คำว่า RADAR ย่อมาจากคำว่า Radio Detection And Ranging หมายถึง การตรวจจับเป้าระยะไกลด้วยคลื่นวิทยุ
โดยทั่วไปเรดาร์ตรวจอากาศเป็นเรดาร์แบบพัลส์ ( Pulse Radar ) คำว่า พัลส์ คือ การส่งคลื่นวิทยุหรือคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้า
เป็นจังหวะช่วงสั้น ๆ ในลักษณะลำคลื่นมุมแคบ ๆ เมื่อคลื่นดังกล่าวกระทบวัตถุ เช่น กลุ่มฝน ต้นไม้ ภูเขา ฯลฯ จะเกิดการสะท้อน
กลับมาสู่จานสายอากาศ ซึ่งทำหน้าที่ทั้งส่งและรับ แต่เนื่องจากสัญญาณสะท้อนนี้เบามากเครื่องรับในเรดาร์จึงขยายสัญญาณให้
แรงขึ้น ก่อนที่จะถูกส่งไปแสดงข้อมูลบนจอภาพเรดาร์ต่อไป เรดาร์ตรวจอากาศเป็นเครื่องมีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดอย่างหนึ่ง
ซึ่งช่วยในการพยากรณ์อากาศระยะสั้น และมีประโยชน์อย่างมากในการเดินอากาศ เนื่องจากเรดาร์สามารถตรวจจับกลุ่มฝน
ฟ้าคะนอง ซึ่งเป็นอันตรายอย่างมากต่อขึ้น-ลงของอากาศยาน ........
รูปที่ 1 แสดงการส่ง-รับคลื่นของเรดาร์ และ Beam ของเรดาร์
เมื่อพูดถึงเรดาร์ตรวจอากาศ คนส่วนใหญ่รู้ดีว่าหมายถึง เรดาร์ที่ใช้สำหรับตรวจหา ตำแหน่ง และความเข้มหรือวัดปริมาณฝน
เท่านั้น แต่จริง ๆ แล้วยังมีเรดาร์ตรวจอากาศอีกชนิดหนึ่ง คือ เรดาร์ตรวจอากาศดอปเปลอร์ ซึ่งนอกจากจะตรวจข้อมูลได้เหมือน
กับเรดาร์ตรวจอากาศทั่วไปแล้ว ยังสามารถ ตรวจการเคลื่อนที่ของเป้า และกระแสลมแวดล้อมเป้าได้อีกด้วย เีรเดาร์ตรวจอากาศใน
ปัจจุบันนี้จึงเป็นเรดาร์ตรวจอากาศชนิด ดอปเปลอร์ ซึ่งในประเทศไทยเอง ของกรมอุตุนิยมวิทยา หรือของหน่วยงานอื่น ๆ เช่น สำนัก
งานฝนหลวง ก็ใช้เรดาร์ตรวจอากาศ ชนิด ดอปเปอลร์เช่นกัน
รูปที่ 2 แสดงการเลื่อนความถี่แบบดอปเปลอร์ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของเป้า
การเลื่อนความถี่แบบดอปเปลอร์ คือ การเปลี่ยนแปลงค่าความถี่
เนื่องจากการเคลื่อนที่ของเป้า มีหลักอยู่ว่า ถ้าเป้าเคลื่อนห่างออกไปจาก
เรดาร์ ค่าความถี่ของสัญญาณจะน้อยกว่า ค่าความถี่ส่งที่เรดาร์ส่งออกไป
แต่ถ้าเป้าเคลื่อนเข้าหาเรดาร์ ค่าความถี่จะมากกว่า ในเมื่อเรดาร์ดอป
เปลอร์สามารถตรวจจับค่าความถี่เลื่อนของสัญญาณได้ ก็สามารถวัดค่า
ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเป้าได้ ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ในลักษณะ
ของการเคลื่อนเข้าหา หรือเคลื่อนห่างออกไปจากเรดาร์ในแนวรัศมี
หรือตามแนวลำคลื่น ดังแสดงไว้ในรูปที่ 2
ภาพเครื่องรับ-ส่ง
ประกอบด้วยแผงวงจรและหลอดทางอิเลคทรอนิคส์ ใ้ช้สำหรับผลิตความถี่เรดาร์ที่จะส่งออกไป การรับสัญญาณและการแสดงภาพ
