ESCUELA DE CALIFICACION DE MISILESCOT 10

CURSO

INSTRUCTOR: T1 COT(10) NICOLÁS CUYA MOTTA

MICROONDAS Y COMUNICACIONES POR FIBRA OPTICA

2011

RADARES

ANTECEDENTES DURANTE LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL

• Año 1940, Gran Bretaña se inventó el Magnetrón de cavidades resonantes a cargo de un equipo de investigación de la Universidad de Birmingham, dirigido por los físicos BOOT y RANDALL.

• Año 1941, se fabricó el radar a la banda de Ondas Centimétricas, lo que se mejoró en precisión y permitió la construcción de equipos aptos para ser instalados en buques y aviones.

• A principios de 1944 se puso en servicio un radar de vigilancia en banda de 3000 MHz.En la actualidad existe múltiples radares, que trabajan en frecuencia mucho mayor y además tienen acondicionado un software a fin de hacer múltiples funciones para ayudar a la navegación.

INTRODUCCION A RADARES

• La palabra Radar la introdujo la Marina de los EE.UU. en 1940.Es la abreviaciónRadio Detection And RangingDetección de objetos y medida de sus distancias por medio de la radio

• DEFINICION.-Es un sistema de deteccion de obstáculos y medida de distancias, mediante la utilización de ondas electromagnéticas. El sistema se basa en que la energía electromagnética radiada por un transmisor se refleja en los obstáculos que encuentra a su paso. Mediante la recepción de la energía reflejada y la medida del tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción se puede conocer la distancia a que se encuentra, respecto del transmisor, el obstáculo que dio lugar a la reflexión o eco.

Los sistemas de radar emplean dos tipos básicos de transmisión de energía: la de pulsación y la de onda continua (CW). El principio básico del Radar de pulsación es que el transmisor emite ondas radiales en una serie de pulsaciones cortas, potentes, y después queda inactivo durante el resto del ciclo. Durante el período de descanso del transmisor pueden recibir señales de eco, cuya duración puede determinarse para calcular la distancia hasta la superficie reflectora.

En el radar de onda continua (CW) en cambio, el transmisor emite una señal más o menos continua, formando el cambio de la serie ininterrumpida de ondas transmitidas, si encuentra una superficie inmóvil la frecuencia de la señal reflejada será igual a la de la señal transmitida; si la superficie esta en movimiento, la frecuencia del eco reflejado será distinta de la de la señal transmitida, y la diferencia de frecuencias puede utilizarse como indicación de movimiento del blanco. En la transmisión de CW es necesario que se produzca un movimiento, que puede ser del radar o del blanco, para indicar la presencia del blanco.

CLASE DE RADARES

Radares Primarios.- Este grupo es llamado primario ya que su función es la de detectar e indicar distancia. Este grupo se puede subdividir en:• Radares de Pulso.-

Este Radar transmite energía electromagnética durante un tiempo corto y luego, recepciona los ecos de retorno por un periodo de tiempo largo, después de esto, el ciclo se repite.Este radares son utilizados para navegación, búsqueda de blancos y en radares de seguimiento.

FORMA DE ONDA EN UN RADAR DE PULSOS

Tx 1

Tx 2

Rx

Los radares de pulso se pueden dividir en diferentes grupos de acuerdo a sus parámetros y el uso que se les dé

Uso del Radar Alcance Km.

Frec. GHz

l cm.

Largo Alcance 500 1 25

Medio Alcance 200 3 10

Control de Tiro 50 9 3

Navegación 20 9 3

Control de Tráfico áereo 10 40 0.8

• Radares de Onda Continua (CW).- Estos radares transmiten energía continuamente, en algunos casos ésta energía es modulada (FM). Un Radar de Onda Continua es utilizado para medir la velocidad de un blanco y los radares de CW en Frecuencia Modulada son utilizados para medir alturas o en guiados de misiles.

ONDA CONTINUAMODULADO EN FRECUENCIA (FM)

Radares Secundarios.- En éstos radares no se utilizan las reflexiones. La energía transmitida es recibida por un receptor en el blanco; en respuesta a ésta, el blanco transmite energía que a su vez es recibida por el radar. Esta acción es utilizada en sistemas de IFF (Identification Friend or Foe) Identificación Amigo o Enemigo.

EL RADAR DE PULSOS

El radar de pulso es un dispositivo de transmisión y recepción que opera generando una serie de pulso sincronizados de Radio Frecuencia (RF) con el fin de localizar blancos.

RADARTx

Rx

La distancia del Radar al blanco se puede calcular a partir de la siguiente ecuación:

Donde:C : Velocidad de propagación de las ondas Electromagnéticas

en el espacio 3 x 108 m/seg.t : Es el tiempo de ida y vuelta del pulso de transmisión en

segundos.R : Es el alcance o distancia del blanco al radar en metros.

