Hoofdindex » Pictures » Oorlogen » Electronica » Radar
Tweede wereldoorlog
De evolutie van de radar
Radar
-

-


Twee Freya radarstations


Würzburg en Freya


Würzburg

Het is niet mijn bedoeling een volledige lijst van radartypes te geven, maar de evolutie van de radar aan te tonen aan de hand van enkele voorbeelden.

De engelse radar Chain Home wordt op een nieuwe pagina besproken.

Duitse Freya en Würzburg

Een bewijs dat de duitsers veel verder gevorderd waren is de toepassing van de PPI (Plan Position Indicator) als display. Tegenwoordig zijn alle radars uitgerust met een dergelijk scherm, maar aan het begin van de tweede wereldoorlog was dit wel uitzonderlijk. De PPI werd slechts op één type lange afstands-radar gebruikt (daar waar een dergelijke indicatie het meeste nuttig is).

Detectie

De Freya radar was meer ontwikkeld dan de Engelse radar (Chain Home). De gebruikte frekwentie was hoger (250MHz, wat overeenkwamn met een golflengte van 1.2m) zodat men kleinere dipolen kon gebruiken. De antenne kon zelfs gedraaid worden om de positie van de vliegtuigen te bepalen. Het bereik bedroeg 120 tot 160km naargelang de versie.

Men kon overschakelen van een breed detectieveld (om vliegtuigen te detecteren) naar een smallere zone (om de positie te schatten). De nauwkeurigheid en bereik werden beter en beter met de opneevolgende versies.

Vanwege de relatief lage frekwentie was het niet mogelijk een paraboolantenne te gebruiken (een paraboolantenne moet een diameter hebben die veel groter is dan de golflengte). Men was verplicht een array van dipoolantennes te gebruiken. Een dergelijk array is wel richtingsgevoelig, maar enkel een paraboolantenne heeft een openingshoek die voldoende klein is om praktisch gebruikt te worden om vliegtuigen effektief te localiseren.

Vanwege de lage werkfrekwentie is de radar storingsgevoelig. Door metalen strips vanaf de vliegtuigen te lanceren kon men de radar verblinden. Een oplossing werd snel gevonden door van het doppler effekt gebruikte maken: de snelle vliegtuigen veranderen de frekwentie terwijl de strips langzaam naar beneden vallen en geen frekwentieverschuiving veroorzaken. dankzij de modulaire bouw van de duitse radar kon deze verbetering snel toegevoegd worden.

Een andere manier om de radar in de war te sturen was het gebruik van een paar kleine vliegtuigen die verschillende echo's terugstuurden. Met een paar kleine vliegtuigen was het dus mogelijk de vijand te doen geloven dat er een armada van een hondertal grote vliegtuigen op komst was. De aanvallende bommenwerpers gingen dan de lucht in als de jagers naar de basis moesten terugkeren omdat ze geen brandstof meer hadden. Naar het einde van de oorlog kon de Freya radar enkel nog gebruikt worden om de aanwezigheid van vliegtuigen te detecteren, maar een andere type radar was nodig om de positie te bepalen.

De Freya was de basisradar, maar dezelfde electronika werd in grotere radars gebruikt. Deze radars hadden een groter bereik en waren nauwkeuriger. In tegenstelling met de volgradars uitgerust met een parabool was de hoogte-indicatie onbetrouwbaar. Radartypes op basis van de Freya electronika:

  • Seetakt: marineversie van de Freya, later aangepast om met hogere frekwenties te werken.
  • Jagdschloss: radar met uitgestrekt bereik, eerste radar die de PPI gebruikte (Plan Position Indicator)
  • Mammut: radar met een uitgestrekt bereik, vast opgesteld maar het scannen gebeurde volledig electronisch met een antenne array (ook een wereldpremière)
  • Wasserman: lange afstandsradar speciaal gebouwd voor nauwkeurige hoogte-metingen..

Lokalisatie

Om de vliegtuigen te localiseren heeft men hogere frekwenties nodig, zodat men een paraboolantenne kan gebruiken in plaats van een dipool. De Würzburg werkt op een frekwentie van 560MHz (golflengte van 50cm). De parabool was 3m in doormeter en kon in tweën gevouwen worden om met de vrachtwagen vervoerd te kunnen worden. Met dit type radar konden vliegtuigen gevolgd worden.

De Würzburg wordt verder op deze pagina besproken.

Zowel de duitsers als de geällieerden gebruikten geen PPI display (Plan Position Indicator) zoals wij die nu kennen, maar drie oscilloscopen die de afstand (range), azimuth (links-rechts) en elevation (hoogte) aangaven. Een dergelijke indicatie was nuttiger om de vliegtuigen te localiseren (een PPI display geeft geen hoogte-indicatie).

Er waren kleine verschillen in uitvoering, maar hetzelfde basisontwerp werd gedurende de ganse oorlog gebruikt.

Het bereik van een grondradar was ongeveer 70km, op het scherm kon het bereik ongeschakeld worden tussen 0-40 en 40-80km. In afwezigheid van een signaal werd er een cirkel getekend, als er een reflektie was, dan was dit te zien aan de uitwijking (naar buiten toe) van het signaal.

Het voordeel van een ronde uitlezing is dat de nauwkeurigheid met een faktor π vergroot werd (en dat was wel nuttig, want de oscilloscopen hadden een buitendiameter van ongeveer 10cm). Er werd een speciale magnetische afbuiging toegepast die reeds in 1930 door Manfred von Ardenne uitgevonden werd (zelfoscillerende spoelen met een faseverschil van 90°).

