Radar

radar - Wikilingue - Encydia

Para los artículos homonymes, ver Radar (homonymie).

Esta antena radar largo alcance, conocida bajo el nombre ALTAIR, es utilizada para detectar y rastrear los objetos espaciales en conjunción con el sistema anti-misiles balistiques sobre el sitio Ronald Reagan Test Sitio localizado principalmente sobre el atolón Kwajalein de las Islas Marshall

El radar es un sistema que utiliza las ondas radio para detectar y determinar la distancia y/o la velocidad de objetos tales que los aviones, barcos, o todavía la lluvia . Un emisor envía ondas radio, que son reflexionadas por el blanco y detectadas por un receptor, a menudo ubicado al mismo sitio que el emisor. La posición es estimada gracias al tiempo de regreso de la señal y la velocidad es medida a marchar del cambio de frecuencia de la señal por efecto Doppler.

El radar es utilizado en numerosos contextos : en meteorología, para el control del tráfico aéreo, para la vigilancia del tráfico de carretera, por los militares, astronautique, etc. La palabra le-mismo es un néologisme procedente del acronyme inglés : RAdio Detection HAnd Ranging, que se puede traducir por « detección y estimación de la distancia por ondas radio », « detección y télémétrie radio », o más simplemente « radiorepérage ».

Este acronyme de origen estadounidense ha reemplazado la sigla inglesa précédemment utilizado : "RDF" (Radio Dirección Finding). Desde, la palabra ha entrado en la lengua usuelle, perdiendo pues su escritura de sigla. La palabra "radar" es un acronyme pero también un palindrome.

Sumario

1 Historia
2 Descripción general
3 Tecnología del radar
4 Los principios de funcionamiento
5 Tratamiento de las señales radar
6 Aplicaciones
7 Ver también
- 7.1 Artículos connexes
- 7.2 Vínculos externos
8 Notas
9 Bibliographie
10 Fuente

Historia

Artículo detallado : Historia del radar.

1864, James Clerk Maxwell describe las leyes de la électromagnétisme, lo que permite para la primera vez de trabajar sobre su fuente. 1888, Heinrich Rudolf Hertz muestra que las ondas electromagnéticas son reflexionadas por las superficies metálicas. Al principio del XX^e siglo, el desarrollo de la radio y de la TSF (por Marconi, entre otras) permite desarrollar las antenas necesarias en la utilización del radar.

Varios inventores, científicos, e ingenieros han contribuido luego en el desarrollo del concepto del radar. Los fundamentos teóricos datan de 1904 con la imposición del brevet del « Telemobiloskop » (Reichspatent Nr. 165546) por el alemán Christian Hülsmeyer^[1]. Éste ha demostrado la posibilidad de detectar la presencia de barcos en una niebla muy densa. que Envía una onda en la ayuda de una antena multipolaire, su sistema anotaba el regreso desde un obstáculo con una antena dipolaire sin poder no obstante definir más que un azimut approximatif y aucunement su distancia. Esto era pues el RAD (radio detección) pero no el AR (azimut y rayo).

Falla luego resolver los problemas de longitud de onda y de potencia levantada 1917 por Nikola Tesla^[2]. que Dura los años 1920, se comienza pues las experiencias de detección con antenas. 1934, haciendo continuación en un estudio sistemático del magnétron, de las pruebas sobre sistemas de detección por ondas cortas son llevados en Francia por la CSF (16 y 80 cm de longitud de onda) según los principios de Tesla. Un brevet es depositado ([brevet francés n° 788795]^[3]). Así es como nazcan los radares » en ondas décimétriques. El premier equipó 1934 el cargo Orégon, seguido 1935 por aquel del paquebot Normandía^[4].

1935, haciendo continuación a un brevet depositado por Robert Watson-Vatio (el inventor dicho « oficial » del radar) (brevet inglés GB593017 ^[3]^,^[5]^,^[6]), la primera cobertura de radares es mandado por los Británicos y llevará el nombre de código Chain home. El Húngaro Zoltán Lajos Bay^[7] ha producido otro de los premiers modelos operativos en 1936 en el laboratorio de la compañía Tungsram (Hungría). Alemania nazi y los Americanos han proseguido igualmente investigaciones en esta propiedad.

