معلومات عن الرادار

معلومات عن الرادار


بسم الله الرحمن الرحيم ،

يستخدم الرادار في مختلف نواحي الحياة المحيطة بنا على الرغم من أن ذلك غير مرئي لنا، المطارات تستخدم الردار في أبراج المراقبة لتتبع الطائرات على الأرض و في الجو و لإرشادها لهبوط سليم ، الشرطة تستخدم الرادار لتحديد سرعة السيارات المارة ، وكالة الفضاء الأمريكية تستخدم الرادار لمتابعة الأقمار الصناعية ، علماء الأرصاد الجوية يستخدمون الرادار لرصد العواصف و الأعاصير . فكما نرى تقنية الرادار مفيدة جداً في حياتنا.

عندما نستخدم الرادار فنحن بصدد إنجاز إحدى المهام التالية :

1 - كشف وجود شيء ما على مسافة معينة، وغالباً ما يكون هذا الشيء متحركاً - طائرة مثلاً - كما يمكن استخدام الرادار في كشف أجسام ثابتة ، كالأجسام المدفونة تحت عمق معين من سطح الأرض.
2 - تحديد سرعة جسم ما ، و هو سبب استخدام الرادار من قبل الشرطة.
3 - رسم خريطة لشيء ما ، كما تفعل الأقمار الصناعية المخصصة لرسم خرائط لسطوح الكواكب و الأقمار.

يمكن إتمام كل من المهام السابقة باستخدام ظاهرتين معروفتين لنا في الحياة اليومية هما :
1 - الصدى ( echo ).
2 - تبدل دوبلر ( Doppler Shift ) أو ظاهرة دوبلر.
يعتمد الرادار على هاتين الظاهرتين التي سوف نقوم بشرحهما بالنسبة للصوت ( و ذلك للتسهيل حيث أن أذننا تلتقط يومياً هاتين الظاهرتين ) بينما الرادار يستفيد منهما باستخدام الأمواج الراديوية ( radio waves ).


الصدى و تبدل دوبلر :


الصدى : و هو ظاهرة نصادفها يومياً. فإذا صرخنا فوق بئر من الماء فإننا سوف نسمع الصوت بعد مضي برهة
قصيرة. و السبب في ذلك هو أن قسماً من الأمواج الصوتية التي أصدرناها قد انعكس على سطح السائل و عاد إلى آذاننا. و الفارق الزمني بين إصدار الصوت و سماعه من جديد يحدد بالمسافة الفاصلة بين المتكلم و السطح الذي يسبب الصدى.


تبدل دوبلر : ( Doppler shift ) و هي ظاهرة نتعرض لها يومياً - و إن كنا لا ندري أنها تسمى بهذا الإسم - و لفهمها نأخذ المثال التالي :

لنفرض أنك تقف في مرآب خالي و يوجد سيارة تتقدم باتجاهك بسرعة 60 ميل في الساعة و تصدر صوتاً من بوقها ، فطالما أن السيارة تتقدم نحوك فإنك ستسمع صوتاً برنة معينة و لكن ما إن تقطعك السيارة فإنك ستسمع صوتاً برنة أخفض ! البوق نفسه يصدر الصوت نفسه طول الوقت و لكن لماذا تسمع صوتين مختلفين ؟؟ السبب هو ظاهرة دوبلر.

هذا هو ما يحدث في الواقع :

إن سرعة الصوت في المرآب ثابتة و لتكن 600 ميل في الساعة ( إن السرعة الحقيقية تتعلق بضغط الهواء و رطوبته ). تخيل أن السيارة تقف ثابتة على بعد ميل واحد منك و يقوم بوقها بإصدار صوته لمدة دقيقة واحدة.

الموجات الصوتية سوف تنتشر من السيارة باتجاهك بسرعة 600 ميل في الساعة. ما ستسمعه بالضبط هو دقيقة كاملة من الصوت و لكنها متأخرة مدة ست ثواني.


