمة رادار الدفاع الجوي

سيظل الصراع بين نظم التسليح المختلفة قائما، فلكل سلاح السلاح المضاد له، ما يستدعى تطوير أسلوب الاستخدام بها يبطل التقنيات التي يتمتع بها النظام المضاد. وسيستمر الصراع بين نظم التسليح ومضاداتها، وستوظف التقنيات المستخدمة على مر السنين، ليتفوق نظام على الآخر، ثم تتبادل درجة التفوق، وسيظل أسلوب الاستخدام وتكتيكاته عاملا مرجحا، تحسمه ظروف المعركة، لتأكيد أهمية بقاء النظام في المعركة لأكبر وقت ممكن، وبأعلى كفاءة.

تتكئ نظم الدفاع الجوى في عملها على أجهزة الرادار، سواء لأغراض الإنذار المبكر، أو لتتبع الأهداف وتعرفها وتمييزها، أو لتوجيه الصواريخ نحو أهدافها. والأهداف الجوية تغيرت خواصها من حيث السرعة، والمناورة، والتخفي، والتسلح. وأصبحت الحرب الالكترونية تمثل تهديدا خطيرا يمكن أن يشل فاعلية المعدات الرادارية بجميع أنواعها. وازدحمت سماء المعركة بالطائرات ثابتة الجناح، والطائرات الموجهة بدون طيار، والطائرات العمودية، الصديقة منها والمعادية، والصواريخ الجوالة " كروز" Cruise والمقذوفات البالستية. وإزاء كل ذلك كان لزاما على الرادار أن يتطور في مجالات عديدة، منها خفة الحركة، واستخدام الرادارات المزدوجة الموقع Bistatic، والكشف فيما وراء الأفق، وزيادة عدد الإحداثيات التي يمكن قياسها، واستخدام هوائيات المصفوفات Arrays، وتطوير دوائر الاستقبال والمبينات، واستخدام تقنية البصمة الرادارية لتمييز الأهداف.

ورادارات الإنذار المبكر هي المستشعرات الأساسية لأنظمة الدفاع الجوى الحديثة، ولكنها- في نفس الوقت- تعد أكثر عناصر هذه الأنظمة ومكوناتها تعرضا للهجوم. وجهاز الرادار المستخدم في منظومة الدفاع الجوى، بحجمه الكبير، ولكي يحقق الإنذار على المدى الطويل، فان تصميمه يستلزم وجود هوائي ضخم، ما يجعله هدفا سهلا للتدمير.

وقد أثبتت الحروب، ومنذ نشأة أنظمة الرادار وحتى اليوم، مدى التأثير الكبير الذي تتعرض له هذه الرادارات في المراحل الأولى من العمليات الحربية. وتدمير رادارات الإنذار المبكر للدفاع الجوى ليس بالشيء الجديد. فمنذ ظهور هذه الرادارات وهى عرضة للتشويش والتدمير من خلال الموجات الأولى للهجوم الجوى المعادى. ولعل العمليات الجوية التي تمت في البلقان والشرق الأوسط، خير دليل على إمكان وسهولة إخماد رادارات الدفاع الجوى بوسائل الحرب الإلكترونية، أو بالصواريخ جو/ أرض المضادة. وفى هذه العمليات العسكرية، التي نفذتها وسائل الهجوم الجوى، الكثير من الدروس التي يجب دراستها وتحليلها، والاستفادة منها، عند التخطيط لتصميم وبناء وسائل الإنذار المبكر للدفاع الجوى، حيث إنّ الصواريخ المضادة للإشعاع الراداري، والقذائف الموجهة من بعد Stand- off Weapons هي أهم أعداء أنظمة الرادار.

لعبت التكنولوجيا دورا كبيرا في سبيل تقليص حجم أجهزة الرادار، ومع ذلك لم تصل إلى الأحجام المناسبة لتوقف الصراع الذي يخوضه الرادار من أجل البقاء. واتجهت الأنظار إلى إيجاد وسائل وتكتيكات وطرق استخدام للتغلب على هذه العدائيات، ومنها استخدام كوابل الألياف الضوئية Fiber Optics لإنشاء شبكة متكاملة، تتيح للرادارات المختلفة ومراكز القيادة والمستشعرات أن تكمل كل منها الأخرى، مما يزيد القدرة على التحكم في الإشعاع، لتفادى المقذوفات المضادة.

واستخدم تكتيك خفة الحركة، لتفادى التصوير والتصويب بالقذائف الموجهة، وكذا استخدمت المرسلات الخداعية Decoys لتضليل الصواريخ المضادة للإشعاع. وظهرت الحاجة إلى استخدام تقنيات جديدة ومبتكرة، مثل الرادارات ذات المصفوفات النشطة Active Arrays، والشبكات المقاومة للاختراق والتدمير، والاستخدام الجيد لنظم التحكم في الإشعاع الراداري، وكلها وسائل وتقنيات تجعل الرادارات أكثر مقاومة لكشفها وتدميرها من جانب العدو.

ويحتاج نظام الدفاع الجوي إلى توصيل الحاسبات فيما بينها للتقليل من الآثار الناجمة عن حدوث عطل لواحد أو أكثر منها، وهذا ما يسمى بفكرة الفائض الاحتياطي Redundancy، التي من خلالها يمكن الخروج بتصور عن تقييم الصلاحية، حيث يمكن للحاسب أن يعطي إنذارا عن حدوث عطل، وبهذا يتوافر بعض الوقت لاتخاذ الإجراء المناسب. وحيث إن اتجاه التقدم المستقبلي هو زيادة سرعة إعداد البيانات، وزيادة المقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي، فهناك أبحاث كثيرة حول استخدام أقراص أرسنيد الجاليوم والألياف البصرية والدوائر المتكاملة ذات السرعات المتناهية، بغرض تقليل الزمن اللازم لاستخدام هذه التقنيات استخداما فعليا.

أولاً: : نظم رادار توجيه الصواريخ

يلعب الرادار دورا مهماً في توجيه الصواريخ، خاصة في المديات الطويلة، والظروف الجوية السيئة، حيث تتعثر نظم التوجيه الأخرى. وبعد الحرب العالمية الثانية، تطورت نظم توجيه الصواريخ تطورا كبيرا في مجالات عديدة، أهمها مجال تقنية الالكترونيات، بهدف أن تكون هذه النظم ذاتية العمل، ولها دقة توجيه عالية.

ومع تطور الالكترونيات، وقدرات أجهزة الرادار، واستخدام الحاسبات الالكترونية المتطورة، تطورت نظم التوجيه، فزادت قدرتها على التغلب على أعمال الإعاقة. كما أدى استخدام الهوائيات التي تعمل بنظام المسح الالكتروني والمتعددة الأشعة، إلى إمكان تتبع أكثر من هدف، ومن ثم، التعامل مع عدة أهداف، في نفس الوقت. وأمكن كذلك تطوير أسلوب جديد لتوجيه الصواريخ، بحيث يتيح تتبع الصاروخ والهدف معاً، في نفس الوقت، كل بشعاع راداري منفصل من نفس الهوائي، بالإضافة إلى مواصلة الرادار أعمال المسح بشعاع ثالث.

ويعمل رادار توجيه الصواريخ في ظل ظروف عمليات متغيرة، وعليه أن يكون قادرا على مواجهة هذه الظروف، ومنها: استخدام العدو لأساليب إعاقة الرادار، وللصواريخ المضادة للرادار، والتعامل مع أهداف معادية، تمتاز بالسرعة، والقدرة على المناورة، والهجوم بأعداد كبيرة. وقد تطلب ذلك مقدرة التعامل مع أكثر من هدف في وقت واحد، وأن يحمل الصاروخ باحثا راداريا.

وكان التطور في نظم توجيه الصواريخ نتيجة طبيعية للتطور السريع في النظم الالكترونية، ووسائل التغلب على أعمال الإعاقة الإلكترونية. وتعتمد الصواريخ نظم التوجيه الآتية:

1. التوجيه الذاتي السلبي Passive Homing، حيث يتجه الصاروخ نحو الهدف ذاتيا، باستشعار الموجات المنبعثة من الهدف، وذلك بواسطة مستشعر راداري سلبي في مقدمة الصاروخ، وقد تطور هذا الأسلوب بزيادة حساسية المستشعر للتعامل مع الأهداف المقتربة من جميع الاتجاهات، وأدى ذلك إلى صراع بين الصاروخ ووسائل الإعاقة الرادارية.

