Cómo funcionan los radares

El origen del radar fue como artefacto militar

La palabra radar es un acrónimo proveniente de las palabras en inglés Radio Detection and Ranging. Sus

orígenes se remontan a finales del siglo XIX con los descubrimientos realizados por Heinrich Rudolf Hertz

respecto a las ondas electromagnéticas, su producción y detección. A comienzos del siglo XX se producen

varios avances, entre los que destacan los principios en los que se basaría este sistema posteriormente y que

fueron enunciados por Nikola Tesla.

Así, los primeros radares no hacen aparición hasta los años inmediatamente anteriores a la II Guerra

Mundial, cuando varios países tratan de desarrollar sistemas de detección de aviones y barcos para tener

una ventaja sobre el enemigo. La tecnología del radar es, por tanto, diseñada en sus inicios como un

artefacto militar, aunque más tarde sus usos se van ampliando.

. Sistemas de Radar

Principios de Radar

El Radar es un sistema electrónico que permite detectar objetos y determinar la distancia a que se encuentran proyectando sobre ellos ondas de radio que son reflejadas por el objeto y que al ser recibidas de nuevo por la antena del radar permiten calcular la distancia a la que se encuentra el objeto, enfunción del tiempo que tardó en ir y volver la señal de radio.

La palabra radar corresponde a las iniciales de "radio detection and ranging", y fue utilizado por las fuerzas aliadas durante la IIª Guerra Mundial para designar diversos equipos de detección y para fijar posiciones. No sólo indicaban la presencia y distancia de un objeto remoto, denominado objetivo, sino que fijaban su posición en el espacio, su tamaño y su forma, así como su velocidad y la dirección de desplazamiento.

Aunque en sus orígenes fue un instrumento bélico, hoy se utiliza ampliamente para fines pacíficos, como la navegación, el control del tráfico aéreo, la detección de fenómenos meteorológicos y el seguimiento de aeronaves.

El Radar: de dónde viene y hacia dónde va

De todos es conocida la utilización del radar en el control del tráfico aéreo y el temido control policial de la velocidad en el tráfico rodado. Pero ¿cuándo se inventó el radar, cómo ha evolucionado hasta nuestros días y qué otras aplicaciones tiene?

Aunque no puede hablarse de una fecha precisa, los orígenes del Radar se sitúan a mediados de la década de los 30 . Estamos pues ante una disciplinacon casi 60 años de vida, anuque existen algunos precursores anteriores. El propio Hertz en sus experimentos (1888) ya constató la perturbación que objetos de diversa naturaleza causaban en las ondas de radio. En 1904, el alemán C. Hülsmayer patentó un sistema destinado a la detección radioeléctrica de barcos . No obstante, en aquella época el interés político e industrial en estos sistemas es escaso y no se va más allá de algunas experiencias aisladas.

La tensión internacional existente en los albores de la segunda guerra mundial, hizo que las administraciones de todos los países con tecnología propia en radio impulsaran el desarrollo de los primeros radares. Estos sistemas radiaban señales de onda continua o pulsadas en HF,VHF,UHF siendo capaces algunos de ellos de detectar y situar aviones a distancias del orden del centenar de kilómetros.

A principios de los 40, dos investigadores ingleses de la Univ. de Birmingham inventan el magnetron de cavidad, capaz de generar potencias de kilowatios a frecuencias de microondas.

La posibilidad de lograr directividades elevadas con antenas pequeñas impulsó fuertemente el desarrollo tecnológico en esta banda hasta el punto de que gran parte de los dispositivos pasivos de potencia de microondas tal como los conocemos en nuestros días se desarrollaron en esta década. El entonces código secreto de denominación de las bandas de microondas: L (1-2 GHz),S (2-4 GHz),C (4-8 GHz),X (8-12.5 GHz),etc. se ha consolidado como el estandard actual.

En esta época el radar fue aplicado fundamentalmente a intereses militares: vigilancia y localización aérea y marítima, control de tiro, etc., siendo aplicado también como ayuda a la navegación al creciente tráfico aéreo civil.

En los años 50 se profundizó en las bases teóricas del radar, consiguiéndose determinar los límites alcanzables en la detectabilidad, determinación de posición, velocidad, etc. Algunos conceptos fundamentales como el filtro adaptado, compresión de pulsos, teoría de la detección, etc. se desarrollan por radaristas de esta época, aplicándose posteriormente a los sistemas de telecomunicación. La disponibilidad de los klystron, válvulas de potencia capaces de amplificar linealmente en el margen de microondas permitió la utilización de señales elaboradas de larga duración y gran energía, obteniéndose resoluciones de distancia comparables a impulsos mucho más cortos.

En esta década empiezan a consolidarse algunas aplicaciones civiles del radar como ayuda a la navegación aérea y marítima, radares meteorológicos proporcionando información en tiempo real sobre precipitaciones, vientos, etc. y los radares de apertura sintética (SAR) ideados para formar imágenesde alta resolución de la superficie terrestre.

A partir de los años sesenta hasta la actualidad, el radar ha impulsado y se ha beneficiado del gran progreso tecnológico en materia de estado sólido,circuitos y procesadores digitales, amplificadores de potencia y bajo ruido, agrupaciones de antenas de fase controlada, etc. Estos avances han permitido construir sistemas altamente complejos como los radares tridimensionales capaces de situar y seguir centenares de blancos en distancia, acimut y elevación, o los radares transhorizonte que al trabajar en HF poseen alcances del orden de 2000 km. También se han desarrollado nuevos sistemas concebidos para el sondeo geológico subterráneo o radares laser (lidares) para la medida de aerosoles y contaminantes en la atmósfera.