الآن لنقم بإعادة التجربة السابقة و لكن لنجعل السيارة تتحرك بسرعة 60 ميل في الساعة ، سوف تسمع في البدء ست ثواني من الصمت ( تأخير زمني ) و بعدها سوف تسمع الصوت لمدة 54 ثانية فقط !!! و ذلك بسبب أن السيارة ستكون بجانبك تماماً بعد مضي دقيقة و الصوت في نهاية الدقيقة يصل إليك بشكل آني. السيارة ( من وجهة نظر السائق ) تستمر بإصدار الصوت لمدة دقيقة كاملة. و لأن السيارة تتحرك ، يحشر الصوت المصدر لدقيقة كاملة في 54 ثانية فقط ( من وجهة نظر المستمع ). و لذلك فإن تواتر الصوت يزداد و بالتالي يزداد ارتفاع نغمة الصوت بالنسبة للمستمع. و عندما تتجاوز السيارة المستمع فإن الشرح السابق يعكس تماماً و الصوت يتمدد ليملأ وقتاً أكثر و لذلك فإنه سيكون أخفض.

يمكن دمج الظاهرتين السابقتين من خلال المثال التالي:

لنفرض أن سيارة ما تتقدم باتجاهك بسرعة معينة. و أنت تقوم بإصدار صوت عالي باتجاه السيارة، قسم من هذا الصوت سوف ينعكس عن السيارة على شكل صدى و لأن السيارة تتحرك فإن هذا الصوت سوف يضغط و يصل لك على شكل طبقة صوتية أعلى. بقياس حدة الصوت الوارد يمكن معرفة سرعة السيارة.


فهم الرادار :


لقد رأينا إمكانية الاستفادة من الصدى في تحديد بعد جسم ما. و رأينا إمكانية الإستفادة من ظاهرة دوبلر على الصدى في تحديد سرعة حركة هذا الجسم. و لذلك فبإمكاننا إنشاء رادار صوتي و هو بالضبط ما يسمى (
السونار Sonar ) الذي تستخدمه السفن و الغواصات .

يمكننا أن نستخدم الصوت في الهواء أيضاً ، إلا أن لذلك مجموعة من المشاكل هي :
** لا ينتقل الصوت لمسافات كبيرة.
** الرادار الصوتي سوف يقوم بإزعاح كل من بجواره بسبب الصوت الذي يصدره ( يمكن التغلب على هذه المشكلة باستخدام الأصوات فوق السمعية )
** بسبب ضعف صدى الصوت فإن كشفه سيكون صعباً.
رغمَ ذلك فإنه يستخدم بشكل جيد في قياسات المسافات (1سانتي إلى 100 متر ) تعتمد على فوق الصوتية وظاهرة الصدى
و سأقوم بإلحاق دارة تقوم بذلك يالقريب المتأخر التي يمكن إستخدامها في السيارات أثناء الرجوع إلى الخلف
+++++++++++++++++++++++++++


يستخدم الرادار - للأسباب السابقة - الأمواج الراديوية بدلاً عن الصوت ، فهي تنتقل لمسافات بعيدة و غير ظاهرة بالنسبة للإنسان كما أن كشفها سهل حتى لو كانت ضعيفة.

لنتكلم عن رادار تقليدي مستخدم في رصد الطائرات ، يقوم القسم المُرسل في الرادار بإرسال دفقة قصيرة ، عالية الكثافة ، من الأمواج الراديوية عالية التردد . هذه الدفقة قد تستمر لمايكروثانية.
يطفئ الرادار القسم المُرسل و يقوم بتشغيل المُستقبل الذي ينتظر لالتقاط صدى الدفقة المُرسلة. يقوم الرادار بقياس الزمن المُستغرق لعودة الصدى ، كما يقيس أيضاً تبدل دوبلر للصدى.
تنتقل الأمواج الراديوية بسرعة الضوء (1000 قدم في المايكروثانية تقريباً ) ، فإذا كان للرادار ساعة توقيت عالية السرعة ، فبإمكانه تحديد بُعد الطائرة بدقة . و باستخدام تجهيزات معينة لمعالجة الإشارة ، فإن
الرادار يقوم بقياس تبدل دوبلر بدقة و يحدد سرعة الطائرة.

في الرادارات ذات الإستخدام الأرضي ( كالتي تستخدمه الشرطة ) فإن الأمواج تنعكس عن السيارة المسرعة و كذلك عن الأبنية و أي حاجز آخر يعترض طريقها. و الطريقة الأفضل لتحديد أي الأمواج نرغب باستقبالها ، نقوم بانتقاء الأمواج التي حدث عليها تبدل دوبلر لأنها ستكون منعكسة عن السيارة المسرعة فقط بينما بقية الأمواج فهي منعكسة عن أجسام ثابتة.

تقوم أجهزة الشرطة الآن باستخدام تقنية جديدة إسمها LIDAR ( Light Detecting And Ranging ) و تستخدم هذه التقنية الضوء عوضاً عن الأمواج الراديوية .