บนจอภาพ ส่วนประกอบดังกล่าวได้แก่
1. มอดดูเลเตอร์ ( Modulator )
2. เครื่องส่ง RF ( RF Transmitter )
3. ชุดท่อนำคลื่น ( Waveguide assembly )
4. ดูเพล็กเซอร์ ( Duplexer )
5. มิกเซอร์ฟรีแอมพลิฟายเออร์ ( Mixer Peramplifier )
6. ออสซิเลเตอร์ประจำเครื่อง ( Local Oscillator )
7. เครื่องขยายการรับแบบ Log ( LOG IF Amplifier )
8. ดิสคริมมิเนเตอร์และชุด AFC ( Diseriminator / AFC Assembly )
9. ตัวลดทอนไอเอฟ ( IF Attenuators )
10. ตัวขับเคลื่อนตามสาย ( Line Driver )
ระบบสายอากาศทำหน้าที่ 2 อย่างคือ ส่งคลื่นและรับสัญญาณ ประกอบด้วย
1. รีเฟลคเตอร์ ( Reflector ) เป็นรูปจานชนิด พาราโบลา โครงสร้างแข็งแรง มีเส้นผ่าศูนย์กลางต่างกันตามขนาดความ
ยาวคลื่นเรดาร์
2. ฟีดฮอร์น ( Feed horn ) ติดอยู่ไกล้กึ่งกลางจานพาราโบลา เป็นตัวป้อนพลังงาน RF เมื่อเรดาร์ทำหน้าที่ส่งและรวบรวม
สัญญาณสะท้อนเมื่อเรดาร์ทำหน้าที่รับสัญญาณ
3. ชุดเพดเอสตอล ( Pedestal assembly ) ใช้บังคับการหมุนสายอากาศ หมุนตามคำสั่งจากแผงควบคุมทั้งมุมสูง มุมนอน
ด้วยการรับสัญญาณขับจากเซอร์โวยูนิต และป้อนข้อมูลซิงโคร ไปที่ภาคจอภาพด้วย
4. ข้อต่อหมุนสายอากาศ ( Rotating Joints ) ประกอบด้วยข้อต่อ 2 ข้อ ข้อต่อมุนสูงกระดกขึ้นลงตั้งแต่ - 1 ถึง + 60 องศา
ข้อต่อมุมนอนหมุนได้ 360 องศา ทั้งทวนและตามเข็มนาฬิกา
5. กลไกขับมุมสูงมุมนอน ( Azimuth and Elevation drive mechanisms ) ชุดเพดเอสตอล แอสเซมบลี้ บรรจุด้วยกลไก
ขับมุมสูง มุมนอน 2 แกน โดยแผงควบคุมเป็นผู้สั่งการผ่านเซอร์โวยูนิต มุมนอนหมุนในอัตรา 5 รอบต่อนาที หรือ 30 องศาต่อ
วินาที และมุมสูงยกขึ้นใน อัตรา 15 องศาต่อวินาที
6. Electrical connections การต่อไฟฟ้าระหว่างรีเพลคเตอร์กับเพดเอสตอล ใช้เคเบิลกับ สลิพริงบนเพดเอสตอลในลักษณะ
แนวนอนเสมอ
เซอร์โวยูนิต ทำหน้าที่ขยายกำลังกลไกขับเพดเอสตอลและจานสายอากาศ ส่วนที่ทำหน้าที่ขยายในเซอร์โวรับ input มุมสูง
มุมนอนจากแผงควบคุม แปลงเป็น output กำลังสูงเพื่อให้ชุดกลไกขับมีกำลังพอ และ input จากชุดกลไกขับถูกเปลี่ยนเป็น output
เพื่อใช้สั่งที่แผงควบคุมอีกครั้งหนึ่ง
ทำหน้าที่ปั้มอากาศแห้ง เข้าสู่ท่อนำคลื่น ( Wave guide ) เพื่อให้ท่อนำคลื่นและสลิฟริงปราศจากความชื้น เนื่องจากความชื้น
สูงจะให้การส่งคลื่นบกพร่องได้
ระบบการสื่อสาร ภายใน ( Intercom System ) เจ้่าหน้่าที่ช่างใช้ติดต่อสื่อสาร ขณะทำการตรวจซ่อมแก้ไขและปรับแต่งเครื่อง
เรดาร์
