Introduccin al RADAR Ivn Lpez Espejo Sumario Introduccin

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 üMáximo 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 1 MW, pot. media de varios k. W, 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 60 MHz y B de 1 MHz �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 220 MHz a los 35 GHz

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. Mc. Graw-Hill, 1981