Indudablemente los intereses de defensa han seguido iniciando y financiando el desarrollo del radar, los avances e innovaciones se han transferido en pocos años a los ámbitos civil y comercial del radar y las telecomunicaciones. Sin embargo, esta situación ha empezado a cambiar recientemente al dedicarse un creciente esfuerzo científico y dotación de recursos directamente a programas de observación de la Tierra con técnicas de teledetección. La monitorización de parámetros geofísicos en un momento de creciente preocupación por la estabilidad climática y biológica de nuestro planeta, está impulsando el desarrollo de nuevos sensores radar aerotransportados o embarcados en satélites.

Aunque los sensores tradicionales utilizados en teledetección son ópticos (Meteosat, Landsat, Spot, etc.), puede afirmarse que el radar se ha convertido en el centro de atención: en los últimos dos años más de la mitad de los trabajos publicados en una de las revistas de teledetección más prestigiosas se centran en el estudio de las aplicaciones del radar.

¿Qué Información puede Ofrecer el Radar sobre Nuestro Entorno?

Al margen de algunas aplicaciones ya consolidadas como la meteorología radar, sondeo ionosférico y del subsuelo, etc., los trabajos de I+D actuales se centran en tres tipos de sensores embarcados en satélite: altímetros, radares de apertura sintética (SAR) y dispersómetros

Los Altímetros permiten determinar con una precisión del orden del centímetro la superficie promedio de mares y océanos (geoide), de la que puede obtenerse por ejemplo la topografía submarina a escala mundial.

Los Radares de Apertura Sintética permiten formar, mediante un elaborado procesado de la señal radar, imágenes de la superficie planetaria con resoluciones del orden de algunos metros. Las aplicaciones potenciales de estos sistemas son innumerables: cartografía de zonas de alta nubosidad (inaccesibles mediante sensores ópticos), obtención de modelos topográficos a escala mundial de alta precisión, exploración de otros planetas o satélites con atmósfera, determinación de recusos hídricos, vegetación, clasificación de cultivos, etc.

Los Dispersómetros permiten obtener información sobre la naturaleza de las superficies observadas o del viento sobre el mar a partir de la medida precisa de la reflectividad radar.

En 1978 la NASA lanzó el Seasat, un satélite destinado fundamentalmente a la observación del mar dotado de los tres sensores radar citados. La vida del satélite quedó reducida a tres meses debido a una avería en su sistema energético, sin embargo el enorme volumen de datos suministrado (aún hoy en dia no ha concluido su análisis) permitió evaluar las aplicaciones previstas e idear otras nuevas.

En estos últimos años todas las administraciones espaciales están dedicando inversiones considerables al desarrollo de sensores radar:los EEUU han utilizado su lanzadera para realizar varias campañas de medidas SAR: SIR A, SIR B y la próxima SIR C. La misión SAR del Magallanes (Magellan) aVenus ha cartografiado con éxito la totalidad del planeta. En paralelo están desarrollando

una gran plataforma espacial (El Earth Observation Sytem) dotada de sensores de variada naturaleza entre ellos el radar.

La Agencia Espacial Europea (ESA) está explotando desde 1991 el Satélite ERS-1 dotado como el Seasat de los tres tipos de sensores, y se dispone a lanzar próximamente una versión mejorada: el ERS-2, a la vez que ya está diseñando nuevos sistemas de concepción más avanzada.

Japón puso en órbita en JERS-1 en 1992 un satélite SAR dedicado fundamentalmente a aplicaciones geológicas. Hacia finales de 1994 Canadá pondrá en órbita su satélite RADARSAT con un SAR especializado en monitorización de hielos y zonas forestales.

Rusia posee también dos satélites SAR Almaz I y II, y curiosamente está comercializando los datos obtenidos a través de una agencia en EEUU.

¿Qué vamos hacer con todos estos datos y como van a afectar la vida del ciudadano de a pie?

En primer lugar la explotación comercial de estos sistemas aún en fase de investigación es aún limitada. Se espera una utilización progresiva de estas técnicas en los próximos años por parte de las administraciones medioambientales, de planificación de recursos, territorio, etc. que a su vez tomarán decisiones políticas que nos afectarán a todos. En el ámbito de la ciencia y la ingeniería el desarrollo de estas técnicas se traduce en oportunidades detrabajo en la industria de alta tecnología y espacial y también en el sector de servicios añadidos derivados de los datos.

l funcionamiento del radar y el efecto Doppler

Estos aparatos constan de un transmisor que emite señales electromagnéticas y un receptor para captar las

ondas reflejadas. Este transmisor y receptor pueden ser una misma antena, que tendría que cambiar su

estado para recibir o emitir, o pueden ser diferentes. Además, las señales recibidas tienen que ser procesadas

mediante un ordenador, gracias al cual se podrá tener acceso a los datos.

+ Info

AVOID, un sistema para detectar cenizas volcánicas en tiempo real

Al volante, tasa de alcoholemia cero

Los inventos de la Guerra

Los radares utilizan por tanto ondas electromagnéticas de una determinada frecuencia (generalmente entre 3

MHz y unos 60 GHz). Su funcionamiento consiste en la emisión de una onda, la cual al chocar con un

determinado objeto sufre una absorción y una reflexión. Para este sistema, lo que interesa es la onda

reflejada, que regresa al punto de emisión donde es captada por la antena del sistema y proporciona

información del objeto que ha provocado esa reflexión, como por ejemplo su altitud y distancia.

