magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

Radartechnika lid kepRadartechnikai sorozatunk eddigi részeiben a – viszonylag egyszerű – alapelvekkel foglalkoztunk. A dolgok akkor kezdenek bonyolulttá válni, amikor a radart a sima gömbfelületnek már nem tekinthető, domborzattal rendelkező földfelszínen használjuk.

 
 
A földfelszín hatása

A radarberendezések nagy része (ma még) nem az üres térben működik, ezért a fejlesztőknek és a felhasználóknak olyan kikerülhetetlen „zavaró körülményekkel” is meg kell birkózniuk, mint a földfelszín hatása. Az alapproblémát az 1. ábra szemlélteti: a céltárgyról nemcsak közvetlen látóirányban, hanem a Föld felszínéről visszaverődő jel útján is érkezik radarvisszhang. Ez viszont a radar függőleges polárdiagramján is látható nyomot hagy. Talán nem „automatikusan” jut az eszünkbe, de könnyen belátható, hogy a radarjel a kibocsátástól a céltárgyig és vissza egyaránt terjedhet közvetlen és a felszínről visszavert útvonalon. Ez azt jelenti, hogy ez már az adóból a céltárgyig haladó radarjelre is vonatkozik, és a közvetlen és visszavert hullám nem egyszerre éri el a céltárgyat. Ugyanakkor az onnan visszavert jel is visszajuthat közvetlenül, vagy ismét csak a földfelszínről visszaverődve a vevőbe (a képet tovább bonyolítja, hogy a nem sima felszín tereptárgyai további reflexiós útvonalakat hoznak létre). Ezek a kölcsönhatások nem egyszerűen csak megtöbbszörözik az egyetlen céltárgyról alkotott képet, hanem a különböző fázisban visszaérkező jelek iránytól függő interferenciája erősíti vagy gyengíti a vevőbe visszaérkező jelet. Ez megváltoztatja a radar függőleges iránykarakterisztikáját (2. ábra). Ez a hatás elsősorban a VHF-frekvenciasávban (az A- és B-sávban – lásd a „Radar-frekvenciasávok” című keretes írást) működő radarokat érinti, a frekvencia növekedtével csökken a befolyása. Ha azonban a radar kis elevációjú (alacsonyan repülő, vagy a távolsága miatt a radarhorizontnál nem sokkal magasabban látszó) céltárgyat követ, a földfelszíni reflexiók hatása még nagy frekvenciáknál is szükségszerűen zavart okoz. A reflexiók által zavart teret – a részletek mellőzésével – egy olyan forgási ellipszoid (az ún. Fresnel-zóna, 3. ábra) határolja, amelynek egyik fókuszpontjában a radarantenna, a másikban a céltárgy foglal helyet. A reflexiók csak akkor hanyagolhatók el, ha ebben a térrészben a zavart okozó tárgyak mérete nem éri el a céltárgy távolságának ezredrészét (1 km-es céltávolságnál az 1 m-t!). Az iránykarakterisztikában látható számos nyúlvány („fül”) azt eredményezi, hogy például egy repülőgép az elevációjának változása közben hol megjelenik, hol pedig eltűnik a radar számára. A jelenség tehát általában nemkívánatos, de egyes speciális VHF-radaroknál (például a földi telepítésű légiforgalmi radarberendezéseknél – Air Traffic Control, ATC) kifejezetten kihasználják a hatótávolság növelésére a horizont közelében repülő gépek követésénél. Ez az ötlet azért csupán az alacsony, VHF-frekvenciákon használható, mert az iránykarakterisztika viszonylag széles „fülei” nagyobb elevációknál is megfelelő lefedettséget adnak. A radar felszín feletti telepítési magasságának (az 1. ábrán hm-nek) a növelésével az irány-karaktrisztika „füleinek” sűrűsége növekszik, és a „fülek” közötti közöket kitöltik a földfelszín egyenetlenségein keletkező reflexiók. Ez azt jelenti, hogy ha a földfelszín nem „sima”, az erősítésből és a kioltásból adódó szabályos szerkezet „összeomlik”. A „fülek” hatásának elkerülése az egyik legfontosabb prioritás egy állandó telepítésű radarberendezés helyének és az antenna felszín feletti magasságának megválasztásakor.