2. التوجيه نصف الإيجابي، وفيه يعمل رادار التوجيه على إضاءة الهدف الذي يعكس الموجات الرادارية بدوره ليلتقطها الصاروخ بواسطة الباحث السلبي الذي يحمله، ويتوجه إلى الهدف. ويهدد هذا الرادار الصواريخ المضادة للرادار، وتقل فاعليته عند وجود أهداف معادية كثيرة، حيث إنه يضيء هدفا واحدا حتى يفرغ منه. ومن أهم ملامح تطور هذا الأسلوب من أساليب توجيه الصواريخ استخدام رادار ينتج أوامر التوجيه في صورة متقطعة Sampled Data في نصف المسار الأول للصاروخ، على أن يجري التوجيه في المسار النهائي إيجابيا، ويتحقق ذلك باستخدام رادار له هوائي على شكل مصفوفة للتفتيش عن الهدف والتقاطه وتتبعه.

3. التوجيه الإيجابي، وفيه يحمل الصاروخ جهاز الرادار الذي يضيء الهدف، ثم يستقبل الإشارة المنعكسة منه لحساب أوامر التوجيه. ويمكن أن يتم ذلك في نهاية مسار الصاروخ فقط، على أن يتم التوجيه في بداية المسار بالتوجيه نصف الإيجابي. ويحقق هذا الأسلوب التغلب على الصواريخ المضادة للرادار، وعلى أعمال الإعاقة الالكترونية.

ومن اتجاهات التطور في رادار التوجيه الإيجابي، استخدام رادار ضيق الشعاع، ويعمل بموجة ميلليمترية (35-94 جيجا هرتز) ليمكنه التغلب على الظروف الجوية السيئة في المدى القصير، وتمييز الأهداف المتحركة من الأهداف الساكنة، وكذلك يجري تطوير الباحث الراداري الإيجابي ليكون قادرا على التقاط هدفه آليا، ما يزيد تبعاً من مدى الطائرة التي تطلق الصواريخ.

4. التوجيه بإعادة الإرسال، ويعتمد هذا الأسلوب استخدام جهاز رادار واحد له هوائي يقوم بالمسح إلكترونيا، ويضيء الرادار الأهداف بأسلوب اقتسام الوقت، حيث تتغير الترددات عشوائيا، أو تستخدم خاصية الرشاقة الترددية. وترسل المعلومات الخاصة بترددات إضاءة الهدف وفترات الإضاءة إلى الصاروخ المخصص للتعامل معه. ويقوم الباحث الراداري الموجود بالصاروخ بقياس إحداثيات الهدف بعد أن يستقبل منه الإشارة المنعكسة، وترسل هذه الإحداثيات، إلى محطة التوجيه الأرضية لاسلكيا، ثم تعالج هذه الإحداثيات، وتحسب إشارة التوجيه، وترسل إلى الصاروخ لاسلكيا. ويمتاز هذا الأسلوب للتوجيه بالقدرة على مواجهة أعمال الإعاقة، مع إمكان توجيه عدد كبير من الصواريخ إلى عدد من الأهداف، في نفس الوقت.

5. التوجيه بركوب الشعاع، وذلك بأن يسلط الضوء على الهدف من محطة الرادار، ويركب الصاروخ شعاع الرادار، ويتجه إلى الهدف.

ثانياً: متطلبات رادار الدفاع الجوى

بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية، حدث تطور كبير في أجهزة الرادار، وذلك بالزيادة في استخدام نطاقات التردد الكهرومغناطيسي، والقدرة المرسلة لمحطات الرادار. وبحلول عام 1960، كان قد أمكن استغلال كافة نطاقات التردد المتاحة لأجهزة الرادار، كما وصلت القدرة المرسلة إلى مستويات عالية، تقترب من قدرات الرادارات الحديثة. ومن متطلبات رادار الدفاع الجوى ما يلي:

1. يتطلب اكتشاف الأهداف الجوية على المديات البعيدة توجيه الأشعة الرادارية نحو هذه الأهداف وإضاءتها بطاقة كهرومغناطيسية كافية، واستقبال الأشعة المنعكسة منها، وعلى قدر الطاقة المرسلة من جهاز الرادار، وحساسية المستقبل لاكتشاف الإشارات المرتدة من الأهداف، يتحقق الكشف الراداري للأهداف الجوية، على مسافات أكبر.

2. جهاز مستقبل الرادار، الذي يتلقى الإشارات المرتدة، يجب أن يكون قادرا على العمل في وجود الأشكال المختلفة من الضوضاء Noise، المصاحبة للإشارة المرتدة، ولذلك، يجب أن يكون جهاز المستقبل قادرا على اكتشاف هذه الإشارة، وفصلها عن الشوشرة المرتدة من التأثيرات الأرضية، غير المفيدة، وبعض هذه الشوشرة تتولد في جهاز المستقبل ذاته، أو تذوب وتتداخل في الإشارات غير المرغوب فيها، والتي تصل إلى هوائي الرادار والمستقبل. ومثال ذلك، الإشارات المرتدة من الأرض المجاورة، أو الأهداف الثابتة، والسحب التي تتحرك بسرعة الرياح وتداخلات التشويش المتعمد.

3. بفضل استخدام التقنيات الحديثة في معالجة الإشارات، أمكن استخلاص الإشارات المفيدة للأهداف، وعزل الإشارات غير المرغوب فيها، والتخلص منها، حيث إن هذه الإشارات تعد عشوائية، بينما تصل الإشارات المرتدة الحقيقية بصورة تكرارية إلى المستقبل. وفى هذه الحالة، يمكن اختيار الإشارات المرتدة من الأهداف الحقيقية فقط عند وصولها تكراريا لعدة مرات، طبقا لمعدل تكرار نبضة الإرسال.

4. لا بد من استخدام هوائيات ذات حجم أكبر لتحقيق أفضل أداء لجهاز الرادار لاكتشاف الأهداف، على أكبر مدى ممكن، وفى ظل مستوى تكنولوجي معين لنظام الإرسال والاستقبال، حيث إن زيادة حجم الهوائي تؤدى إلى زيادة الطاقة التي تسقط على الهدف المراد كشفه، ما يساعد على تعظيم قيمة الإشارات الضعيفة، التي ترتد من الأهداف التي توجد على مسافات بعيدة، وتصل إلى مستقبل جهاز الرادار.

5. من المعروف أن الشعاع الضيق للهوائي، بجانب وصوله لمسافات أطول في كشف الأهداف الجوية، فإنه يحقق قدرة أعلى على التمييز بين مجموعة من الأهداف التي تطير على مسافات قريبة من بعضها، وكلما كان الشعاع أضيق قلل من كمية الشوشرة والتداخلات غير المرغوب فيها، التي تصل إلى المستقبل.

6. يفضل أن يكون لجهاز الرادار القدرة على المناورة، والانتقال من موقع إلى آخر بسهولة، أو يغطى قطاعا جديدا من قطاعات الكشف الراداري، أو يحل جهاز رادار محل جهاز آخر يكون قد دمّر أثناء القتال. ولكن نظرا لحجم جهاز رادار الإنذار المبكر الكبير، فإن خفة الحركة تعنى أيضا زمن تركيب الجهاز، وزمن الفك، والاستعداد للتحرك، وكل ذلك يمكن أن يمتد لساعات، ومع ذلك، يقال إن هذا الرادار متنقل. وهذه المناورة تتطلب عمالة فنية مدربة، وحماية الجهاز أثناء التحرك، وأيضا أثناء التركيب.

