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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