Introducción al RADAR

Iván López Espejo

Sumario

Introducción Forma simple de la ecuación del

RADAR Diagrama de bloques y operación del

RADAR Frecuencias de RADAR Historia Aplicaciones Bibliografía

Introducción

¿Qué es el RADAR? Motivación

Introducción

Determinación de la distancia (Round-Trip Time)

Determinación de la posición angular (antena de haces estrechos)

Determinación del movimiento relativo (efecto Doppler)

Introducción

RADAR: Radio Detection And Ranging Detección de aeronaves enemigas Dirección de lanzamiento de armas

antiaéreas

Introducción

Tren de pulsos rectangulares Medida de la distancia o rango (R):

Cada milisegundo de ida y vuelta en el vacío rango de 150 metros

Introducción

Tiempo de espera hasta enviar el siguiente pulso

Ambigüedad por ecos de segunda vez

Máximo rango sin ambigüedad

Forma simple de la ecuación del RADAR

Ecuación simple del RADAR: relación del rango con las características del dispositivo. Básico para su comprensión y diseño

Densidad de potencia a una distancia R con antena isotrópica

Forma simple de la ecuación del RADAR

Empleo de antenas directivas con ganancia G

Si R es el rango, la densidad de potencia radiada por la antena sobre el objeto es

RCS (Sección cruzada de RADAR) Densidad de potencia rerradiada

sobre la antena del RADAR

Forma simple de la ecuación del RADAR

Potencia recibida por el RADAR

Rango máximo en función de la mínima potencia detectable

Ecuación del RADAR: caso optimista

Forma simple de la ecuación del RADAR

Diagrama de bloques y operación del RADAR

Transmisor magnetrón RADAR para detección de aeronaves

Pot. pico de 1MW, pot. media de varios kW, ancho de pulso de varios microseg. y frecuencia de repetición de cientos de pulsos por seg.

Diagrama de bloques y operación del RADAR

Receptor superheterodino RADARs militares operan en entornos

ruidosos sin amp. de RF de bajo ruido

Amp. de bajo ruido más sensible Mezclador alto R.D. y + inmunidad

a interf.

Diagrama de bloques y operación del RADAR

RADAR para vigilancia aérea IF de 30 ó 60MHz y B de 1MHz

Amp. IF Filtro adaptativo Maximizar el ratio pico de señal a

potencia media de ruido a la salida (Bτ~1)

Diagrama de bloques y operación del RADAR

Mostrar el resultado en un tubo de rayos catódicos (CRT)

PPI mapeo en polares (modulación de la intensidad de un haz de electrones)

Diagrama de bloques y operación del RADAR

Diagrama de bloques básico Multitud de elementos

Ejemplo: sensores de seguimiento con bloqueo de la antena

Diagrama de bloques y operación del RADAR

ADT (Automatic Detection and Tracking) Cuantización de la cobertura del RADAR

en celdas Integración de los pulsos de eco Umbral energético para discernir entre

eco y ruido de fondo Establecimiento de trayectorias de

objetos Mostrar información procesada al

operador

Diagrama de bloques y operación del RADAR

Antenas parabólicas

Phased arrays

Frecuencias de RADAR

Tradicionalmente desde los 220MHz a los 35GHz

Frecuencias de RADAR

Uso de letras de origen militar

Historia

Ecuaciones de Maxwell (1864) Demostradas experimentalmente

por Hertz en 1886 El ingeniero alemán Christian

Hülsmeyer fue el primero en sugerir el aprovechamiento del eco de este tipo de señales para evitar choques durante la navegación marítima

Marconi desarrolló algo similar en 1922

Historia

Primer experimento de detección de distancia en 1924 a cargo del físico británico Edward Victor Appleton altura de la ionosfera

Gregory Breit y Merle Antony Tuve llegaron a los mismos resultados utilizando la técnica de radioimpulsos que posteriormente se incorporaría al RADAR en los años 30

Historia

Primer sistema de RADAR por el físico británico Robert Watson-Watt en 1935

Historia

1939 ya se disponía de una cadena de estaciones de RADAR en las costas británicas del sureste

Ese mismo año el físico Henry Boot y el biofísico John T. Randall inventaron el magnetrón de cavidad resonante

LIDAR (Light Detection And Ranging)

Historia

El RADAR evitó que la Luftwaffe (las fuerzas aéreas de la Wehrmacht de Hitler) se adueñase del espacio aéreo inglés durante 1940

Aplicaciones

Control del tráfico aéreo Tanto en ruta como en aeropuertos RADARs de alta resolución para

aeronaves y vehículos de tierra Fue empleado como sistema de

aproximación a tierra Sistema de aterrizaje de microondas

basado en la tecnología RADAR

Aplicaciones

Navegación aérea Prevención meteorológica Altímetro basado en tecnología radio Navegador Doppler RADARs de caracterización de relieve

empleados para la navegación aérea

Aplicaciones

Navegación marítima Evitar potenciales colisiones con otros

barcos Detección de boyas

Aplicaciones

Espacio Reuniones o encuentros espaciales Acoplamientos Alunizaje RADARs de tierra para detección y

seguimiento de satélites en el espacio Aplicaciones de remote sensing

Aplicaciones

Remote sensing Detección remota de recursos terrestres

mapeo de las condiciones marítimas, recursos de agua, agricultura, condiciones forestales, formaciones geológicas, contaminación ambiental…

Plataformas de estos RADARs satélites y aeronaves

Aplicaciones

Fuerzas de la ley Detección de velocidad de vehículos Detección de intrusos

Aplicaciones

Uso militar Vigilancia Navegación Control y guiado de armas

Bibliografía

M. I. Skolnik, Introduction to RADAR Systems. McGraw-Hill, 1981