Además, gracias al efecto Doppler también puede conocerse la velocidad del objeto. Este efecto fue

propuesto en 1842 por Christian Doppler y consiste en el cambio en la frecuencia de la onda dependiendo de

hacia dónde se dirija el objeto respecto al observador, en este caso el propio radar.

Los usos del radar van desde el meteorológico al control de velocidad

Sus usos son múltiples y han supuesto considerables avances en determinadas áreas. Estos son los usos

principales que tiene:

En meteorología es uno de los sistemas que más ayudan en la vigilancia de situaciones adversas.

El radar meteorológico detecta la precipitación que está cayendo en un determinado lugar, gracias a

lo cual se pueden detectar estructuras que se correspondan con tormentas peligrosas, como las

supercélulas, u otras. Además, puede dar datos de dirección y velocidad del viento en zonas de

precipitación mediante el modo Doppler. En el control del tráfico terrestre, este aparato ayuda a detectar velocidades superiores a las

permitidas de los vehículos. En el control del tráfico aéreo y marítimo se usan para navegación, para evitar colisiones y para la

aproximación de los aviones a los aeropuertos. También se está trabajando en un sistema de radar

que permita detectar cenizas volcánicas. En el ámbito científico se utilizan para medición del nivel del mar y observación de la superficie de la

Tierra entre otros. Y también son utilizados en el ámbito militar, por ejemplo para detección de misiles. Además, cabe

señalar que debido a los avances en la tecnología radar, también se trata de que los aviones

militares puedan no ser captados por estas señales.

De esta forma, el radar, a pesar de haber sido construído con fines militares, en la actualidad abarca

numerosos usos y es una tecnología básica en ciencias como la meteorología. Y aunque fueron varios los

científicos que ayudaron para que este sistema pudiera llegar a hacerse realidad, la mayoría no llegaron a

verlo. Pero como Tesla dijo una vez "El deber del científico es sentar las bases de los que están por llegar y

señalar el camino".

. Sistemas y Aplicaciones

Los SLAR-RAR (Radares de Vista Lateral de Abertura Real) fueron los primeros sistemas imageadores por microondas, los cuales fueron utilizados durante la II Guerra Mundial como auxiliares a bombardeos nocturnos.

El SLAR posee una antena que ilumina lateralmente los albos con un haz que es amplio verticalmente y estrecho horizontalmente. El barrido para la obtención de la imagen es producido por el propio movimiento de la aeronave durante el paso sobre el área a ser recubierta. Este radar presenta el inconveniente de que su resolución azimutal es directamente proporcional a la distancia entre la antena y el albo imageado, e inversamente proporcional a la longitud de onda de la antena utilizada para el imageamiento. De esta forma, para obtener una mejor resolución azimutal es preciso disminuir la distancia entre el radar y el albo o aumentar la longitud de la antena.

Con el desarrollo del Radar de Abertura Sintética (SAR) en la década del 50, fue solucionado el problema descrito antes, ya que la resolución azimutal de este nuevo sistema no depende de la distancia entre el radar y el albo. La utilización para uso civil de estos radares, se inició en la década del 70, cuando fueron realizados algunos programas utilizando imágenes de radar a bordo de aeronaves.

La utilización de radar a nivel orbital se inició con el lanzamiento del SEASAT en 1978 y con base en sus datos, la NASA comenzó el Programa SIR ("Shuttle Imaging Radar"), que consistió en una serie de vuelos de corta duración.

Dentro de este programa fueron lanzados el SIR-A, el SIR-B en 1981 y 1984 respectivamente y el SIR-C en 1994. Las misiones con una duración mayor, se iniciaron con el lanzamiento del ALMAZ-1 en 1981, ALMAZ-2 en 1991, ERS-1 en 1991 y JERS-1 en 1992, ERS-2 en 1995 y el RADARSAT en 1995.

COMPONENTES DEL RADAR 

Las ondas de radio se desplazan aproximadamente a 300.000 km. Los equipos de radar están compuestos por un transmisor, una antena, un receptor y un indicador. A diferencia de la radiodifusión, en la que el transmisor emite ondas de radio que son captadas por el receptor, los transmisores y receptores de radar suelen hallarse juntos. El transmisor emite el haz de ondas electromagnéticas a través de una antena que concentra las ondas en un haz coherente apuntando en la dirección deseada. La antena capta la energía contenida en dicha señal y la envía al receptor. Mediante un proceso de amplificación y tratamiento informático, el receptor del radar genera una señal en el dispositivo de visualización, por lo general una pantalla de computadora.

Transmisores 

El funcionamiento del radar implica que el transmisor emita una gran cantidad de energía para recibir, detectar y cuantificar una mínima fracción de toda la energía de radio devuelta en forma de eco. Una forma de solucionar el problema de detectar este eco ínfimo en presencia de la enorme señal emitida, es el sistema de impulsos. Durante un lapso de 0,l a 5 microsegundos se emite un impulso de energía; a continuación, el transmisor permanece en silencio durante un espacio de centésimas o milésimas de microsegundo. Durante la fase de impulso o emisión, el receptor queda aislado de la antena por medio de un conmutador TR (transmisor-receptor); durante el periodo entre impulsos, esta desconexión se efectúa con un conmutador ATR (anti-TR). 