7. في الأجيال الحديثة من رادارات البحث والإنذار بعيدة المدى، تضع الشركات المنتجة نصب عينيها القدرة العالية لجهاز الرادار على المناورة، ويجب ألا يزيد زمن تركيب الجهاز عن 30 دقيقة، مع سهولة تحرك الجهاز من مكان إلى آخر في أمان. ولتحقيق ذلك بكفاءة فإنه يتم إعداد عدة مواقع تبادلية، مع التوصيل المسبق لخطوط شبكات الاتصال والتحكم بها من قبل شبكة الدفاع الجوى، بحيث يسمح هذا الإجراء للقوات المدافعة أن تؤدى عملها، وتقوم بلعبة الظهور والاختفاء مع الطائرات المغيرة، وذلك باستخدام موجودات وأجهزة الرادار والاتصال في شبكة الدفاع الجوى المتكاملة.

8. يفترض أن الخصم يمتلك جهاز استخبارات قوى، لديه القدرة على تجميع معلومات عن أجهزة الرادار ومواقعها في شبكة الدفاع الجوى، بحيث إنه بمجرد أن يبدأ جهاز الرادار في بث الإشعاع، يضاف هذا الموقع إلى قائمة الأهداف التي يستهدفها الجانب الآخر، ولذلك، يجب أن يتم التحرك سرا، والعمل من المكان الجديد قبل أن يتم اكتشافه، وأيضا قبل أن تبدأ أعمال الحرب الإلكترونية، التي تصاحب الحملة الجوية.

ثالثاً: تأثير الغلاف الجوى على عمل الرادار

يؤثر الغلاف الجوى المحيط بالأرض على انتشار الموجات الكهرومغناطيسية. والمشكلة الرئيسية أمام مصممي أجهزة الرادار ترجع إلى امتصاص بخار الماء، الموجود في الغلاف الجوى، لطاقة الموجات الرادارية قبل وصولها إلى الأهداف الجوية المطلوب اكتشافها. ومثل هذا الامتصاص يكون في حده الأدنى عند الترددات الأقل من 1 جيجا هرتز، ولكن الامتصاص يزيد مع زيادة التردد، حتى يصل لذروته عند تردد 24 جيجا هرتز، وهذا بالطبع مثال لما يقابل المصمم من قيود ومحددات عند استخدام الترددات العالية، التي تحقق له أصغر حجم ممكن للهوائي.

ويوجد نطاقان للترددات يمكن استخدامهما في رادارات الإنذار المبكر، التي تعمل على المسافات الطويلة: الأول حول الطول الموحى 23 سم، والثاني حول الطول الموحى 10 سم. ولقد اختار المصممون الروس لرادارات الإنذار المبكر نطاقات التردد المنخفضة، والتي استخدمت أيضا في بعض رادارات البحث والإنذار الصينية، وكانت النتيجة الطبيعية لتصميم هذه الرادارات للعمل على ترددات منخفضة هي زيادة حجم الهوائيات.

أما بالنسبة لأجهزة رادار البحث التكتيكي ورادارات التوجيه المستخدمة مع نظم الصواريخ أرض/ جو، والتي تقوم بالبحث والإنذار والتوجيه على مسافات أقل، فقد أصبحت مشكلة امتصاص طاقة الموجات الرادارية أقل تأثيرا على أداء هذه الرادارات، حيث أمكنها العمل على ترددات أعلى باستخدام هوائيات أصغر حجما بكثير من هوائيات رادارات الإنذار المبكر.

ولكن بالنسبة لرادارات الإنذار المستقبلية، التي تعمل على مسافات بعيدة، فانه يمكن تجنب امتصاص طاقة الرادار بواسطة بخار الماء العالق في الجو أو توهينها، ولذلك، سوف يستمر التطوير باستخدام مكونات وعناصر إليكترونية حديثة، صغيرة الحجم، تؤدى وظائف متعددة، حتى يمكن تقليل الحجم العام لجهاز الرادار.

رابعاً: العدائيات التقليدية لرادارات الإنذار

إن رادار البحث والإنذار، مهما كان نوعه، يمكن إسكاته وتدميره. فمنذ حرب فيتنام، والتهديد الأكثر خطرا على مواقع الرادار هو الصواريخ المضادة للإشعاع الراداري، التي تزود برأس ذات باحث Seeker سلبي، صممت لاكتشاف الإشارات الرادارية، وتوجيه الصاروخ نحو الرادار الباعث لهذه الإشارات لتدميره. ولهذا، فإن هذه الصواريخ تجبر أجهزة الرادار على أن توقف إشعاعها الكهرومغناطيسي، أو أن تستمر في العمل تحت خطر التدمير.

وعلى الرغم من أن باحث الصاروخ المضاد للإشعاع الراداري ذو قطر صغير نسبيا، حيث يقلل هذا من حجم هوائي الباحث، إلا أنه يستطيع التقاط الإشارات الرادارية، واكتشاف الهوائي الذي بثها، ومن ثم، تحديد الرادار المطلوب تدميره. وعلى الرغم من أن الشعاع الرئيس لمجسم الإشعاع الراداري لا يوجه مباشرة إلى الصاروخ المهاجم، فإن الصواريخ الحديثة المضادة للإشعاع الراداري أصبحت حساسة جدا لدرجة أنها توجه نفسها على أقل مستوى من الطاقة يأتي من الفصوص الجانبية Sidelobes للرادار.

وسواء كان الإشعاع من رادار ذي مصفوفة إيجابية، أو من أي رادار تقليدي آخر، فإن الفصوص الجانبية الصغرى لمجسم الإشعاع الراداري سوف تساعد على جعل هذا الرادار واضحا أمام باحث الصاروخ. وقد أنتجت الشركات الأمريكية هوائي رادار ذا فصوص جانبية صغيرة جدا، مثل هوائي الرادار TPS-7 الذي يقلل من احتمال تعرض جهاز الرادار لخطر مداهمة الصواريخ المضادة.

ولقد كان للضربات الجوية الأمريكية ضد رادارات الإنذار المبكر العراقية طراز Tall King روسية الصنع، والرادارات Volex فرنسية الصنع، مدخلا جديدا لعدائيات مستحدثة، حيث استخدمت القنابل الموجهة طراز AGM-154 Joint Standoff Weapon :JSOW، وعلى الرغم من أن تأثير هذه القنابل كان ضعيفا، نتيجة الأخطاء في التصويب، إلا أنها أظهرت أن نوعا ما من الصواريخ سوف يكون مؤثرا في المستقبل عند الاستخدام ضد الرادارات، التي يكون قد حددت مواقعها جغرافيا من قبل بكل دقة.

خامساً: إخفاء أجهزة الرادار

كانت التقنية الأقدم لمنع الهجوم الجوى بالصواريخ على محطات رادار الدفاع الجوى هي التحكم الصارم والدقيق في بث الإشعاع الراداري. وكان هذا يعنى تشغيل المرسل الراداري لفترات محددة بدقة، والإشعاع فقط في قطاعات معينة، وإيقاف البث نهائيا في حالة إطلاق صاروخ مضاد في اتجاه محطة الرادار. إلا أن معظم وحدات الدفاع الجوى لم تكن مدربة تدريبا جيدا على هذا الاستخدام لعمل أجهزة الرادار. ففي عمليات عاصفة الصحراء، مثلا، وبمجرد أن بدأت الأعمال الإلكترونية بالتشويش على أجهزة الرادار والإنذار، تم عزل هذه الأجهزة عن أداء عملها في شبكة الدفاع الجوى، وكانت هذه الأجهزة غير قادرة على العمل نهائيا، وحاولت الاختفاء أو التحرك إلى أقرب الأماكن وأكثرها أمانا، حتى لا تدمر، بعد أن رصدت وحددت مواقعها.

وإذا تم تدريب قوات الدفاع الجوى جيدا على التحكم الجيد في البث الإشعاعي، فسوف تظل هذه القوات مؤثرة وفعالة أثناء القتال، ولكن ذلك يستلزم أن يعمل كل رادار، أو مركز قيادة، داخل شبكة قيادة وسيطرة واتصالات محكمة. وحيثما يكون موقع جهاز الرادار، فإنه يجب تزويده بمستشعرات أخرى للعمل معه.