CR = t

2

ESQUEMA BASICO DE UN RADAR A PULSOS

TIMER

SINCRONISMO

MODULADOR

INDICADOR

TX

TR

RECEPTOR

ANTENATx

Rx

• TIMER.- • Sincroniza la pulsación del transmisor con la iniciación del

tiempo básico en la unidad indicadora (PPI). Determina cuando el transmisor debe transmitir y como las otras funciones del sistema se relacionan al tiempo de transmisión.

• TRANSMISOR.-Genera energía de RF en forma de pulsos de alta potencia por medio de un oscilador (magnetrón) controlado por un modulador.

• MODULADOR.-Envía impulsos de alta tensión y potencia al magnetrón.

• TR.-Se encarga de seleccionar la parte de transmisión de la recepción con la finalidad de no dañar al receptor durante la transmision, funciona como un conmutador.

• ANTENA.-Se encarga de irradiar al espacio la RF proveniente del transmisor y recibe la energía del eco de retorno y la envía al receptor.

• RECEPTOR.-Amplifica las pulsaciones de eco y produce una salida de pulsaciones de video amplificadas que se envían al indicador.

• INDICADOR.-Provee la representación visual de la información del radar.

Tipos de presentación de radar

FUNCIONAMIENTO DE DIAGRAMA EN BLOQUEEl transmisor genera energía electromagnética (RF) en forma de pulsos de alta potencia previamente moduladas para luego ser enviadas a la antena a través de la línea de transmisión (guía de onda) y posteriormente al espacio; durante la transmisión y recepción el TR es el encargado de seleccionar y proteger al receptor de los impulsos de alta potencia provenientes del transmisor que los pueda dañar, así mismo a través de él ingresa la señal de retorno (eco) que dejará pasar a los circuitos de la unidad receptora que amplificará y procesará las señal para entregarla en forma de video (visual) para su presentación en el indicador PPI.

ALCANCE MAXIMO Y MINIMO DEL RADAR

En la figura anterior tenemos dos parámetros importantes sobre el alcance máximo del radar

TrRmax = C

2

TrTr

PWPW

Pero también sabemos que Tr = 1 / PRF y el alcance máximo también puede calcularse así:

1 CRmax =

2 PRF

El alcance mínimo del radar esta determinado por el ancho de pulso (PW)

CRmin =

2

PROBLEMASDeterminar el alcance máximo y mínimo de un radar que transmite pulsos de 3 Seg. de ancho y una PRF de 200 Hertz.SOLUCION:PW : 3 Seg.PRF : 200 pps (Hertz)Tr : 0.005 Seg.

Tr 0.005* Rmax = C ------- = 3x108 --------

2 2

Rmax = 750 Km.

1 C 3 x 108 * Rmax = --- ------ = 0.5 -----------

2 PRF 200

Rmax = 750 Km.

C 3 x 108 * Rmin = ----- = ----------- (3 x 10-6) 2 2

Rmin = 450 m.

APLICACIÓN DE LOS RADARES

• RADARES DE NAVEGACION.- que proporciona información acerca de la distancia y dirección de los objetos que rodean al buque ó aeronave portador del sistema hasta una distancia de 50 millas náuticas con elevado grado de precisión, son utilizados netamente en aviones de combate, aviones comerciales, buques de guerra, yates

• RADADES DE VIGILANCIA Y METEREOLOGIA.- que proporcionan la información sobre la presencia de objetos ó lluvias y tormentas con un alcance del orden de las 250 MN

son utilizados en zonas estratégicas para detectar cualquier condición meteorológica, para detectar cualquier tipo de amenaza a largo alcance, para el control y supervisión de tráfico aéreo en aeropuertos

• RADARES DE CONTROL DE TIRO.- que siguen automáticamente a un blanco determinado acondicionado a un sistema de armas, no solo debe localizar objetos sino además identificarlos, determinar su trayectorias y predecir su objetivo final con alto grado de precisión utilizado netamente en buques de guerra y aeronaves de combate.

• POLARIZACIONEs el sentido en el que viaja el campo eléctrico. El cambio de polarización se usa para condiciones del tiempo y condiciones de perturbación.

• FRECUENCIA:Indica el número de ciclos que suceden en un segundo.

CICLO

FRECUENCIA DE REPETICIÓN DE PULSOS (PRF):Es el número de pulsos que el radar transmite en un segundo, se expresa en pulsos por segundo también en Hertz.El tiempo debe ser suficiente para que el pulso transmitido pueda retornar desde el blanco. A mayor PRF se tiene una alta precisión (mejor discriminación) y corto alcance.

PRF = 1/TrTr

• ANCHO DE PULSO (PW):Es la cantidad de energía electromagnética que es transportada en un pulso. Es decir el tiempo en que se mantiene activo el transmisor. Se da en Microsegundos (seg).

Tx1Tx2