رادار النبضة الواحدة: التقنية والمبادئ

رادار النبضة الواحدة: التقنية والمبادئ

رادار النبضة الواحدة (Monopulse Radar) هو نظام راداري متطور يستخدم ترميزاً إضافياً للإشارات الراديوية لتوفير معلومات دقيقة للغاية عن اتجاه الهدف. تكمن الميزة الأساسية لهذا النظام في قدرته على استخراج معلومات المدى والاتجاه من نبضة إشارة واحدة فقط، وهو ما يمنحه تفوقاً تقنياً كبيراً على الأنظمة التقليدية التي تتطلب عدة نبضات أو دورات زمنية لتحديد الموقع.

تطور أنظمة التتبع: من المسح المخروطي إلى النبضة الواحدة

لفهم أهمية رادار النبضة الواحدة، يجب النظر في نظام المسح المخروطي (Conical Scan) الذي سبقه. في أنظمة المسح المخروطي، يتم إرسال شعاع الرادار بشكل مائل قليلاً عن محور الرؤية (boresight) ثم يتم تدوير بوق التغذية لجعل الفص يدور حول هذا المحور. إذا كان الهدف في المركز، تكون الإشارة العائدة قوية وثابتة، أما إذا كان الهدف منحرفاً، فإن الإشارة تتقلب قوتها بناءً على موقع الفص الدوار.

ومع ذلك، واجهت أنظمة المسح المخروطي مشكلتين رئيسيتين:

• التذبذب في قوة الإشارة: يمكن أن تتغير قوة الإشارة العائدة بسبب تغير اتجاه الهدف أو الظروف الجوية (مثل السحب المطرية)، مما يربك النظام ويجعله يخطئ في تقدير موقع الهدف.
• سهولة التشويش: يمكن للمشوش الإلكتروني إرسال نبضات عشوائية أو متزامنة مع سرعة دوران الفص لخلق نقاط قوة وهمية، مما يضلل الرادار عن موقع الهدف الحقيقي.

آلية عمل رادار النبضة الواحدة

يعمل رادار النبضة الواحدة بطريقة مختلفة جذرياً؛ فبدلاً من تدوير شعاع واحد ومراقبة تغير القوة عبر الزمن، يقوم النظام بتقسيم الشعاع إلى عدة أجزاء (فصوص) يتم إرسالها في اتجاهات مختلفة قليلاً وبشكل متزامن.

عند استقبال الإشارات المنعكسة، يتم تضخيم كل إشارة بشكل منفصل ثم مقارنتها ببعضها البعض. إذا كانت الإشارة العائدة من أحد الفصوص أقوى من الآخر، فإن ذلك يشير مباشرة إلى اتجاه الهدف بالنسبة لمحور الرؤية. وبما أن هذه المقارنة تتم خلال نبضة واحدة (تستغرق عادةً بضعة ميكروثوانٍ)، فإن أي تغيرات في قوة الإشارة أو حركة الهدف لا تؤثر على دقة المقارنة.

أنواع مقارنة الإشارات

تاريخياً، تم تصنيف أنظمة النبضة الواحدة إلى نوعين رئيسيين:

1. مقارنة الطور (Phase-Comparison): تعتمد على قياس فرق الطور بين الإشارات المستقبلة لتحديد الاتجاه.
2. مقارنة السعة (Amplitude-Comparison): تعتمد على مقارنة قوة (سعة) الإشارات المستقبلة.

أما الأنظمة الحديثة، فهي تستخدم ما يعرف بـ نسبة النبضة الواحدة (Monopulse Ratio)، والتي تدمج بين معلومات السعة والطور لتحديد الاتجاه بدقة فائقة.

المزايا والتطبيقات

تتفوق أنظمة النبضة الواحدة على أنظمة المسح المخروطي في عدة جوانب:

• الدقة العالية: تزيد دقة التوجيه في رادارات النبضة الواحدة بمقدار 10 أضعاف تقريباً مقارنة بالمسح المخروطي، حيث تصل الدقة في بعض الأنظمة المتقدمة إلى مستويات مذهلة.
• مقاومة التشويش: يصعب تشويش هذه الأنظمة لأنها لا تعتمد على تغير الإشارة عبر الزمن، بل على مقارنة لحظية داخل النبضة الواحدة.
• تعدد الاستخدامات: لا يقتصر استخدام هذه التقنية على الرادارات النشطة، بل تم دمجها في الأنظمة السلبية مثل تدابير الدعم الإلكتروني (ESM) وعلم الفلك الراديوي.

يمكن بناء هذه الأنظمة باستخدام أنواع مختلفة من الهوائيات، بما في ذلك الهوائيات العاكسة، أو هوائيات العدسات، أو المصفوفات الهوائية (Array Antennas).