Transcript Introducción al RADAR

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Introducción
Forma simple de la ecuación del RADAR
Diagrama de bloques y operación del RADAR
Frecuencias de RADAR
Historia
Aplicaciones
Bibliografía
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¿Qué es el RADAR?
 Motivación
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Determinación de la distancia (Round-Trip
Time)
Determinación de la posición angular (antena
de haces estrechos)
Determinación del movimiento relativo
(efecto Doppler)
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RADAR: Radio Detection And Ranging
 Detección de aeronaves enemigas
 Dirección de lanzamiento de armas antiaéreas
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
Tren de pulsos rectangulares
Medida de la distancia o rango (R):
Cada milisegundo de ida y vuelta en el vacío
 rango de 150 metros
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Tiempo de espera hasta enviar el siguiente
pulso
Ambigüedad por ecos de segunda vez
Máximo rango sin ambigüedad
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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
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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
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Potencia recibida por el RADAR

Rango máximo en función de la mínima
potencia detectable

Ecuación del RADAR: caso optimista
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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.
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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.
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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)
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Mostrar el resultado en un tubo de rayos
catódicos (CRT)
PPI  mapeo en polares (modulación de la
intensidad de un haz de electrones)
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Diagrama de bloques básico
Multitud de elementos
 Ejemplo: sensores de seguimiento con bloqueo de
la antena
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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
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Antenas parabólicas

Phased arrays
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Tradicionalmente desde los 220MHz a los
35GHz
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Uso de letras de origen militar
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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
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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
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Primer sistema de RADAR por el físico
británico Robert Watson-Watt en 1935
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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)
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El RADAR evitó que la Luftwaffe (las fuerzas
aéreas de la Wehrmacht de Hitler) se
adueñase del espacio aéreo inglés durante
1940
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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
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Navegación aérea
 Prevención meteorológica
 Altímetro basado en tecnología radio
 Navegador Doppler
 RADARs de caracterización de relieve empleados
para la navegación aérea
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Navegación marítima
 Evitar potenciales colisiones con otros barcos
 Detección de boyas
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Espacio
 Reuniones o encuentros espaciales
 Acoplamientos
 Alunizaje
 RADARs de tierra para detección y seguimiento
de satélites en el espacio
 Aplicaciones de remote sensing
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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
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Fuerzas de la ley
 Detección de velocidad de vehículos
 Detección de intrusos
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Uso militar
 Vigilancia
 Navegación
 Control y guiado de armas
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M. I. Skolnik, Introduction to RADAR Systems.
McGraw-Hill, 1981