El radar de onda continua emite una señal continua en vez de impulsos. El radar Doppler, que se utiliza para medir la velocidad de objetos (por ejemplo un auto),

transmite con frecuencia constante. Las señales reflejadas por objetos en movimiento respecto a la antena presentarán diferentes frecuencias a causa del efecto Doppler. La diferencia de frecuencias guarda la misma relación con la emitida que la existente entre las velocidades del objetivo y la de la luz. 

Si el receptor del radar está diseñado de forma que rechace aquellos ecos que poseen la misma frecuencia que el transmisor y sólo amplifique los de frecuencia distinta, únicamente visualizará los objetivos móviles. Tales receptores pueden seleccionar vehículos en movimiento en total oscuridad. 

El radar de frecuencia modulada (FM) emite una señal continua cuya frecuencia va cambiando de manera uniforme. La diferencia entre la frecuencia del eco y la del transmisor en el momento de la recepción de aquél permite calcular la distancia existente entre transmisor y objetivo. Estos sistemas son más exactos que los de impulsos, aunque tienen alcance menor. 

Antenas 

Las antenas de radar tienen que ser muy directivas; es decir, tienen que generar un haz bastante estrecho. Como la anchura del haz es directamente proporcional a la longitud de onda de la radiación e inversa a la anchura de la antena, y dado que no resulta viable utilizar antenas grandes en las unidades móviles de radar, surgió la necesidad de construir el radar de microondas. Otras ventajas de los radares de microondas son su menor vulnerabilidad a las medidas preventivas del enemigo, como las perturbaciones, y la mayor resolución de los objetivos. El movimiento necesario del haz del radar se consigue imprimiendo un movimiento denominado barrido. La forma más sencilla de barrido consiste en hacer girar lenta y continuamente la antena. Los radares de tierra que se emplean para la detección de aviones a menudo llevan dos equipos de radar: uno efectúa el barrido en sentido horizontal para visualizar el avión y calcular la distancia angular horizontal, y el otro lo realiza en sentido vertical para fijar su elevación. 

Receptores 

El receptor ideal debe ser capaz de amplificar y medir una señal muy débil con una frecuencia muy elevada. Como hasta ahora no se ha conseguido construir un amplificador móvil que cumpla esta función de forma satisfactoria, la señal se convierte a una frecuencia intermedia de 30 MHz y se amplifica. La altísima frecuencia de la señal del radar exige un oscilador y un mezclador con una precisión muy superior a la que se utiliza en los receptores normales de radio; no obstante, ya se han construido circuitos apropiados que utilizan como osciladores tubos de microondas de alta potencia. La conversión de la frecuencia intermedia se efectúa de forma habitual y la señal se envía a continuación a una computadora. 

Tratamiento Informático 

La mayoría de los radares modernos convierten la señal analógica recibida a una secuencia de números por medio de un convertidor analógico digital. Un ordenador de alta velocidad se encarga de procesar esta secuencia y extraer la información relativa al objetivo. 

Los sistemas de radar cuya función principal consiste en detectar objetivos, tienen que indicar la presencia o ausencia de éstos. Si el objetivo se halla realmente presente, el radar tendrá que detectarlo correctamente o ignorarlo por error. Si el objetivo no está

presente de verdad, el radar puede indicar que no hay presencia del objetivo o puede producir una falsa alarma. La computadora tiene que ponderar de forma óptima las detecciones frente a las falsas alarmas. 

Pantallas de Radar 

La detección de objetivos, la velocidad y la posición se pueden sobreponer a un mapa con la representación de carreteras u otras características importantes. Ciertos radares aéreos o en órbita espacial procesan las señales que retornan de tierra y proyectan un mapa de alta resolución del terreno. A menudo se pueden reconocer objetos tan pequeños como un camión a varios kilómetros de distancia, de noche y en condiciones meteorológicas adversas. La mayoría de los últimos avances en cuanto a pantallas y procesos de radar son consecuencia de los adelantos en el mundo de las computadoras y la electrónica de alta velocidad. 

Modulador de Impulsos 

Todo equipo de radar normal posee otro componente importante: el modulador de impulsos. Este dispositivo de encarga de extraer continuamente corriente de una fuente de potencia, como un generador, para alimentar el magnetrón del transmisor con impulsos de voltaje, potencia, duración e intervalo precisos. El impulso debe comenzar y finalizar de manera abrupta, pero la potencia y el voltaje no deben variar de forma apreciable durante el impulso.

Radar secundario

El radar secundario o SSR (del inglés: Secondary surveillance rada) es un sistema que permite la

identificación y seguimiento de blancos específicos en el espacio, generalmente aeronaves. Al

contrario que el radar convencional o radar primario, que identifica objetos detectando las

reflexiones que se producen en su superficie de las señales de radiofrecuencia que emite1 2 3 4 , el

radar secundario codifica mensajes en forma de pulsos modulados en amplitud (también en fase

en caso del radar secundario mejorado denominado Modo S), interrogaciones, que son detectados

por equipos embarcados en las aeronaves llamadostranspondedores. Los transpondedores

detectan y decodifican la interrogación de la estación base radar y responden en consecuencia.

El campo de uso más frecuente (pero no limitado a) de los radares secundarios es la vigilancia del

tráfico aéreo, en este contexto se conoce como radar secundario de vigilancia (Secondary

Surveillance Radar, SSR).5 Como aplicación particular de este contexto, la identificación de

aeronaves amigas en el mundo militar (IFF, Identification Friend or Foe).