Het tweede skoopbeeld gaf de azimuth aan van de target: aan de hand van de grootte van de twee pieken kon men weten of het doel eerder naar links of eerder naar rechts van de huidige stand van de radar gelegen was. Een operator bediende de motoren om de radar te doen draaien.

Het derde skoopbeeld gaf de hoogte aan van het doel, en hier ook kon men zien of de radar naar beneden of naar bover gericht moest worden. De sturing van de radar (die nog manueel gebeurde) kon gekoppeld worden aan de luchtafweerkanonnen.

De foto rechts toont een proefopstelling van een herstelde FuMG62 (gewone Würzburg met schotel van 3 meter) en hieronder het skoopbeeld aan boord van duitse vliegtuigen. Het bereik van de vliegtuigradar was beperkt tot ongeveer 8 km.

De radars hadden een minimumbereik, de tijd die nodig is om de ontvanger weer vrij te geven. In de vliegtuigen van de Luftwaffe was dit 500m, dat is de ruis die aan het begin van de range-beeld te zien is. Vliegtuigen die dichter dan 500 meter vlogen konden niet gedetecteerd worden.

Dankzij de radar konden de vliegtuigen ook 's nachts aktief zijn. De vliegtuigen werden naar hun doel geleid vanaf de grondradar.


SCR-584

De geallieerden gebruiken de magnetron

Het gebruiken van hogere frekwenties maakt het niet alléén mogelijk om kleinere schotels te gebruiken, maar men kan ook kleinere objecten detecteren. Vanaf eind 1944 kon men bijvoorbeeld de Schnorchel van een U-boot detecteren. Onder water konden de onderzeeërs gedetecteerd worden door de sonar (toen nog asdic genoemd), boven water door de radar aan boord van speciaal uitgeruste vliegtuigen en kuststations (vanaf september 1944 stond er een radar opgesteld op het plat dak van de casino van Blankengerge)

De Engelsen hebben als eerst de magnetron ontwikkeld in 1940, maar konden niet instaan voor de productie ervan (de productie zal in Amerika gebeuren). Ook de Duitsers hadden een magnetron in ontwikkeling, maar verder onderzoek werd onderbroken op bevel van Hitler, die orders gaf dat enkel de technologiën die concreet toegepast konden worden binnen de 6 maanden verder ontwikkeld mochten worden. Toen het onderzoek opnieuw opgestart werd, was het te laat voor de Duitsers, ondanks het feit dat er een aantal uiterst geperfectioneerde magnetrons gered konden worden uit een aantal wrakken van vliegtuigen. De duitsers waren dus verplicht op een lagere frekwentie te werken. De grote dipool antennes maakten de vliegtuigen nogal lomp.

Een van de bekendste amerikaanse radar is de SCR-584. De radar gebruikt een frekwentie van 2750MHz (golflengte 10 cm). Deze radar is uitgerust met een volgsysteem en ook de kanonnen kunnen bestuurd worden met de radar. Dankzij de hoge frekwentie is een kleine paraboolantenne voldoende en kan alles vervoerd worden in twee vrachtwagens.

De radars zullen nog verder ontwikkeld worden tot het einde van de oorlog. Men gebruikt monopulse radars (die één enkele heel korte puls uitsturen in plaats van een burst). Daardoor kunnen de Duitsers de radars niet meer storen. De radars konden ook het doppler-effekt gebruiken om vliegtuigen te detecteren tussen de metalen strips: de vliegtuigen bewegen relatief snel terwijl de strips gewoon meegenomen worden door de wind.

Zowel de duitsers als de amerikanen gebruikten een gemengde versterker (electronisch-mechanisch) voor het richten van de luchtafweerkanonnen. De toen beschikbare buizen konden onvoldoende vermogen leveren om motoren aan te drijven. De duitsers gebruikten een Ward-Leonard systeem en de amerikanen een amplidyne, maar het doel was hetzelfde: een speciale generator gebruiken om de nodige stroom voor de motoren te leveren. Meer informatie over deze magnetische versterkers.

Aktie en reaktie

Het is vanzelfsprekend dat de radarpuls die uitgezonden wordt ook ontvangen wordt door het doelwit, die dan aangepaste maatregelen kan treffen. Een engels vliegtuig kan bijvoorbeeld "window" lanceren (metalen strips die stoorbeelden op de radar produceren), een duikboot kan onder water gaan, enz.

De duitsers hebben bijvoorbeeld het engelse radarsysteem Chain Home gebruikt om engelse vliegtuigen te localiseren (Klein Heidelberg). De engelsen wisten niet dat hun radar "misbruikt" werd, tot aan de bevrijding van het vasteland, toen de geallieerde troepen op vreemde radars stootten, radars die enkel uit ontvangers bestonden.

De radarverklikkers zijn op zich een bron van ellende, vooral voor de duitsers, die de hoogfrekwentie technologie onvoldoende meester waren. De ontvangen radarpuls moet omgetzet worden naar een puls van lagere frekwentie die dan gedetecteerd kan worden. Om de puls om te zetten is er een modulator nodig, en die stuurde een constant signaal uit, die dan eventueel opgepakt kon worden door de vijand, zonder dat zij hun radar hadden moeten gebruiken. Dit was het geval met de duitse Metox die door de Naxos werd vervangen. De Naxos maakte gebruik van het feit dat de radar een zeer sterke puls moet uitzenden, en had daarom genoeg aan een passieve detector gevolgd door een laagfrekwente versterker.

Anti-radar detectoren voor op de weg kunnen op soortgelijke wijze gedetecteerd worden door de politie, namelijk door de frekwentie die de modulator produceert en die altijd uit de ontvanger lekt.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's