سادساً: أنظمة رادار الدفاع الجوى الأمريكية

تحظى أجهزة الرادار العاملة في أنظمة الدفاع الجوي الأمريكية بنصيب الأسد، من حيث التوسع في الاستفادة من التقنيات الحديثة في برامج تطويرها، وخاصة التقنيات الالكترونية، وقد نشر الجيش الأمريكي في أواخر عام 1997 الرادار طراز MPQ-64، والذي يستخدم مع وحدات الدفاع الجوي للارتفاعات المنخفضة لتوفير الإنذار وإدارة النيران، وهو رادار ثلاثي الأبعاد، نبضي، يعمل في النطاق الترددي X-band، ويستخدم التقنية الحديثة في هوائيات المصفوفة، ويكشف الأهداف ويتعقبها ويصنفها (عموديات ـ صواريخ طوافة ـ طائرات من دون طيار ـ طائرات ثابتة الجناح)، ويدور الهوائي بسرعة 30 دورة في الدقيقة، ويغطي 360 درجة في الاتجاه، ويكشف المقاتلات حتى مدى 40 كم، ويمكنه تتبع حتى 60 هدفا في نفس الوقت، وله قدرة عالية على مقاومة التداخل وأعمال الإعاقة الالكترونية بسبب انخفاض مستوى الفصوص الجانبية Sidelobes لمجسم الإشعاع، وكبر حيز التردد (8-12 جيجاهيرتز)، ويستخدم الجهاز لصالح وسائل الدفاع الجوي عن المناطق الأمامية ضد الأهداف المنخفضة.

ويستخدم الرادار MPQ-64 لدى الجيش الأمريكي مع نظام الدفاع الجوى المتقدم Forward Area Air
Defense System :FAADS، وكذلك مع نظام الدفاع الجوى، متوسط المدى، "هوك" MIM-23 Hawk‏، الذي دخل الخدمة في الجيش الأمريكي عام 1960، ويبلغ مدى صواريخه 25 كم، بارتفاع أقصى 13.700 م، ويستطيع مهاجمة الطائرات التي تحلق على ارتفاع منخفض وحتى 30م من سطح الأرض. ويستخدم الصاروخ "هوك" HAWK موجات الرادار المرتدة من الهدف ليهتدي إليه، وخرج هذا النظام من الخدمة في القوات المسلحة الأمريكية عام 2002 إلا أنه لا زال يستخدم لدى جيوش بعض الدول الأخرى.

أما في سلسلة رادار TPS، فأحدث طرازاتها هو الرادار TPS-73 لكشف وتتبع الأهداف الجوية على الارتفاعات المتوسطة والمنخفضة (800 م - 100 كم)، ويعمل في النطاق الترددي S-Band، وهو مزود بإمكانات لمواجهة الأعمال الالكترونية والتغلب على تأثيرات البيئة المحيطة، ويصلح لاحتلال المناطق الساحلية والمفتوحة، ما يمثل تقدما كبيرا في التغلب على معظم مشكلات رادارات الإنذار.

والرادار TPS-70 (أنظر صورة الرادار TPS-70) يعمل في حيز الطول الموجي 10 سم، ويستخدم هوائيا أبعاده 3×5.5 م، ويحقق الكشف حتى 444 كم في المدى و10 آلاف قدم في الارتفاع، ويمكن تحميله في طائـرة طـراز C-130 ومعه مولد القدرة، وقطع الغيار، ومعدات الإشارة، وهذا الرادار له مقاومة الكترونية عالية، بفضل صغر الفصوص الجانبية لمجسم الإشعاع، واستخدام تقنية الرشاقة الترددية Frequency Agility، بالإضافة إلى نظام التخلص من الارتدادات الزائفة. والرادار TPS-70 يحتوي أيضا على النظام الآلي للخرائط، الذي يميز القطاعات ذات الضوضاء العالية، مثل الجبال والأبراج العالية، وبه نظام استخلاص الإشارات الحقيقية، الذي يوفر معلومات محددة عن الهدف، وكل ذلك يتيح للجهاز تتبع أكثر من 500 هدف، مع إبلاغ بيانات كل هدف إلى مركز القيادة والسيطرة.

الرادار TPS-70 يمكنه كشف وتتبع الصاروخ " لانس " Lance وصواريخ النظام متعدد القواذف MLRS بفاصل زمني ثانيتين ونصف بين كل صاروخ وآخر، وذلك في مراحل طيرانها الأولى، وكذلك تحديد أماكن إطلاقها وموقع سقوطها. ولذلك، فان الشركة المنتجة للرادار TPS-70 تدرس إمكان استخدامه في نظم مواجهة الصواريخ البالستية التكتيكية، وتقوم بتطوير هوائي يمكن استخدامه لكشف كل من الطائرات والصواريخ.

ويرسل الرادار TPS-70 نوعين من النبضات: نبضة عريضة تستخدم لتغطية المسافات الطويلة، ونبضة ضيقة تستخدم في حالة وجود مصادر التشويش. والجهاز مزود بنظم للتغلب على الإعاقة، وتشمل هذه النظم دوائر تحليل الإعاقة، ومعرفة الترددات التي حدثت الإعاقة عليها ليتجنب العمل بها.

    وفي مجال تطوير أجهزة رادار الدفاع الجوي لكشف الصواريخ البالستية، تم تطوير الرادار TPS-59، الذي يستخدم هوائي المصفوفة الايجابية، وعدد 54 عنصر إرسال واستقبال خلف الهوائي، وذلك لتحقيق قدرات أفضل في كشف الصواريخ البالستية التكتيكية، مثل "سكود" Scud. ويتضمن التطوير استبدال معظم معدات معالجة المعلومات والأجهزة الالكترونية الموجودة داخل حاويتين، بحيث تصبح في حاوية واحدة. وبفضل هذه التعديلات فان في إمكان الرادار TPS-59 كشف صواريخ بالستية وتتبعها حتى مسافة تزيد عن 400 ميل بحري (700 كم)، وبعد اكتشافها، تنقل الإحداثيات آليا إلى بطاريات صواريخ "هوك " ومراكز أخرى بواسطة النظام المشترك لتوزيع المعلومات التكتيكية Joint Tactical Information Distribution System :JTIDS.

    ورادار الدفاع الجوي التكتيكي طراز ACWAR: Agile Continuous Wave Acquisition Radar يعمل بالموجة المستمرة، ويستخدم للكشف والتتبع على الارتفاعات المنخفضة والمتوسطة حتى 55 كم في المسافة، و15 كم في الارتفاع، ويعمل بنظام الرشاقة الترددية، ويمكنه تتبع حتى أكثر من 100 هدف، والهوائي محمول على صاري ارتفاعه خمسة أمتار، ويستخدم تقنية الهوائيات الشريطية Microstrip، وإشعاعه الجانبي منخفض، ويمسح الكترونيا في الارتفاع، وميكانيكيا في الاتجاه، بمعدل 30 دورة في الدقيقة، ما يتيح له التتبع المستمر والسريع لهذا العدد الكبير من الأهداف.

    والرادار TPQ-36A هو تطوير لنظام رادار تحديد مواقع المدفعية، الواسع الانتشار، طراز TPQ-36، ويستخدم لكشف الأهداف الجوية المنخفضة وتتبعها، مثل العموديات والطائرات ثابتة الجناح، وقد كان التطوير لصالح وحدات الجيش والبحرية الأمريكية، والنظام ثلاثي الأبعاد، ويصل مداه حتى 75 كم، ويستخدم هوائي المصفوفات ذات المسح الالكتروني في المستوى الرأسي، والمسح الميكانيكي الدائري (360 درجة) في المستوى الأفقي بمعدلات دوران مختلفة، ويمكن للجهاز اكتشاف الأهداف حتى ارتفاع (30- 1800 م)، ويعمل في حيز التردد I/ J بنظام الرشاقة الترددية، ويمكنه تتبع حتى 50 هدفا، ويحدث المعلومات كل ثانيتين.

المبحث العاشر

أنظمة رادار الدفاع الجوي


الرادار الأمريكي بعيد المدى (حتى 400 كم)، طراز FPS-117 يعمل عند الطول الموجي 23 سم.

