
Tijdens de Tweede Wereldoorlog werden simpele continue golfdetectoren en radars ontwikkeld en gebruikt. Een belangrijke innovatie was de “proximity fuze”, een soort ontsteker voor luchtafweergeschut. Deze fuze werd geactiveerd wanneer het projectiel binnen een dodelijke straal van een doelwit kwam. In combinatie met radargeleide automatische tracking, verhoogde de proximity fuze de effectiviteit van luchtafweergeschut aanzienlijk. Hoewel deze fuzes continue radiogolven uitzonden en daarmee als CW-radars konden worden beschouwd, is de term “proximity detector” wellicht geschikter. Echte CW-radars werden tijdens de oorlog gebruikt en worden nog steeds toegepast, met name voor de geleiding van luchtdoelraketten.
Inhouds opgave
CW-radars tijdens de Tweede Wereldoorlog
Proximity Fuzes
Proximity fuzes waren een van de eerste toepassingen van continue golftechnologie in militaire operaties. Deze fuzes zonden een continue radiosignaal uit en detecteerden de aanwezigheid van een doelwit door veranderingen in de frequentie van het oscillerende signaal. Dit maakte het mogelijk om projectielen te laten exploderen op het juiste moment, wat de effectiviteit van luchtafweergeschut aanzienlijk verhoogde.
Semi-Actief Bundelrijden (SABR)
Een van de vroege toepassingen van CW-radars in raketgeleiding was het semi-actieve bundelrijden (SABR). Hierbij volgde de raket een smalle, continue bundel uitgezonden door de richtingsradar. Deze techniek werd gebruikt in vroege versies van de Amerikaanse Sparrow-luchtdoelraket. Het nadeel van deze methode was echter dat het lanceerplatform de raket continu moest verlichten, wat de bewegingsvrijheid van het vliegtuig beperkte.
Semi-Actieve Radar Homing (SARH)
Evolutie naar SARH
De SABR-techniek werd al snel vervangen door semi-actieve radar homing (SARH). Bij SARH volgt de raket radarreflecties van het doelwit, in plaats van een uitgezonden bundel. De lanceerinstallatie levert continue golfverlichting voor de raketontvanger, waardoor het systeem in feite een continue golf bistatische radarsysteem vormt. Dit elimineerde de noodzaak voor de raket om de afstand te berekenen, waardoor het systeem efficiënter werd.
Voor- en Nadelen van SARH
Hoewel SARH de nauwkeurigheid van de geleiding verbeterde, betekende het nog steeds dat het lanceerplatform het doelwit moest blijven verlichten. Dit beperkte de manoeuvreerbaarheid van het vliegtuig. Een oplossing hiervoor was de ontwikkeling van een volledig radargeleidingssysteem, bestaande uit een zender, ontvanger en zoeksystemen, dat in de raket zelf kon worden ingebouwd. Dit leidde tot de ontwikkeling van raketten met een “fire and forget” capaciteiten, zoals de AIM-120 AMRAAM.
Actieve Zoeksystemen en Fire-and-Forget
Technologie in de Jaren 1950
Het ontwikkelen van een volledig radargeleidingssysteem was een uitdaging in de jaren 1950. De BOMARC-luchtdoelraket was een vroege poging en beschikte over een actief zoeksysteem. Moderne luchtdoel- en luchtdoelraketten, zoals de AIM-120 AMRAAM, zijn uitgerust met deze technologie. Deze raketten kunnen zelfstandig het doelwit lokaliseren en aanvallen na de lancering, waardoor het lanceerplatform andere manoeuvres kan uitvoeren.
Radar Hoogtemeters
Basisprincipe
Een andere eenvoudige radartoepassing ontwikkeld tijdens de oorlog was de radar hoogtemeter. Dit apparaat zond een puls uit die op het terrein weerkaatste en de tijd tot terugkeer mat om de hoogte boven de grond te bepalen. Hoewel effectief op grote hoogten, waren deze hoogtemeters minder geschikt voor lage hoogten vanwege ghost echoes.
Frequentiegemoduleerde Continue Golf (FM-CW) Radar
FM-CW radars boden een oplossing voor dit probleem. In plaats van een enkele frequentie zenden deze radars een continu stijgende of dalende frequentie uit. Een gesynchroniseerde ontvanger bepaalt het verschil tussen de uitgezonden en terugontvangen frequentie om de afstand te berekenen. Deze radars kunnen zowel hoogte als snelheid meten door gebruik te maken van het Doppler-effect.
Doppler-Navigatieradars
Werking en Toepassing
FM-CW radars, vaak aangeduid als Doppler-navigatieradars, kunnen zowel hoogte als grondsnelheid meten. De radar is in de neus van het vliegtuig gemonteerd en naar beneden gericht. De meetwaarden worden geschaald om nauwkeurige hoogte- en snelheidsinformatie te geven. Deze radars zijn nuttig voor navigatie, vooral in terrein met hoogtevariaties.
Nauwkeurigheid en Toepassingen
De nauwkeurigheid van FM-CW radars wordt verbeterd door een steile frequentieramp te gebruiken, wat een grotere frequentievariatie voor een bepaalde afstand geeft. Voor bewegende doelen kan een langzame frequentieramp nuttiger zijn, omdat dit de invloed van Doppler-verschuiving op grondclutter minimaliseert. Hoewel SARH-technologie afneemt, blijft FM-CW radar praktisch en nuttig voor navigatiedoeleinden.
Conclusie
Continuous Wave radars hebben een cruciale rol gespeeld in de militaire technologie, vanaf de Tweede Wereldoorlog tot de moderne tijd. Van proximity fuzes en SARH tot FM-CW radars voor navigatie, de veelzijdigheid en effectiviteit van deze systemen hebben hun waarde bewezen op verschillende terreinen. Terwijl technologie blijft evolueren, zullen de principes en toepassingen van CW-radars waarschijnlijk relevant blijven voor toekomstige innovaties in radar- en geleidingstechnologie.
Bronnen
- “History of Radar,” Encyclopaedia Britannica, [https://www.britannica.com/technology/radar]
- Bronnen Mei1940
- Afbeelding: tbd (photograph is property of USAF), Public domain, via Wikimedia Commons