Se puede considerar que la arquitectura de los radares era prácticamente finalisée al amanecer de la Segunda Guerra Mundial. Faltaba no obstante la experiencia operativa en el combate que ha empujado los ingenieros a encontrar numerosas mejoras técnicas. Así, los radares aéroportés han sido desarrollados para dar la posibilidad en la arma aérea de proceder en los bombardeos y a la caza de noche. Se llevó igualmente experiencias sobre la polarización.

Durante la utilización del radar de manera operativa, los operadores han constatado la presencia de artéfacts. Por ejemplo, los operadores de los radares microondas de los ejércitos aliadas remarcaron del ruido en las imágenes. Estos ruidos se avérèrent estar ecos que vienen de precipitaciones (lluvia, nieve, etc.), Conclusión que ha llevado en el desarrollo de los radares meteorológicos después del final de los combates. Han puesto igualmente en el punto los primeras técnicas de brouillage y de contra-medidas electrónicas.

Desde esta guerra, los radares son utilizados en numerosas propiedades activo de la meteorología a la astrométrie que pasa por el control de carretera y aéreo . En los años 1950, la invención del radar a síntesis de abertura ha abierto la vía en la obtención de imágenes radar a muy elevada resolución. 1965, Cooley y Tuckey (re)descubran la transformada de Fourier rápida que ha tomado todo su interés sobre todo cuando el informático ha comenzado a devenir suficientemente eficiente. Este algorithme es en la base de la mayoría de los tratamientos radar numérico de hoy.

Descripción general

Principio del sondeo radar

Un radar emite potentes ondas, producidas por un oscillateur radio y transmitidas por una antena. Aunque la potencia de las ondas emitidas sea grande, el amplitude de la señal renvoyé es el más a menudo muy pequeña. Sin embargo, las señales radio son fácilmente détectables électroniquement y pueden ser amplificados numerosas veces. Hay diferentes modos de emitir estas ondas. Los más utilizadas están:

Las ondas pulsées, donde el radar emite un impulso y espera el regreso.
El radar en emisión continua, donde se emite continuellement a marchar de una antena y se recibe en la ayuda de un segundo.

Analizando la señal reflexionada, es posible de localizar y de identificar el objeto responsable de la reflexión, así como de calcular su velocidad de desplazamiento gracias al efecto Doppler. El radar puede detectar objetos que tienen una ancha gama de propiedades réflectives, mientras que los demás tipos de señales, tales que el sonido o la luz visible, volviendo de estos objetos, serían demasiado débiles para ser detectados. Además, las ondas radio pueden propagarse con una floja atténuation a través del aire y varios obstáculos, tales las nubes, la niebla o el humo, que absorben rápidamente una señal luminosa. Eso devuelve posible la detección y el pistage en condiciones que paralizan las demás tecnologías.

Tecnología del radar

Composantes De un sistema radar

Error durante la creación de la miniatura :

Composantes De un radar (aquí, un radar monostatique)

Un radar es formado de diferentes composantes:

El emisor que genera la onda radio.
Sobre los radares a hyperfréquences (frecuencias superiores al gigahertz), es un guía de onda que traiga la onda hacia la antena.
El duplexeur, un commutateur electrónico, dirige la onda hacia la antena durante la emisión o la señal de regreso desde la antena hacia el receptor durante la recepción cuando se utiliza un radar monostatique. Permite pues de utilizar la misma antena para ambas funciones. Es primordial que sea bien synchronisé, ya que la potencia de la señal emitida es del orden del mega-vatio lo que es demasiado de entidad para el receptor que, le, trata señales de una potencia del orden de algunos nano-vatios. En caso de que el impulso emitido sería dirigida hacia el receptor, éste sería instantanément destruye.
La antena cuyo rol es de difundir la onda electromagnética hacia el blanco con el mínimo de pérdida. Su velocidad de desplazamiento, rotación y/o balancement, así como su posición, en elevación como azimut, son asservies, sea mécaniquement, pero a veces también électroniquement (ver el artículo Antena cobertura en encargo de fase). La antena es solicitada tanto en emisión que en recepción. Estas dos funciones pueden ser separadas sin embargo entre dos antenas en el caso de radares multistatiques.
El receptor que recibe la señal incidente (blanco - antena - guía de ondas - duplexeur), el hecho emerger ruidos radios parásitas, lo amplifica, lo trata;
Uno escalona de tratamiento de señal que permite tratar la señal bruta con el fin de extraer de los datos útiles en el operador (detección, seguimiento e identificación de blanco; extracción de parámetros meteorológicos, océanographiques, etc.). El todo es controlado por el sistema electrónico del radar, programado según un software de sondeo. Los datos obtenidos son anunciadas entonces en los usuarios.