طورت الولايات المتحدة الأمريكية نظام رادار ضخم يستطيع توجيه الصواريخ الاعتراضية في اتجاه صواريخ بالستية معادية، طويلة المدى (أنظر صورة أضخم رادار أمريكي). وقد أجريت عليه سلسلة من الاختبارات الناجحة مع عدد متزايد من الصواريخ الاعتراضية. ويبدو النظام، الذي طُور بكلفة تناهز 900 مليون دولار، مثل كرةٍ بيضاء ضخمة فوق إحدى منصات حفر آبار النفط البحرية المتحركة؛ التي يبلغ طولها 116 م، وارتفاعها 68 م، وإزاحتها 50 ألف طن، ويمكنها التحرك بسرعة 8 عقدة، وتستخدم 6 مولدات طاقة، بقدرة 3.6 ميجاوات لكل مولد. ويتكون طاقم النظام من 75 إلى 85 شخص، وقد تم نشره في ألاسكا، واستعمل الحيز الترددي X-band (7 - 11.2 جيجا هرتز) لأول مرة من أجل توجيه وإرشاد الصواريخ الاعتراضية إلى أهدافها، أما مدى الرادار فغير معلن. ويستخدم الرادار مصفوفة هوائيات تحرك الشعاع الراداري الكترونيا، ويعد تطويرا للرادار المستخدم على المدمرة الأمريكية "ايجيس" Aegis.

سابعاً: أنظمة رادار الدفاع الجوى الأوروبية

هناك العديد من الشركات الأوروبية التي تتولى إنتاج وتطوير أنظمة رادارات الدفاع الجوي الحديثة. وقد كشفت الشركات الفرنسية النقاب عن الرادار TRS 2245، ثلاثي الأبعاد، بعيد المدى، يقام على سطح الأرض، ويستخدم الحيز الترددي E/ F، ويمتاز بانخفاض كلفة الصيانة الخاصة به، وبارتفاع معدل الأداء ضد أعمال الإعاقة، كما أنه أقل عرضة لهجوم الصواريخ المضادة للرادار، ويستطيع اكتشاف الأهداف ذات البصمة الرادارية الصغيرة، والتي تطير على ارتفاع 100 ألف قدم، ويمكن حمل الجهاز في طائرة طراز C-130.

ونجحت الشركات الفرنسية في إنتاج الرادارات ثلاثية الأبعاد، المتحركة منها والثابتة، والتي تعمل في حيز الطول ألموجي 10 سم، وذلك لخدمة أعمال المراقبة والإنذار. ومن هذه الرادارات الطراز TRS 2215 المتحرك، وأقصى مدى له 335 ميل بحري، والطراز TRS 2230 الثابت، بينما يجري المسح في الاتجاه ميكانيكيا، والجهازان يستخدمان نفس الأنظمة الفرعية، عدا الهوائي، حيث يصبح أكبر حجما في الجهاز الثابت.

ويطابق النموذج المتحرك من الرادار الثلاثي الأبعاد والبعيد المدى طراز TRS 22XX مواصفات الفئة "A" الموضوعة من قبل حلف "ناتو"، ويستخدم هوائي المصفوفة في المسح الالكتروني في المستوى الرأسي، والمسح الميكانيكي في الاتجاه، ويستخدم تقنية الرشاقة الترددية العشوائية في حوالي 15% من إجمالي حيز التردد، ويتكون الهوائي من 56 دليل موجة Wave Guide، بكل منها 72 مشعا نشطا ليحقق تغطية في زاوية الارتفاع قدرها 20 درجة. وقد صمم الجهاز TRS 22XX ليكتشف الأهداف الصغيرة على مسافة 260 ميلا بحريا، وعلى ارتفاع 100 ألف قدم، وللجهاز قدرة على الفصل بين الأهداف بلغت 120 م في المسافة، و2.5 درجة في الاتجاه.

ويحقق الجهاز TRS 22XX أداء جيدا في الأحوال الجوية السيئة وحالات الشوشرة والتداخل والإعاقة، ومجسم إشعاع الهوائي ذو فصوص جانبية صغيرة، وشعاع رئيس قلمي حاد. ويستخدم الجهاز نوعين من النبضات: نبضة عريضة لتغطية المسافات الطويلة، وأخرى ضيقة في حالة وجود مصادر للشوشرة الطبيعية. والرادار مزود بعدة أنظمة عمل مبرمجة للمسح لتمكنه من الأداء الجيد في الظروف المختلفة.

واستبدلت الشركات الفرنسية بالرادار (TRS 2100) Tiger S جيلاً جديداً من الرادار ثلاثي الأبعاد للمدى المتوسط يستخدم المسح الالكتروني في المستوى الرأسي. وهذا الرادار هو الذي أطلق عليه اسم TRS 2140 FLAIR، ويغطي الارتفاعات المنخفضة والمتوسطة، ويعمل في ظل الظروف السيئة من الإعاقة لتمييز الأهداف المتحركة من الأخرى الثابتة، نظرا لاختلاف تردد الإشارة المستقبلة بعد انعكاسها من الهدف، ويمكنه أن يعمل ضمن مجموعة متكاملة من رادارات الدفاع الجوي، أو منفصلا، ويمكن نقله بالطائرات C-130، وC-160، وهو يستخدم هوائي مصفوفة نشطة وجهاز تعارف طراز MK II، وهو من أوائل الأجهزة التي تستخدم تقنية النبضة المضغوطة Compressed Pulse لتحقق القدرة على الأداء الجيد في ظروف الإعاقة، ويمكن برمجة المسح الالكتروني ليقوم بالإعاقة الدقيقة للهوائي ليتجنب القطاعات ذات الارتدادات العالية من الأهداف الطبيعية الثابتة.

إن الشعاع الرئيسي القلمى الحاد للجهاز، والاختفاء الظاهري للفصوص الجانبية، والكسب العالي للهوائي، بالإضافة إلى الرشاقة الترددية والمسح الالكتروني، كل ذلك يساعد النظام على مقاومة أعمال الإعاقة الالكترونية الحادة، وأيضا يضعف احتمال الإصابة بالصواريخ المضادة للإشعاع الراداري. وقد ادعت الشركة المنتجة للرادار TRS 2140 FLAIR أن متوسط الزمن بين الأعطال الحادة له وصل إلى 20 ألف ساعة، وأن كفاءة الجهاز لا تتأثر بتعطل حوالي 10% من مكونات مصفوفة الهوائي، والتي يصل متوسط الزمن بين أعطالها إلى 30 ألف ساعة، والرادار قادر علي اكتشاف الأهداف الصغيرة، والتي تطير بسرعة 3 ماخ على مسافة حتى 140 كم، وعلي ارتفاع 30.000 قدم، ويستطيع الرادار أيضا أن يكشف الصواريخ راكبة الأشعة في الوقت المناسب.

وخلال أزمة احتلال العراق للكويت عام 1991، ظهرت الحاجة إلى الإحلال السريع وإعادة التشغيل للرادارات لخدمة شبكة القيادة والسيطرة، وقد اقترح تكوين شبكة من أربعة رادارات TRS 2140 FLAIR للعمل على تغطية الارتفاعات المنخفضة والمتوسطة مع رادار TRS 22XX للإنذار على المسافات الطويلة، وترتبط كل هذه المجموعة بشبكة واحدة على مركز قيادة وسيطرة لدمج المعلومات، ويحتاج ذلك إلى استخدام مبينات تلفزيونية شديدة الوضوح لعرض المعلومات التي تتضمن الخرائط، وصور الأقمار الصناعية، وصور الأشعة تحت الحمراء.

أما نظام رادار الدفاع الجوى الفرنسي، متعدد المهام، طراز "أرابل" ARABEL، فيستخدم مع نظام صواريخ "أستر- 30 " Aster-30 متوسطة المدى، وهو رادار ثلاثي الأبعاد، ويعمل في حيز الترددات X-band (8-13جيجا هيرتز)، ويستخدم هوائي مصفوفة يتكون من 2600 مشع، ويدور بمعدل 60 دورة في الدقيقة، ويستخدم المسح الالكتروني في المستوى الرأسي، وهو مزود بإمكانات متطورة لمواجهة أعمال الإعاقة الالكترونية المختلفة.