Modos de interrogación

Existen diferentes tipos de interrogaciones.6 Las interrogaciones del sistema SSR se lanzan

anóninamente para que respondan todos los transpondedores que las escuchen y sin contener

ningún tipo de información excepto el propio tipo, excepción hecha del modo S que tiene capacidad

de interrogación selectiva y de establecer un canal de datos.

En el SSR existen los siguientes modos de interrogación:

Modo 1: en desuso. Separación P1 P3 = 3 us

Modo 2: en desuso. Separación P1 P3 = 5 us

Modo 3 o Modo A: pregunta a las aeronaves un código unívoco de vuelo que es fijado por el

controlador. Separación P1 P3 = 8 us

Modo 4 : interroga mediante un criptocomputador de modo que sólo las aeronaves que

conozcan el criptosistema pueden responder, es la base del sistema militar IFF, ya que sólo las

aeronaves amigas son capaces de responder.7

Modo S o selectivo, que permite establecer un enlace de datos de forma selectiva con cada

aeronave.

Modo 5 que es el equivalente militar del Modo S

Modo B: en desuso. Separación P1 P3 = 17 us

Modo C: pregunta la altura barométrica del avión. Separación P1 P3 = 21 us

Modo D: no asignada. Separación P1 P3 = 35 us

[editar]Vigilancia Aérea

El radar secundario es un equipo fundamental en los sistemas de vigilancia de navegación aérea.

Habitualmente se encuentra asociado a un radar primario de vigilancia (PSR) en funciones de

radar de aproximación de aeropuerto, o en en función del control del espacio aéreo va en solitario,

normalmente en montañas elevadas.

En el caso del ámbito del control del tráfico aéreo, los sistemas convencionales utilizan

exclusivamente los modos de interrogación A y C. Progresivamente, se está implementado el

sistema de vigilancia mejorado basado en Modo S

ipos de radares

Los radares primeramente pueden dividirse en dos grandes grupos, radares activos y radares pasivos.

Los radares activos emiten pequeños pulsos de microondas en la dirección de interés y reciben y almacenan la energía dispersada por los objetos dentro de un campo de un captura de la imagen.

Los radares pasivos reciben niveles de radiación de microondas emitidas por los objetos en su ambiente natural.

De acuerdo con el tamaño de la antena, los radares también pueden dividirse en dos

grandes grupos:

          Real Aperture Radar (RAR)

          Synthetic Aperture Radar (SAR)

RAR

Los RAR son equipos donde el tamaño de la antena es controlado por la longitud fisica de la antena. También son conocidos como radares no coherentes.

La ventaja de los equipos RAR esta en su diseño simple y en el procesasmiento de los datos. Sin embargo su resolución es pobre para el rango cercano, misiones de baja altitud y longitudes de onda baja. El uso de estos datos estaría limitado para longitudes de onda mas corta y sería dificil aplicarlos a estudios atmosféricos o de dispersión, debido a que las misiones vuelan a baja altitud y su cobertura es pequeña.

La resolución de la imagen es limitada por la longitud de la antena. La antena necesita tener varias veces el tamaño de la longitud de onda para reducir el ancho de banda de la señal emitida. Sin embargo es impráctico diseñar una antena suficientemente grande como para producir datos de alta resolución.

SAR

Los SAR (Synthetic Aperture Radar) son sistemas de radares coherentes que generan imágenes de alta resolución. Una apertura sintética o antena virtual, consiste en un extenso arreglo de sucesivas y coherentes señales de radar que son transmitidas y recibidas por una pequeña antena que se mueve a lo largo de un determinado recorrido de vuelo u órbita. El procesamiento de la señal usa las magnitudes y fases de la señal recibida sobre sucesivos pulsos para crear una imagen.

Los puntos en los cuales sucesivos pulsos son transmitidos son considerados como largos arreglos sintéticos usados para generar la imagen SAR. Se envian pulsos de señal a los mismos puntos de la superficie terrestre en dos o más momentos distintos de la trayectoria del radar y la resolución que se obtiene es equivalente a la que si se utilizara una antena de similar longitud que la distancia entre los pulsos. Esta concepto de larga antena virtual es la base the los radares de apertura sintética.

Los SAR son instalados sobre aviones o plataformas espaciales y han servido para mapear la superficie de la tierra aun en condiciones atmosférica adversas, también son herramientas útiles para mapear la superficie del mar.

Algunos aplicaciones de los sensores SAR son incluidos en diferentes modos de aplicación como son los ScanSAR, SpotlightSAR, polarimetricSAR, interferometricSAR o InSAR.

A los RAR y SAR transportados en aviones se los denomina SLAR (Side Looking Airbone Radar) y difieren en el poder de resolución.

El  equivalente optico en un sistema de radar es una antena rectangular qur transmite y recibe energía de  microondas. La resolución es dependiente de la longitud focal en sensores ópticos y de la longitud de la antena en la direccion del vuelo del sistemas radar.

Las antenas son análogas a los sistemas de lentes en los que una antena larga se puede comparar a la lente de un telescopio (longitud focal larga), mientras que una antena más corta es similar a una lente angulosa ancha (longitud focal corta). Para continuar la analogía, una antena larga proporciona a una imagen detallada o de alta resolución de un

área pequeña, mientras que una antena corta provee una imagen de un área grande con menos detalle.