<<< เรโดม ( Radome )
เป็นฝาครอบจานสายอากาศเรดาร์ ใช้ป้องกันพายุลมแรง ทำด้วยไฟเบอร์กลาส เพื่อให้คลื่นสามารถทะลุผ่านไปได้
เครื่องประมวลผลและสั่่งการเรดาร์
ระบบ EDGE
เรดาร์ตรวจอากาศในสมัยก่อนจะมีจอภาพเรดาร์ เพื่อแสดงผลการตรวจเรดาร์ ซึ่งจะเป็นภาพขาวดำ แต่ในปัจจุบันนี้ระบบ
แสดงผลการตรวจเรดาร์จะใช้คอมพิวเตอร์เป็นตัวประมวลผลการตรวจเรดาร์รวมทั้งการสั่งการให้เครื่องเรดาร์ทำงานตามที่เราต้องการ
ได้ในปัจจุบันนี้ระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ที่ใช้คือ Unix และซอฟแวร์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันคือ ระบบ EDGE
( Enterprise Doppler Grahpics Environment )
ตามตารางแสดงข้างล่างนี้
| ความถี่ ( Frequency ) ( MHz) | ความยาวคลื่น ( Wave Length ) (Cm) | ชนิด ( Band ) |
| 30000 | 1 | K |
| 10000 | 3 | X |
| 6000 | 5 | C |
| 3000 | 10 | S |
1500 |
20 | L |
เรดาร์ตรวจอากาศแบบ S - BAND มีความถี่ 1,550-3,900 MHz ความยาวคลื่น 7.69 - 19.3 cm เป็นเรดาร์ขนาดใหญ่ เหมาะในการตรวจฝนกำลังแรง - กำลังแรงมาก และสามารถตรวจฝนกำลังอ่อน - ฝนกำลังปานกลางได้ด้วย แต่เนื่องจากเป็นเรดาร์
ขนาดใหญ่ เมื่อคลื่นของเรดาร์กระทบเป้า จะไม่มีการสูญเสียพลังงาน เนื่องจากเป้าทำให้เป้าฝนที่ปรากฎบนจอเรดาร์ มีรูปร่างผิด
เพี้ยนไปจากความเป็นจริงไปบ้างเล็กน้อยหรือไม่ผิดเลย เรดาร์ชนิดนี้มีรํศมีทำการประมาณ550 กม. รัศมีหวังผล 230 กม.
เรดาร์ของ สถานีเรดาร์ขอนแก่น เป็นเรดาร์ ชนิด S-Band
เรดาร์ตรวจอากาศแบบ C - BAND มีความถี่ 3,900-6,200 MHz ความยาวคลื่น 4.84-7.69 cm เป็นเรดาร์ขนาดปานกลาง เหมาะในการตรวจฝนกำลังปานกลาง - กำลังแรง และสามารถตรวจฝนกำลังอ่อนได้ด้วย แต่เนื่องจากเป็นเรดาร์ขนาดปานกลาง เมื่อ
คลื่นของเรดาร์กระทบเป้า จะมีการสูญเสียพลังงาน เนื่องจากเป้าบ้าง ทำให้เป้าฝนที่ปรากฎบนจอเรดาร์ มีรูปร่างผิดเพี้ยนไปจากความ
เป็นจริงไปบ้าง เรดาร์ชนิดนี้มีรัศมีทำการประมาณ450 กม.รัศมีหวังผล 230 กม.
เรดาร์ตรวจอากาศแบบ X - BAND มีความถี่ 6,200-10,900 MHz ความยาวคลื่น 2.75 - 4.84 cm เป็นเรดาร์ขนาดเล็ก เหมาะในการตรวจฝนกำลังอ่อน - กำลังปานกลาง และสามารถตรวจฝนกำลังแรงได้ด้วย แต่เนื่องจากเป็นเรดาร์ขนาดเล็ก ความยาว
คลื่นสั้น เมื่อคลื่นของเรดาร์กระทบเป้า จะมีการสูญเสียพลังงาน เนื่องจากเป้ามาก ทำให้เป้าฝนที่ปรากฎบนจอ เรดาร์ มีรูปร่างผิด
เพี้ยนไปจากความเป็นจริง เรดาร์ชนิดนี้มีรัศมีทำการประมาณ 100 กม. รัศมีหวังผล 60 กม.