طورت الشركات البريطانية الرادار طراز AR-325، المعروف باسم "كوماندر" COMMANDER، والذي يعد تطويرا للرادار طراز AR-320، وقد صمم طبقا لمواصفات حلف "ناتو"، وهو يحقق الكشف على مدى 450 كم، وبارتفاع 100 ألف قدم، ويمكنه كشف هدف صغير على مدى 420 كم، ويستخدم هوائي يتكون من 60 صفا أفقيا من مصفوفات أدلة الموجة، وينتج الهوائي فصوصا جانبية منخفضة جدا، وشعاعا قلميا ذي مسح الكتروني، والجهاز مزود بإمكانات عديدة لمقاومة الإعاقة، ويستخدم تقنية الرشاقة الترددية، ونظام تمييز الأهداف المتحركة من الثابتة.

أما الرادار طراز AR-327، فهو متحرك، ويمكن نقله جوا في طائرات C-130، ويتم تركيبه في ساعة واحدة.

ولمواجهة التحديات الخاصة بإيجاد الأماكن المناسبة لإقامة موقع الرادار الذي يستخدم لمواجهة الأهداف التي تطير على ارتفاعات منخفضة جدا، فإن استخدام أنواع متقدمة من التكنولوجيا المتطورة أتاح فرصة غير مسبوقة لتقليل حجم مكونات الرادار، دون الإقلال من قدرته على القيام بمهامه الأساسية. وفي هذا الإطار، طور الرادار البريطاني، ثلاثي الأبعاد، طراز " داجر" DAGGER لكي يعمل مع نظام الدفاع الجوي البريطاني طراز "رابير" Rapier-2000 (النسخة التصديرية للنظام "رابير" أطلق عليها اسم "جرناس" JERNAS)، وهو نظام محمول على قاطرة، وله درجة دقة عالية في قياسات المدى والارتفاع والسمت Azimuth، ويمكنه التتبع السريع لعدة أهداف، كما يتضمن نظاما لتمييز الأهداف، ويمكن نقله معلقا تحت طائرة عمودية متوسطة الحجم، كما يمكن نشره ميدانيا بسرعة.

والرادار "داجر" يحمل على شاسيه دبابة من طراز "سنتوريون" Centurion، وبذلك أمكن التغلب على مشكلة النقل وتوفير الموقع المناسب، ويمكن وضع الرادار على الارتفاع المطلوب لاكتشاف الطائرات التي تحلق على ارتفاعات منخفضة، أو منخفضة جدا، على مسافات أبعد، كما أن هذا الرادار يوفر البيانات الدقيقة عن مدى الهدف، وزاوية اقترابه، وارتفاع خط الطيران. وفي حالة وجود مجموعة من الأهداف المعادية، يستطيع الرادار أن يرتب الأهداف طبقا لأهميتها وخطورتها من خلال نظام التعرف عليها. والميزة الأكبر التي يتمتع بها رادار " داجر" هي قدرته على اكتشاف الأهداف المتناهية في الصغر، مثل الطائرات الموجهة بدون طيار، وكذلك صعوبة مهاجمته بالصواريخ الراكبة للشعاع.

طورت الشركات الايطالية رادار الإنذار طراز RAT-31S إلى جيل جديد محسن منه، وهو RAT-31SL لاستخدامه في الدفاع الجوي، وهو رادار ثلاثي الأبعاد، يستخدم هوائي المصفوفة في الحيز الترددي 10 سم لأغراض الإنذار حتى 450 كم، واستخدام التحكم بالكمبيوتر والتقنيات الرقمية أتاح له أن يناور ويغير من السيناريو على مسرح العمليات في وجود أعمال الإعاقة الشديدة. ويستخدم الجهاز مرشحات Filters تتيح التحديث اللحظي للمعلومات، مع العمل في ظل الشوشرة الأرضية أو البحرية والمطر، وكذلك في ظل الظروف العادية في نفس الوقت.

ولمواجهة متطلبات خفة الحركة والقدرة على المناورة لرادارات المراقبة على الارتفاعات المنخفضة، فقد طورت الشركات الايطالية الرادار "أرجوس-73" Argos-73، وهو مشتق من الرادار الأمريكي TPQ-73. ومع أن الرادار " أرجوس- 73 " يعمل في شبكات الدفاع الجوي المتحركة للارتفاعات المنخفضة والمنخفضة جدا، إلا أنه يستخدم أيضا لحماية الشواطئ، وهو قادر على اكتشاف العموديات والأهداف التي تطير بسرعات حتى 3 ماخ، حتى في ظروف الإعاقة الالكترونية.

تنتج السويد رادارا للدفاع الجوي يحمل اسم " جيراف " Giraffe AMB-3D، وهو مصمم للعمل مع أنظمة الدفاع الجوي متوسطة المدى، وقع الاختيار عليه للعمل مع النظام السويديRBS-23 للدفاع الجوي متوسط المدى، ويمتاز بقدرته على العمل مع عدة أنظمة صاروخية في وقت واحد، وكذلك يزيد هوائي الرادار ذو الشعاع المتعدد من معدل البحث زيادة كبيرة، نظرا للأشعة الملتقطة المتعددة التي تجعل زمن رد الفعل قصيرا جدا، مع توفير معلومات دقيقة عن الهدف، وأيضا يمتاز بتقليل الفصوص الجانبية، وهذا يزيد من مقاومة الرادار للتشويش.

ويمكن للرادار " جيراف " إدارة نيران عشر وحدات صاروخية متوسطة المدى في وقت واحد، وهو مزود بوسائل تمكنه من العمل على مديات 30 – 60 – 100 كم، ويتمتع بنظام كامل الآلية للقيادة والسيطرة والاتصالات، ويعمل على ثلاث موجات، ما يسمح باستعماله في أنظمة الدفاع الجوي والمراقبة التكتيكية، ويستطيع تنسيق النيران لمختلف وسائل الدفاع الجوي متوسطة المدى، بالإضافة إلى عدد كبير من وسائل صواريخ الدفاع الجوي قصيرة المدى. ويتحرك الرادار "جيراف" بسهولة على مركبة، وهو محمي بغلاف خاص من أسلحة الدمار الشامل، وهو قيد العمل في 20 جيشا حول العالم.

وتنتج شركة ألمانية رادار الإنذار ثلاثي الأبعاد، طراز TRM-S، الذي يستخدم لأغراض الإنذار عن الأهداف الجوية، ويعمل في حيز الترددات C-band، ويحقق مدى كشف 200 كم للأهداف الكبيرة، باحتمالات كشف 60%، و100 كم للأهداف الصغيرة باحتمالات كشف 90%، ويتم تجديد المعلومات بمعدل مرة كل (3-5 ثانية) طبقا لنظام العمل. والنظام مزود بإمكانات للتغلب على أعمال الإعاقة الالكترونية المضادة، والهوائي محمل على مركبة، ويرتفع حتى 12 م، ويعمل في ظل سرعة رياح حتى 100كم/ ساعة، وهو ما يتناسب مع تحقيق خفة الحركة والمناورة وسرعة التجهيز.

ويستخدم الرادار TRM-S مع نظام الدفاع الجوي الألماني " رولاند " ROLAND لتوفير معلومات الإنذار المبكر عن الأهداف الجوية، أما الطراز TRML فيعمل مع القوات الجوية في مركز القيادة والسيطرة، وأيضا مع نظام " رولاند " ROLAND للإنذار عن الأهداف الجوية المنخفضة والطائرات العمودية.

وتمتاز هوائيات المصفوفات بدرجة اعتماد عالية، نظرا لعدم اعتمادها على أجزاء ميكانيكية، كالحوامل Bearings والمحركات، كما أن معظم الرادارات التي توجه هوائياتها ميكانيكيا تستخدم صماما Tube واحدا لتكبير الإشارة المرسلة. فرادار الدفاع الجوي البريطاني طراز "مارتيللو" Martello يستخدم صماما واحدا قدرته حوالي 3 ميجاوات، فإذا تعطل هذا الصمام توقف الجهاز عن العمل. أما رادار "كوبرا دين" Cobra Dane (أنظر صورة الرادار Cobra Dane) الأمريكي، الذي يستخدم هوائي المصفوفات، ففيه 96 صماما، قدرة كل منها 160 كيلووات، وإذا تلف صمام، فإنه لا يؤثر على أداء الهوائي، ويظل الرادار صالحا للعمل، وإن انخفض أداؤه قليلا، كما أن استبدال صماماته الصغيرة أسهل من استبدال الصمام المفرد الكبير، المستخدم في رادار "مارتيللو".