Radar monostatique, bistatique, multistatique

En la mayoría de los casos, el emisor y el receptor del radar comparten una electrónica y una antena común. Se habla entonces de radar monostatique. Nada no impide sin embargo de considerar un sistema radar donde el emisor y el receptor son separados; se habla entonces de radar bistatique, o mismo de configuración multistatique, si se tiene un emisor y varios receptores diferentes. Lo una y la otra configuración ofrecen ventajas y de los inconvenientes:

En una configuración monostatique, el reparto del electrónico y de la antena permite reducir la encombrement y los costes de synchronisation entre el emisor y el receptor, lo que explica porqué lo inmensa mayoría de los radares son monostatiques. En contrapartida, solo la señal rétrodiffusé por el blanco es recibido por el radar. Por otro lado, en un contexto militar, el emisor puede ser detectado por el enemigo y destruye...
En una configuración bistatique, el receptor es diferente del emisor y totalmente pasivo, pues menos fácilmente détectable por un enemigo potencial. Además de emisores radar especializado, es considerado igualmente de utilizar emisores dichos de oportunidad como de las antenas-relieves GSM, o de televisión, o de los satélites GPS cuya señal es détourné de su utilización primaria para efectuar a menores frescos y de manera discreta un trabajo de medida habitualmente dejado a los radares. Finalmente, la posibilidad de posicionar el emisor y el receptor en voluntad permite explorer otras configuraciones de reflexión que permite aumentar el volumen de informaciones disponibles sobre el blanco. En contrapartida, la utilización de una configuración bistatique demanda una buena synchronisation entre el emisor y el receptor, y la utilización de una géométrie de adquisición menos trivial. El radar bajo frecuencias de Jindalee, en Australia, es un ejemplo de radar bistatique operativo.

Cuando se habla de radar bistatique, se supone implicitement que el emisor y el receptor son separados realmente (esté desde el punto de vista de la distancia, sea de un punto de vista angular). Si el emisor y el receptor son diferente físicamente (antenas diferentes) pero ubicados casi al mismo sitio, la señal recibida es qualitativement cercana de una señal monostatique. Se habla así configuraciones fuertemente bistatiques o faiblement bistatiques para integrar estas dos posibilidades.

Generación de la onda

El emisor en el sitio del radar comprende: un oscillateur permanente, un amplificateur y un modulateur. Para los radares a hyperfréquences, que forman la inmensa mayoría de los radares en servicio, la generación de impulsos cortos y muy energéticos pide una tecnología que es diferente de aquella, decimos, de un emisor radio utilizada en telecomunicaciones. Así, la generación de la onda se hace de la manera siguiente:

El oscillateur permanente basado en la tecnología de las tubes a cavidad résonnante, él puede ser un klystron que tiene una frecuencia muy estable, un magnétron cuya frecuencia varía en el tiempo, u otros tipos de oscillateurs a estado sólido.
Los generadores de impulso, o modulateurs , son piezas electrónicas que producen el impulso radar a marchar de la onda continua producida por la oscillateur. En algún tipo, dejan pasar la onda hacia la amplificateur durante un muy corto laps de tiempo (del orden del segundo). Esto permite concentrar la energía de la onda en este impulso (potencia del orden del M Vatio). Hay diferentes tipos de commutateurs cuyos el más conocido es el thyratron. El klystron puede le-mismo llenar los roles de oscillateur, de generador de impulso y de amplificateur.
Una vez que la onda es producida, el guía de onda es a cargo de traerlo hacia la antena con una pérdida de la señal más débil posible.

Playas de frecuencias utilizadas en radar

Generalidades

La frecuencia es escogida principalmente en funciones de la aplicación apuntada. De manera general, una gran longitud de onda (vendas HF) permitirá profiter de los fenómenos de propagación y de rebote sobre el ionosphère, lo que permite llevar a millares de kilómetros (casos del radar trans-horizonte). Por otro lado, solos los objetos cuyo tamaño típico es al menos del orden de magnitud de la longitud de onda son visible. Por ejemplo, un bosque será parcialmente transparente para las grandes longitudes de ondas (solos los troncos de árboles son visibles); mientras el bosque será opaque venda X (sola la canopée será visible), porque la longitud de onda es del orden del tamaño de las hojas y de las ramas. El tamaño de la antena incide igualmente sobre la longitud de onda a utilizar (y réciproquement).