La resolución en un sistema de radar es controlada por la longitud del pulso de la señal y el ancho del rayo proveniente de la antena. La longitud del pulso determina la resolución en la dirección de propagación de la energía (dirección del alcance). Pulsos más cortos dan lugar a una alta resolución en el alcance.

El ancho del rayo proveniente de la antena determina la resolución en la dirección del vuelo o del azimut. La amplitud de la señal es directamente proporcional a la longitud de onda del radar e inversamente proporcional al longitud de la antena que la transmite.

Esto significa que la resolución se deteriora con la distancia a la antena. Para tener una alta resolución en la dirección del azimut, la antena de radar debe ser muy larga.

SISTEMA SECUNDARIO DE RADAR 

Los sistemas de radar descritos reciben el nombre de sistemas primarios y funcionan sobre el principio de un eco pasivo procedente del objetivo. Hay otro grupo de equipos de radar, conocidos como sistemas secundarios, que se basan en una respuesta del objetivo; la mayoría de estos equipos se utilizan en la navegación y en la comunicación. 

Radiofaro de Respuesta 

Un faro de radar, también denominado racon, es un equipo secundario de radar que emite un impulso cada vez que recibe otro. Estos faros amplían en gran medida el alcance de los radares, ya que un impulso emitido, aunque proceda de un transmisor de baja potencia, siempre es mucho más potente que el eco. El transmisor de radar que emite el impulso inicial se denomina el interrogador y la acción de este impulso sobre el faro recibe el nombre de disparo. El radiofaro en su versión más sencilla emite, casi instantáneamente, un único impulso de la misma frecuencia recibida, que actúa como un potente eco. 

Sin embargo, los radiofaros pueden presentar muchas variantes; por ejemplo, el faro puede responder con una frecuencia distinta o puede incorporar un retardo, de manera que parezca hallarse a mayor distancia del interrogador. Estos retardos se utilizan en los sistemas de aterrizaje asistido para medir la distancia desde la pista de aterrizaje en vez de desde el radiofaro. El radiofaro puede estar diseñado para que sólo se dispare por impulsos dentro de una estrecha gama de frecuencias, con una longitud determinada o cualquier otra característica. Los radiofaros también pueden devolver una respuesta codificada, garantizando que el navegante no pueda confundir el punto que aparece en su pantalla. En tiempos de paz los radiofaros más sencillos resultan de gran utilidad como ayuda a la navegación, sobre todo si se emplean junto con equipos de radar de baja potencia. 

Identificación de Radar (IFF) 

Se trata de un radiofaro codificado, instalado en aviones con fines de identificación en tiempo de guerra; IFF es la abreviatura de Identification Friend or Foe. Durante la II Guerra Mundial, todos los aviones y barcos aliados llevaban equipos IFF y aunque muchos de ellos cayeron en manos del enemigo, nunca pudieron ser utilizados de forma eficaz para confundir a las fuerzas aliadas, ya que la codificación de la interrogación y la respuesta se modificaba habitualmente. El mayor problema planteado por el IFF radicaba en la confusión de señales en situaciones de gran densidad de tráfico aéreo. Los equipos IFF poseían un interruptor de emergencia que al ser accionado por un miembro de la tripulación de un avión en apuros alertaba de inmediato al radar interrogante fijando la posición de aquel.

Radioaltímetro

2010-05-11

Ayer tuvimos un pequeño contacto con el altímetro barométrico. Hoy vamos a ver otro tipo de altímetro: el radioaltímetro, un ingenioso instrumento que sirve para medir la altura, no la altitud.

El principio básico de funcionamiento del radioaltímetro es muy sencillo: un sistema radar emite una señal radioeléctrica al suelo y determina de alguna manera cuánto tiempo tarda en volver la señal rebotada; este tiempo multiplicado por la rapidez de propagación de la señal da una buena aproximación del doble de la distancia al suelo. En efecto, si suponemos que la señal se propaga en línea recta vertical desde el radar hasta el suelo y desde el suelo hasta el radar, el camino recorrido será el doble de la altura. Si c es la rapidez de propagación de la señal y h es la distancia al suelo, la señal tarda un tiempo Δt ⁄ 2 = h ⁄ c en llegar al suelo y otro tanto tiempo en volver, lo que da un tiempo totalΔt = 2 h ⁄ c, de lo que se deduce que la altura esh = c Δt ⁄ 2.

 

El avión de la figura emite una señal de radar (flecha roja) que recorre una distancia h hasta el

suelo, rebota y vuelve hacia el avión (flecha azul) recorriendo una distancia h. La distancia total

recorrida es 2 h.

Hay dos tipos principales de radioaltímetro: el de pulsos y el de frecuencia modulada.

Radioaltímetro de pulsos

Es el tipo de radioaltímetro más sencillo. La señal emitida es un pulso aislado. Es muy fácil emitir este pulso y contar el tiempo que tarda en llegar rebotado.

 

El radioaltímetro de pulsos mide el tiempo transcurrido entre la emisión de un pulso y la recepción

del eco correspondiente.

Radioaltímetro de frecuencia modulada

El radioaltímetro de frecuencia modulada es más preciso que el de pulsos y es más común. La señal va en forma de onda continua modulada en frecuencia. En el planteamiento básico, la señal moduladora es triangular. Si la altura del triángulo de la señal moduladora es Δf y la base (el periodo) es T, la señal rebotada, tras el tiempoΔt que tarda la señal en llegar a tierra y volver, tendra una frecuencia moduladora diferente de la de la señal emitida en ese momento igual a Δf = 2 ΔF Δt ⁄ T. La distancia al suelo será, por lo tanto, h = c T Δf ⁄ (4 ΔF).

