Principios Técnicos y Funcionamiento de Sistemas Radar Modernos

Fundamentos y Operación de Sistemas Radar

1. Radar de Amenaza Indirecta

El radar de amenaza indirecta utiliza frecuencias bajas para obtener un mayor alcance. Emplea PRF (Frecuencia de Repetición de Pulsos) bajos para lograr una mayor resolución y anchos de pulso grandes para detectar ecos lejanos. Su periodo de exploración es lento y utiliza un tipo de exploración de gran área para garantizar una mayor cobertura circular de 360º.

2. Ambigüedad en Distancia y Fase Ciega

La ambigüedad en distancia ocurre al transmitir un pulso y que el eco de un blanco vuelva en el intervalo de tiempo (IT) del siguiente pulso; aumentar el PRT (Tiempo de Repetición de Pulsos) puede evitar este fenómeno. Por otro lado, la fase ciega se presenta si la velocidad del blanco móvil es tal que se produce la misma salida del detector de fase de un retorno al siguiente. Para solventarlo, se utiliza otro detector de fase que compara la señal del retorno del eco, pero con un desfase de la señal COHO de 90º respecto del anterior detector de fase.

3. Integración de Pulsos y Finalidad Coherente

La integración de pulsos es el proceso de suma de todos los pulsos para mejorar la detección. En cuanto a la finalidad de la integración coherente, si se realiza en frecuencia intermedia antes del segundo detector, su objetivo es mejorar la relación S/N (Señal/Ruido) en predetección o mejorar el umbral de detección en postdetención.

4. Resolución de Ambigüedad de Distancia y Eliminación de Fantasmas

La conmutación de PRF para eliminar la ambigüedad en distancia entre valores concretos puede provocar la aparición de fantasmas. Esto se resuelve con un tercer PRF: uno para medir la distancia, otro para resolver la ambigüedad de distancia y un tercero para eliminar fantasmas (se requiere siempre un PRF más que el número de blancos).

5. Finalidad de las Técnicas de Compresión de Impulsos

El objetivo es lograr un mayor alcance de detección sin perder resolución en distancia. Para ello, un mismo ancho de pulso se divide en intervalos de tiempo y se identifican. Cuanto mayor sea el ancho de pulso, mayor será la compresión y mejor la resolución. Existen dos tipos principales: los que modulan la frecuencia (CHIRP) y los que modulan la fase.

6. Capacidad GCI en Radares

La combinación de los tipos de radar EWR (Early Warning Radar) y HFR (Height Finder Radar), junto a un sistema de comunicaciones, otorga la capacidad de interceptación desde tierra (GCI).

7. Factores de los que depende la Distancia de Detección

La distancia de detección está supeditada a los siguientes factores:

• Características reflectantes del blanco.
• Tiempo del objetivo dentro del haz.
• Potencia de transmisión.
• Potencia de ruido y clutter.
• Tamaño de la antena.
• Longitud de onda.
• Número de ecos.

8. Influencia de la Frecuencia de Trabajo

La frecuencia de trabajo del radar influye directamente en sus características operativas:

• Tamaño físico del equipo.
• Potencia transmitida.
• Ancho de haz.
• Atenuación atmosférica (absorción y dispersión).
• Refracción atmosférica.
• Reflexión o multicamino.
• Ruido ambiental y consideraciones Doppler.

9. Técnica de Iluminación Tapering

La técnica de tapering es de gran interés para minimizar problemas de clutter de suelo y perturbaciones, reduciendo la ganancia de los lóbulos laterales. Para ello, se requiere una antena que radie más potencia por unidad de área a través de la zona central de la apertura. El inconveniente es que esto incrementa el ancho del lóbulo principal, reduciendo su ganancia de pico; es el precio a pagar por la mejora.

10. Técnicas Monopulso y su Funcionamiento

• Comparación de amplitud: Localiza el blanco en una línea (boresight) para luego transmitir y escuchar a ambos lados, observando la diferencia de amplitud y determinando así la posición del blanco.
• Comparación de fase: La antena se divide en dos partes con el fin de diferenciar las longitudes de onda que recibe cada una y determinar la posición exacta del blanco.

11. Exploración Mecánica vs. Exploración Electrónica

Comparativa de la exploración electrónica frente a la mecánica:

• Ventajas: Es más flexible, rápida y versátil.
• Inconvenientes: Mayor complejidad, menor eficiencia, más coste y peso. Además, su funcionamiento se ve degradado a grandes ángulos de exploración.

12. Radar MTI: Velocidad Ciega y Soluciones

En el Radar MTI, las velocidades ciegas son causadas por velocidades que producen un desplazamiento Doppler múltiplo del emitido, por lo que no se detecta movimiento. La solución consiste en conmutar el PRF en dos valores diferentes, los cuales deben ser seleccionados cuidadosamente para evitar que el eco caiga por debajo del nivel de ruido.

13. Radar CW (Onda Continua)

El radar CW no puede medir distancias de forma convencional porque no deja de emitir pulsos y, por tanto, carece de tiempo de escucha para establecer la distancia. Esta limitación se puede eliminar mediante la modulación de la portadora CW.

14. Implementación del Radar MTI Convencional

El Radar MTI convencional utiliza un PRF bajo para evitar la ambigüedad en distancia, aunque esto conlleva el riesgo de obtener medidas ambiguas en frecuencia y la aparición de las mencionadas velocidades ciegas.