والأسلحة المتقادمة نسبيا، المدفعية منها والصاروخية، تستفيد، إلى درجة كبيرة، من التطور التقني في مجال رادار المراقبة الجوية وإدارة النيران للارتفاعات المنخفضة، كما هو الحال في أنظمة الدفاع الجوي المحمولة التي تطلق من الكتف. وفى هذا الإطار، طورت شركة سويدية رادار الدفاع الجوي HARD-3D، المصمم أساسا لدعم نظام الدفاع الجوي الصاروخي التكتيكي RBS-90، ولكنه يستطيع أيضا مراقبة الأهداف وتحديدها لأسلحة أخرى، وهو عبارة عن رادار مسح وتتبع لمراقبة التهديدات منخفضة الارتفاع، مثل الطائرات العمودية.

ثامناً: أنظمة رادار الدفاع الجوى الشرقية

تستخدم أنظمة الدفاع الجوى الروسية أنواعا مختلفة من أجهزة الرادار، يتراوح عددها بين 30 و40 نوعا، وقد أدخلت عليها التقنيات الحديثة، وجرى تطويرها لمسايرة العدائيات المتجددة، وفي نفس الوقت، أبقى على ما هو جيد من أنظمة الرادار القديمة، لتعمل جنبا إلى جنب مع الأنظمة الحديثة. وتتكون شبكة الرادار الروسية من الأنواع المتعددة من رادارات الإنذار المبكر الأرضية، بعيدة المدى، ورادارات توجيه المقاتلات، ورادارات القيادة التكتيكية، ورادارات التتبع وإضاءة الهدف.

أشارت تحليلات الاستخبارات الغربية إلى تقدم أنظمة الرادار الروسية الحديثة، من ناحية خفة الحركة، والقدرة على المناورة العالية، وإلى امتلاك روسيا لأنظمة رادارية تعمل مع منظومات الدفاع الجوي ضد الصواريخ البالستية، ومنها أجهزة الرادار العملاقة المسماة "بيت الدجاجة " Hen House (أنظر صورة الرادار Hen House)، الذي يوجد منه ثلاثة طرازات، كل طراز يحمل اسم أحد الأنهار الشهيرة في روسيا، وهذا الرادار يعمل في حيز الترددات VHF، وله هوائيات تعمل بنظام المصفوفة، ومدى كشفه حتى 5000 كم، وشملت برامج التحديث بناء رادار ما وراء الأفق Over The Horizon، الذي يستند في عمله على انعكاس موجات الرادار من طبقة الأيونوسفير Ionosphere.

وأنتجت روسيا نظام رادار متطور، ذاتي الحركة، ثلاثي الأبعاد، ومتعدد المهام، تحت اسم CASTA-2E2، ويعمل في حيز التردد UHF، وهو مصمم لتنفيذ مهام الكشف والتتبع الآلي للأهداف الجوية التي تطير على ارتفاعات منخفضة، مثل الطائرات العمودية، والصواريخ الطوافة، والطائرات الموجهة بدون طيار، ومدى كشف الجهاز حتى 150 كم، ويمكنه تتبع حتى 30 هدفا، ويمكن استخدام الجهاز في المجال المدني، مثل مراقبة المجال الجوي.

وحدثت الشركات الروسية الرادار P-12، المعروف لدى دول حلف "ناتو" باسم Spoon rest، والمصمم لكشف الأهداف المتوسطة والعالية الارتفاع، إلى الطراز الحديث NEBO-SV (1L13-3)، الذي يستخدم هوائي المصفوفة المستوية، ويعمل في حيز الترددات VHF، ويكشف الأهداف حتى مدى 500 كم، وارتفاع 40 كم، والجهاز مزود بإمكانات متطورة للتغلب على أعمال الإعاقة الالكترونية، كما أنه مزود بحواسب متقدمة للتحكم في عمليات المعالجة واستخراج المعلومات.

ومن أجهزة الرادار الروسية الحديثة أيضا رادار الإنذار المبكر بعيد المدى، طراز 55J6-3، ثلاثي الأبعاد، وله إمكانات كشف على الارتفاعات المختلفة، وهو يستخدم هوائي المصفوفات، ويعمل في حيز الترددات VHF، وأقصى مدى كشف له هو 1200 كم، وقد استخدمت في تصميمه العديد من التقنيات الحديثة، وخاصة للمعالجة عالية السرعة للإشارات، وسعات التخزين الكبيرة لأجهزة الحواسب.

من ناحية أخرى، ففي أجواء الحرب الحديثة، والدفاع الجوي المتقدم، أصبحت هناك حاجة ماسة إلى أجهزة رادارات متطورة لإدارة النيران، وللتمييز بين العدو والصديق، ومنها الرادار الروسي طراز Low Blow، حسب تسمية حلف الناتو، الذي يستخدم مع الصواريخ طراز SA-3، والرادار الروسي RPK-2 المستخدم مع المدفعية الرباعية "شيلكا " طراز ZSU-23-4.

ومن أحدث الرادارات الصينية النظام 146-1A ثلاثي الأبعاد، الذي يستخدم لأغراض الكشف، ويستخدم هوائي المصفوفة، ويعمل في حيز الترددات UHF، وأقصى مدى لعمل الجهاز 350 كم لكشف هدف صغير، ويمكنه تتبع حتى 100 هدف، ويعد أول نظام راداري صيني يعلن عنه ذا هوائي مصفوفة، إلا أن مواصفاته مازالت أقل من مثيلاتها من النظم الغربية، من حيث القدرات الفنية، وسرعة معالجة البيانات. ويمتاز هذا النظام بقدرته على التغلب على أعمال الإعاقة الإلكترونية، والانعكاسات الأرضية، والإنذارات الكاذبة، وكذلك مقدرته على مواجهة الصواريخ المضادة للإشعاع.

أما الرادار الصيني طراز YJ-14، الذي يطلق عليه Great Wall فيستخدم في الصين وإيران وفيتنام وزيمبابوي وفنزويلا (أنظر صورة الرادار YJ-14)، وهو رادار كشف وتتبع تكتيكي، بعيد المدى، يميزه شكل الهوائي المصمم على صورة ذيل الطاووس، ويعمل في حيز الترددات E/ F، ويستخدم تقنية الرشاقة الترددية، ويحدد الإحداثيات الثلاثة للأهداف الجوية، وأقصى مدى لكشفه 300 كم حتى ارتفاع 25 كم، ويمكنه تتبع حتى 100 هدف، والهوائي يدور بمعدل ست دورة/ دقيقة.

وقد امتازت الأجيال الجديدة من الإنتاج الصيني من الرادارات بتطبيق عدد من التقنيات المتطورة، والتي يهدف معظمها إلى زيادة قدرة الأجهزة على العمل في ظروف الإعاقة الالكترونية، مع سرعة معالجة البيانات، ما أدى إلى زيادة عدد الأهداف التي يمكن تتبعها. ومن أمثلة ذلك، استخدام نظام إظهار الأهداف المتحركة الرقمي، وتقنية الرشاقة الترددية، وتقليل مستوى الفصوص الجانبية في نظام الهوائيات.

ويعد كشف الأهداف الجوية المنخفضة من أكثر مهام عناصر الدفاع الجوي صعوبة، نظرا لظهور إشارات هذه الأهداف مختلطة بإشارات التضاريس الأرضية على المبينات، كما أن المديات التي يجري كشف هذه الأهداف عليها تكون قصيرة نسبيا، ما يجعل الزمن المتيسر لاتخاذ الإجراءات المضادة صغيرا، ويتطلب سرعة عالية في الكشف ومعالجة البيانات، ولكل ذلك، طورت الصين رادار الكشف والتتبع للأهداف المنخفضة، الذي يستخدم تقنية القفز الترددي على 24 ترددا، لتوفير الحماية من أعمال الإعاقة المضادة. والجهاز مزود بمعالج إشارة رقمي، ونظام متطور لكشف الأهداف المتحركة، بالإضافة إلى ذاكرة لحفظ مواقع الأهداف الثابتة.