 

El radioaltímetro de frecuencia modulada funciona midiendo la diferencia de la frecuencia de la

señal original y la frecuencia de la señal rebotada.

El Radio Altímetro

El radio altímetro es un instrumento cuya misión es medir la altura de una aeronave sobre el suelo, con una alta precisión. A parte de proporcionar una señal a las pantallas (suministra la información del Above Ground Level – AGL), el radio altímetro realiza otras dos funciones muy cruciales:

Suministra información al sistema de vuelo automático que se usa en los autolandings (ILS)

Suministra información de altura y cambios de altura al Ground Proximity Warning System (GPWS).

FUNCIONAMIENTO:

El Radio Altímetro utiliza los principios del radar y realizar una transmisión de onda continua de frecuencia modulada (Frequency Modulated Continuous Wave – FMCW) que posee un patrón elíptico vertical por debajo del avión. Mediante este sistema, tenemos la posibilidad de determinar el tiempo usado por la onda para viajar desde el avión a la superficie de la tierra inmediatamente debajo del avión, y debido a que conocemos su velocidad de desplazamiento, podemos saber la distancia recorrida por la onda.

La frecuencia de transmisión varía a un rango conocido de +50Mhz hasta un valor máximo determinado, para a continuación empezar a decrecer hasta llegar a su frecuencia original, y completar así un ciclo.

El equipo compara las frecuencias de las señales de transmisión y de recepción, y debido a que el rango de cambio de frecuencia es conocido, la diferencia de frecuencia se convierte en una medida del tiempo empleado por la onda para viajar desde el avión a la superficie terrestre. A continuación, se puede calcular la altura mediante los parámetros de velocidad de la onda.

LAS FRECUENCIAS UTILIZADAS:Para el radio altímetro se han usado dos bandas de frecuencia en el pasado, pero actualmente se usa la banda SHF. La frecuencia va desde 4200 MHz hasta 4400 MHz variando 300 veces por segundo a un rango de +50 MHz.

La señal se transmite con un patrón elíptico suficientemente ancho para siempre transmitir en algún momento verticalmente, incluso con ángulos de cabeceo de +30º a -30º y de alabeo de +60º a -60º. La altura se mide por el camino más corto, el cual lógicamente es el vertical.

Como la transmisión es continua, se hace necesario el disponer de una antena para la emisión y otra para la recepción. La antena de recepción debe ser instalada lo suficientemente lejos de la antena de emisión como para que no se produzcan interferencias entre ambas señales.

ontra-contramedidas electrónicas

Contra-contramedidas electrónicas (ECCM) describe una variedad de prácticas que procuren reducir o elimina el efecto de Contramedidas electrónicas (ECM) en electrónico sensores a bordo de los vehículos, naves y avión y armas por ejemplomisiles. ECCM también se conoce como Medidas protectoras electrónicas (EPM), principalmente adentro Europa. En la práctica, EPM significa a menudo resistencia a el atorar. También vea Guerra electrónica.

Contenido

1   Historia 2   Técnicas específicas de ECCM

o 2.1   Detección del ECM o 2.2   Compresión del pulso “gojeando”, o modulación linear de la

frecuenciao 2.3   Lupulización de frecuencia o 2.4   Cancelación de Sidelobe o 2.5   Polarización o 2.6   Radiación autoguiada hacia el blanco

3   Referencias 4   Vea también

Historia

Desde entonces la electrónica se haya utilizado en batalla en un intento por ganar superioridad sobre el enemigo, el esfuerzo ha estado pasado en técnicas de reducir la eficacia de esos electrónica. Más recientemente, los sensores y las armas se están modificando para ocuparse de esta amenaza. Uno de los tipos mas comunes de ECM es el atorar del radar o el spoofing. Esto originó con Fuerza aérea real uso de lo que él codenamed ventana durante Guerra mundial 2, que ahora se refiere a menudo como desperdicio. El atorar también pudo haber originado con los Británicos durante la guerra mundial 2, cuando comenzaron a atorar Alemán radio comunicaciones.

En quizás el primer ejemplo de ECCM, los alemanes aumentaron su energía del radiotransmisor en un intento por “para quemarse por” o para eliminar atorar británico, que por la necesidad del jammer siendo aerotransportado o fomente las señales más débiles lejos producidas. Éste sigue siendo uno de los métodos primarios de ECCM hoy. Por ejemplo, los jammers aerotransportados modernos pueden identificar entrante radar las señales del otro avión y los envían detrás con al azar retrasan y otras modificaciones en un intento por confundir el sistema del radar del opositor, haciendo el salto del “bache” alrededor violentamente y ser imposibles extenderse. Radares aerotransportados más de gran alcance significan que es posible “quemarse con” atorar en gamas mucho mayores dominando la energía que atora con las vueltas reales del radar. Los alemanes no podían realmente superar el desperdicio spoofing muy con éxito y tuvieron que trabajar alrededor de él (dirigiendo el avión al área de la blanco y después teniéndolos adquiera visualmente las blancos).

Hoy, una electrónica más de gran alcance con más elegante software para la operación del radar pudo poder discriminar mejor entre una blanco móvil como un avión y una blanco casi inmóvil como un paquete del desperdicio.