 

1ábra

1. ábra

 

2ábra

2. ábra

 

3ábra

3. ábra

 

A valóság azonban összetettebb, mint a fizika: nemcsak a tereptárgyak révén, hanem a közelben élő lakosság elfogadó vagy elutasító magatartásán át is befolyásolja a telepítés helyének megválasztását, mint arra a „Hol legyen az a magas hely?” című keretes írásunk is utal.

 

Radar-frekvenciasávok

Az elektromágneses spektrum – amelynek felső határaként gyakran a 1024 Hz-et jelölik meg – rendkívül széles frekvenciatartományt fog át. Ezt a széles sávot azért osztjuk fel résztartományokra, mert a jelterjedés fizikai tulajdonságai erősen különböznek a frekvencia függvényében. Ezért a frekvenciatartományok célszerű felhasználása és a jelek kezelésének technikai megvalósítása is rendkívül eltérő. Érdemes megjegyezni, hogy a sávok alább vázlatosan ismertetett jelölésrendszere nem tűnik logikusnak. Ennek hagyományos, történelmi okai vannak, mivel a sávok felosztását követő technikai fejlődés új jelölések bevezetését tette szükségessé, de a közismert, hagyományos jelölésrendszerről is nehéz „leszakadni”. Ráadásul nem is egyféle jelölésrendszer van forgalomban, eltérő szisztémát használ az IEEE elektronikai szabványügyi szervezet és a NATO. Az egyes sávok határai sincsenek egyértelműen meghatározva, ezért sokszor csak egy berendezés gyártói dokumentációjából derül ki a pontos frekvencia. A sávfelosztás (K1. ábra) ezért inkább csak nagyságrendi tájékoztatásul szolgál. Látható, hogy a radarrendszerek rendkívül széles tartományból választják ki az alkalmazáshoz legjobban megfelelő frekvenciát. Elvileg minél nagyobb a frekvencia, annál pontosabb a radar, de annál érzékenyebb is az időjárási-légköri hatásokra is (ebből a szükségből kovácsolnak erényt az időjárási radarok, ahol a légkörben levő, különféle méretű és halmazállapotú víz reflexiójával térképezik fel a felhőzet és a csapadék eloszlását).

 

K1ábra

K1. ábra

 

 

Hol legyen az a magas hely?

A földfelszíni reflexió következményeit látva érthető a radartechnikusok törekvése, hogy berendezéseiket magas helyre telepítsék. Ez azonban nem mindig könnyen egyeztethető össze más érdekekkel. Emlékezetes az a vita, amely 2009-ben zajlott a Mecsek legmagasabb csúcsára, a Zengőre tervezett NATO-radarberendezés körül (egy modern 3D-radarberendezésről, az olasz gyártámányú RAT-31 DL-ről volt szó, amely vizuális megjelenését tekintve egy közel tízemeletnyi magas betontorony tetejére épített, gömb alakú védőburkolatot „helyezett volna el” a tájban). A telepítési helyet a környezetvédők – köztük Sólyom László akkori köztársasági elnök – természeti értékek (a fokozottan védett bánáti bazsarózsa legfontosabb hazai élőhelye) veszélyeztetése miatti tiltakozása miatt az ugyancsak a Mecsekben található Tubes-hegyre „tervezték át”. Bár a megoldást Sólyom László – felelős államférfiként, a védelmi érdekekre is tekintettel – már „vállalható kompromisszumnak” nevezte, ez a megoldás mégis hasonló elutasításba ütközött. Ráadásul itt a tiltakozók érvei között a természetvédelmi szempontokon kívül az is felvetődött, hogy Pécs közvetlen közelében (a városközponttól kevesebb, mint 5 km-re) egy potenciális katonai célpont jelent volna meg. A civil mozgalmak jelentős sikereként ezt a tervet is törölték, és végül Medina (Tolna-megye, Szekszárdtól északra) lett az elfogadott telepítési hely. Itt már a rendszerváltás előtt is működött katonai légtérellenőrző radar, a lakosság „megszokta” a jelenlétét, nem észleltek kimutatható egészségkárosító hatást, és még munkalehetőséget is teremtett néhányuknak. Talán ezért nem ütközött a döntés jelentős lakossági ellenállásba. 