وفي الهند، قامت مؤسسة تطوير الالكترونيات والرادارات بتطوير رادار الدفاع الجوي طراز RAJENDRA، متعدد المهام، والذي يستخدم هوائي المصفوفات، ويعمل بنظام المسح الالكتروني الشامل. وهذا الرادار يعمل مع نظام الدفاع الجوي الهندي طراز " أكاشي "، والذي يعد تقليدا للنظام الروسي "سام-6 " SAM-6، وقد استخدم في تصميم الرادار تقنيات متقدمة، مثل المصفوفات المساحية في الهوائي، والتحكم الالكتروني في حركته في الاتجاه والزاوية بواسطة حواسب آلية متطورة، ويقسم هوائي الجهاز إلى ثلاثة أجزاء: الجزء الأول عبارة عن مصفوفة مستوية للكشف والتتبع، وتتكون من 4000 عنصر، ويتحكم في شعاعها 44 حاسبا آليا عالي السرعة، والجزء الثاني من الهوائي يستخدم لإرسال أوامر التوجيه للصواريخ، وهو مصفوفة مستوية أيضا، أما الجزء الثالث، فهو هوائي لجهاز التعارف، يتكون من مصفوفة خطية تضم 16 عنصرا.

وقامت شركة هندية بإنتاج نظام راداري متكامل لكشف الأهداف الجوية وتتبعها من مديات بعيدة، وأطلقت على هذا النظام اسم PCS-514، وهو يساعد في الحصول على المعلومات اللحظية وتحليلها وإرسالها مباشرة إلى مراكز القيادة.

وطورت الهند وأنتجت الرادار ثلاثي الأبعاد للإنذار بعيد المدى لخدمة القوات الجوية الهندية، وقد أطلق على هذا الرادار اسم PSM33، ويمكن أن يحتل موقعه في لحظات قليلة ليحل محل محطات الرادار الثابتة، ويستخدم الرادار ثلاثة ترددات مختلفة في حيز 10 سم.

المصادر والمراجع

أولاً: المجلات

1.     مجلة "القوات الجوية"، أبوظبى، العدد الصادر فى مايو 1995.

2.     مجلة "القوات الجوية"، أبو ظبى، العدد الرقم 165، الصادر فى مارس 2003.

3.     مجلة "جند عمان"، سلطنة عمان، العدد الصادر فى يونيو 2000.

4.     مجلة "درع الوطن"، أبو ظبى، العدد الصادر فى أغسطس 2005.

5.     مجلة "جند عمان"، سلطنة عمان، العدد الصادر فى مارس 2006.

6.     مجلة "جند عمان"، سلطنة عمان، العدد الصادر فى يونيو 2007.

7.     مجلة "جند عمان"، سلطنة عمان، العدد الصادر فى مايو 2009.

8.     مجلة "كلية الملك خالد العسكرية"، السعودية، العدد الرقم 79، الصادر فى ديسمبر 2004.

ثانياً: المراجع الأجنبية

    D.Curtis Schleher, “Introduction to Electronic Warfare”, Artech House, MA, USA, 1986.
    G. Markov, “Antennas”, Progress publishers, Moscow, 1985.
    Kennedy & Davis, “Electronic Communication Systems”, McGraw-Hill, USA, 4th edition, 1992.
    Merrill I. Skolnik, “Introduction to radar”, McGraw-Hill, USA, 2nd edition, 1982.
    N. Izyumov, D. Linde, “Fundamentals of Radio”, Mir Publishers, Moscow, 2nd edition, 1980

ثالثاً: مواقع شبكة الانترنت

    http://www.defenseindustrydaily.com/843M-Adds-12-EQ-36-Radars
    http://www.highbeam.com/doc/1G1-63924057.html
    http://en.wikipedia.org/wiki/Type_704_Radar
    http://en.wikipedia.org/wiki/SLC-2_Radar  
    http://boguerat.www4.50megs.com/Equipment.html.
    http://en.wikipedia.org/wiki/AN/FPS-117   
    http://www.elnashra.com/articles.php?lang=1&id=13040
    http://www.janes.com/articles/Janes-Defence-Weekly-96/S-BAND-RADAR
    http://www.janes.com/articles/Janes-C4I-Systems/TRS-22XX-long-range
    http://www.janes.com/articles/Janes-C4I-Systems/TRS-22XX-long-range-3-D-radar
    http://www.baesystems.com/Newsroom/NewsReleases
    http://www.army-technology.com/projects/jernas
    http://www.radartutorial.eu/19.kartei/karte110.en.html
    http://en.wikipedia.org/wiki/GIRAFFE_Radar
    http://www.radartutorial.eu/19.kartei/karte418.en.html
    http://en.wikipedia.org/wiki/COBRA_DANE
    http://www.army-technology.com/projects/leflasys
    http://www.globalsecurity.org/wmd/world/russia/hen-house.htm
    http://www.janes.com/articles/Janes-Radar-and-Electronic-Warfare-Systems
    http://warfare.ru/?lang=&linkid=2194&catid=251&image
    http://www.janes.com/articles/Janes-Radar-and-Electronic-Warfare-Systems
    http://en.wikipedia.org/wiki/Rajendra_Radar
    http://www.ichiban1.org/html/cs_radar.htm
    http://www.eleven-bravo.co.uk/the-war/equipment/ground-radar
    http://en.wikipedia.org/wiki/Ground-penetrating_radar
    http://www.g-p-r.com
    http://www.accuratelocators.com/zond_index.html
    http://www.scramble.nl/wiki/index.php?title=Northrop_Grumman
    http://www.es.northropgrumman.com/solutions/f16aesaradar
    http://www.raytheon.com/capabilities/products/apg79aesa
    http://en.wikipedia.org/wiki/APG-65_and_APG-73
    http://www.google.com.eg/imgres?imgurl=http://www.airforceworld.com/fighter
    http://en.wikipedia.org/wiki/AN/APG-81
    http://en.wikipedia.org/wiki/Euroradar_CAPTOR
    http://en.wikipedia.org/wiki/Eurofighter_Typhoon
    http://en.wikipedia.org/wiki/Euroradar_CAPTOR
    http://www.google.com.eg/imgres?imgurl=http://www.ba102.fr/LIEUX
    http://www.deagel.com/Aircraft-Warners-and-Sensors/RBE2
    http://www.vectorsite.net/avmir2k.html
    http://en.wikipedia.org/wiki/Zaslon_radar  
    http://www.acig.org/artman/publish/article_293.shtml  
    http://www.google.com.eg/search?hl=en&as_q=&as_epq=Irbis   
    http://en.wikipedia.org/wiki/Mikoyan_MiG-35  
    http://en.rian.ru/business/20100810/160139524.html  
    http://en.wikipedia.org/wiki/Zhuk_radar  
    http://www.naval-technology.com/projects/fly
    http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee  
    http://navy-matters.beedall.com/sampson.htm  
    http://books.google.com.eg/books?id=TJunjRvplU4C&pg  
    http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet  
    http://wikistates.outwardhosting.com/wiki/Apostle_missile_system   
    http://www.janes.com/articles/Janes-Radar-and-Electronic-Warfare-Systems/Sea
    http://en.wikipedia.org/wiki/AN/SPS-48
    http://en.wikipedia.org/wiki/Active_Phased_Array_Radar
    http://www.thales-systems.ca/projects/apar/apar.pdf
    http://wapedia.mobi/en/Active_Phased_Array_Radar
    http://en.wikipedia.org/wiki/SMART-L
    http://en.wikipedia.org/wiki/Active_Phased_Array_Radar
    http://www.google.com.eg/search?hl=en&as_q=&as_epq=SMART
    http://en.wikipedia.org/wiki/AN/SPY-1
    http://navy-matters.beedall.com/sampson.htm
    http://en.wikipedia.org/wiki/Aegis_Combat_System
    http://www.lockheedmartin.com/products/SPY1FamilyOfRadars/index.htm
    http://tech.military.com/equipment/view/88640/an-spy-1.html