Con la tecnología entrando los sensores y los buscadores modernos, es inevitable que todos los sistemas acertados tienen que tener ECCM diseñado en él, a fin de lleguen a ser inútiles en el campo de batalla. De hecho, el “campo de batalla electrónico” es de uso frecuente referir a ECM, ECCM y Elint actividades, indicando que esto se ha convertido en una batalla secundaria en sí mismo.

Técnicas específicas de ECCM

Los siguientes son algunos ejemplos de EPM (con excepción simplemente del aumento fidelidad de sensores con técnicas tales como discriminación de aumento de la energía o el mejorar):

Detección del ECM

La lógica del sensor se puede programar para poder reconocer tentativas en spoofing (e.g. el desperdicio que cae del avión durante fase autoguiada hacia el blanco terminal) y no hace caso de ellos. Los usos aún más sofisticados de ECCM pudieron ser reconocer el tipo de ECM que era utilizado, y puedan cancelar hacia fuera la señal.

Compresión del pulso “gojeando”, o modulación linear de la frecuencia

Uno de los efectos del compresión del pulso la técnica, está alzando la fuerza evidente de la señal según lo percibido por el receptor del radar. Los pulsos salientes del radar son gojeado, es decir, varían a la frecuencia del portador dentro del pulso, como el sonido de un grillo que gojea. Cuando el pulso refleja de una blanco y vuelve al receptor, se procesa la señal de agregar retrasa en función de la frecuencia. Esto tiene el efecto de “apilar” el pulso así que se parece más fuerte, pero más corto en la duración, a otros procesadores. El efecto puede aumentar la fuerza recibida de la señal a antedicho el de atorar del ruido. Semejantemente, atorar los pulsos (usados en el engaño que atora) no tendrá típicamente el mismo chirrido, así que no beneficiará del aumento en fuerza de la señal.

Lupulización de frecuencia

Frecuencia agilidad ('lupulización de frecuencia') se puede utilizar para cambiar rápidamente la frecuencia de la energía transmitida, y de recibir solamente esa frecuencia durante la ventana la recepción del tiempo. Esto foils los jammers que no pueden detectar este interruptor de la frecuencia rápidamente bastante, y cambia su propia frecuencia que atora por consiguiente durante la ventana de recepción del tiempo.

Este método es también útil contra el atorar de presa, en que fuerza el jammer para separar su energía que atora a través de frecuencias múltiples en la gama de frecuencia del sistema atorado, reduciendo su energía en la frecuencia real usada por el radar a cualquier momento. El uso de similar separar-espectro las técnicas permiten que las señales sean extendidas por un de par en par bastante espectro para hacer atorar de una señal tan wideband difícil.

Cancelación de Sidelobe

El atorar del radar puede ser eficaz de direcciones con excepción de la dirección que la antena de radar está dirigido actualmente. Cuando el atorar es bastante fuerte, el receptor del radar puede detectarlo de un sidelobe relativamente bajo del aumento. El radar, sin embargo, procesará señales como si fueran recibidas en el lóbulo principal. Por lo tanto, el atorar se puede ver en las direcciones con excepción de donde se localiza el jammer. Para combatir esto, omnidireccional la antena del pecker se utiliza para una señal de la comparación. Comparando la fuerza de la señal según lo recibido por la antena principal omnidireccional y (direccional), las señales pueden ser identificadas que no son de la dirección del interés. Estas señales entonces se no hacen caso.

Polarización

Polarización puede ser utilizado filtrar hacia fuera señales indeseadas, tales como atorar. Si un jammer y un receptor no tienen la misma polaridad, la señal que atora incurrirá en una pérdida que reduzca su eficacia. Las cuatro polaridades básicas son circular horizontal, vertical, derecha, y circular izquierda. La pérdida de la señal inherente en (transmisor diferente de receptor) un par polarizado cruz es 3 decibelios para los tipos disímiles, y DB 17 para los contrarios. Aparte de apagón al jammer, los receptores del radar pueden también beneficiar de usar dos o más antenas de polaridad que diferencia y de comparar las señales recibidas en cada uno. Este efecto puede eliminar con eficacia todo el atorar de la polaridad incorrecta, aunque bastante el atorar puede inmóvil obscurecer la señal real.

Radiación autoguiada hacia el blanco

El otro aspecto principal de ECCM, es programar los sensores o a buscadores detectar tentativas en el ECM y posible incluso aprovecharse de él. Por ejemplo, algunos modernos fire-and-forget los misiles tienen gusto Vympel R-77 y AMRAAM pueda al hogar adentro directamente en las fuentes del radar que atoran si el atorar es demasiado de gran alcance permitir que encuentren y que sigan la blanco normalmente. Este modo, llamado “hogar-en-atora”, realmente hace el trabajo del misil más fácil. Algunos buscadores del misil apuntan realmente las fuentes de la radiación del enemigo, y por lo tanto se llaman Misiles antiradiación (BRAZO). El atorar en este caso se convierte en con eficacia un faro que anuncia la presencia y la localización del transmisor. Esto toma el uso de tal ECM una decisión difícil; puede servir para obscurecer una localización exacta de un misil del no-BRAZO, pero al hacer eso debe emitir las señales que se pueden explotar por un tipo misil del BRAZO.

Referencias

Sistema de radio ECCM-capaz de Raytheon

Vea también

El atorar Guerra electrónica Medidas de la ayuda de la guerra electrónica Los ingenieros de Evans del campo desarrollan las contramedidas WW2 con la ayuda de Allen

B. DuMont.