 

medinaradar


Ez az az eset, ami a szerkesztőben is ambivalens érzéseket kelt. Ilyenkor „mindenkinek igaza van”: a természetvédelmi értékek megóvása, egy város nyugalma, a katonai létesítmények mint potenciális célpontok távol tartása is fontos prioritás, ugyanakkor a védelmi célú radarberendezés felépítése sem nélkülözhető. Sokan vélekednek így: „Legyen, de ne az én kertem végében.” Csak hát valahol lennie kell, mivel a védelem is közérdek, és nem mellékesen a NATO-tagságunkkal együtt vállalt kötelezettség. A döntés nehéz, mert legyen bárhol is, szoros vagy átvitt értelemben egyaránt valakinek mindig „a kertje végébe” kerül. A kormányzat kötelessége, a konszenzuskeresés és az érdekek sokoldalú egyeztetése kihagyhatatlan lépés ugyan, de még a legjobb indulattal sem érhető el, hogy mindenki „nyerjen”. Mivel a történet a maga korában hatalmas sajtóvisszhangot kapott, és erős érzelmeket keltett, ráadásul „befejezett tényekről” van szó, ezért nem is állásfoglalásnak szánjuk az alábbiakat, hanem hogy az érem másik oldaláról, a szakmai szempontokról is képet alkothassunk. 
A magas telepítési hely választását – mint cikkünk is rámutat – radartechnikai szempont, a felszíni reflexiók hatásának csökkentése indokolta. A dél-dunántúli elhelyezést pedig az tette szükségessé, hogy egy radar-mérőpont erről a földrajzi helyről lett volna képes közel teljessé tenni a hazai radarlefedettséget. Ennek aktuális helyzete a következő: a 2014 óta Békéscsabán és Bánkúton működő, hasonló berendezések Kelet-Magyarország egét ellenőrzik (hivatalos nevük Gerinc Radar Mérőpont). A harmadik – végül Medina község határában felépült – ilyen mérőpontra azért volt szükség, hogy a Dunántúlról is hasonló képet alkothasson a légtérellenőrzés. Nem hallgathatjuk el azonban, hogy a „jobb híján” elfogadott medinai telepítési helyszín a radartechnika általános szakmai szempontjainak csak kompromisszumok árán, részben felel meg. A Zengő 680 m-es, és a Tubes 611 m-es tengerszint feletti magasságával szemben a medinai radar csupán 180 m-en van, amely a nagy távolságban, alacsonyan repülő célpontok felderíthetőségét számottevően korlátozza. 

 

térkép


Ez éppen a korábban tervezett telepítési helyeket tartalmazó Mecsek-hegységtől délre okoz terjedelmes „vakfoltot”. A teljes lefedettséghez ezért még további „réskitöltő” berendezésekre van szükség. Ezek – egyelőre még a régi berendezésekkel – Juta (Somogy megye) és Kup (Veszprém megye) településeken már ma is működnek, de korszerűsítésre szorulnak.

 

 

Készítette Tóth Ferenc

a www.radartutorial.eu weblap (szerző: Christian Wolff) fordításával, átdolgozásával és bővítésével a GNU Free Documentation License és a Creative Commons „Nevezd meg – Így add tovább 4.0” licence alapján.

 

A cikksorozat korábbi részei:

1. rész

2. rész

3. rész