Las bandas de frecuencias civiles y militares son concedidas de manera internacional al seno de la Conferencia Mundial de las Radiocommunications reunida todos los tres años en el seno de laUnión Internacional de las Telecomunicaciones (próxima conferencia en 2010), con igualmente la participación de organismos internacionales como la OTAN. Las demandas de banda tienen que ser depositadas mucho tiempo anticipadamente siempre y cuando las órdenes del día de las conferencias son fijadas generalmente varios años anticipadamente. Por otro lado, al seno de un país, las instituciones régaliennes pueden se arroger de las bandas de frecuencia para la utilización exclusiva de las fuerzas militares o de policía. Sin embargo, estas instituciones padecen presiones cada vez más de entidad de la parte de los industriales siempre y cuando las nuevas tecnologías civiles (GSM, Wi-Fi, etc) tienen una ocupación spectrale creciente, pero ofreciendo un provecho financiero muy ancho. La hora es pues a la cooperación entre los diferentes actores y a una cohabitación (no siempre muy exitosa) de manera a limitar las brouillages entre las diferentes aplicaciones. Siempre es- que la banda de frecuencia la más adaptada de un punto de vista applicatif no es siempre disponible y que falla a menudo encontrar un compromiso.

Nombres de las bandas de frecuencia utilizada en radar

El nombre de las playas de frecuencias utilizadas en el mundo de los radares proviene de la Segunda Guerra Mundial. En efecto, para guardar secreto el desarrollo de este sistema, los militares han decidido de dar en estas playas de los nombres de código que son permanecidos en uso desde. Han sido adoptados a Estados Unidos por el Institute of electrical and electronics engineers (IEEE) e internacionalmente porla Unión internacional de las telecomunicaciones. No obstante, ciertos usuarios de las bandas radios, como las télédiffuseurs y la industria de la contra-medidas militares, han reemplazado las vocables tradicionales por su propia identificación.

**Playas de frecuencias radar**
Nombre de banda	Playa de frecuencias	Longitudes de onda	Comentarios
HF	3-30 MHz	10-100 m	Para high frequency (elevada frecuencia). Utilizada por los radares costeros y los radares “más allá del horizonte”.
P	< 300 MHz	1 m+	Para precedente : aplicada a posteriori a los radares primitifs
VHF	50-330 MHz	0.9-6 m	Para very high frequency (muy elevada frecuencia). Utilizada por los radares a muy larga alcance y por aquellos en penetración de suelo.
UHF	300-1000 MHz	0.3-1 m	Para ultra high frequency (ultra elevada frecuencia). Radares a muy larga alcance (ex. Detección de misiles balistiques), penetración de suelo y de feuillage.
L	1-2 GHz	15-30 cm	Para longitud. Utilizada para el control aéreo de largo alcance y la vigilancia aérea, el GPS (y pues los radares pasivos que se basan encima).
S	2-4 GHz	7.5-15 cm	Para short (corto). Utilizada por los radares de tráfico aéreo local, los radares meteorológicos y navales.
C	4-8 GHz	3.75-7.5 cm	Compromis entre las bandas S y X para los transpondeurs satellitaires y los radares meteorológicos.
X	8-12 GHz	2.5-3.75 cm	Para los radares meteorológicos, los autodirecteurs de misiles , los radares de navegación, los radares en resolución mediana de cartographie y la vigilancia en el suelo de los aeropuertos.
K_u	12-18 GHz	1,67-2,5 cm	Frecuencia justa bajo K (indicio 'u' para under inglés) para los radares de cartographie a elevada resolución y la altimétrie satellitaire.
K	18-27 GHz	1,11-1,67 cm	DelAlemán kurz(corto). Muy absorbidas por el vapor de agua, K_u y K_tiene son utilizadas para la detección de las gouttelettes de nubes en meteorología y en los radares de carretera (24.150 ± 0.100 GHz) manuales.
K_Tiene	27-40 GHz	0.75-1.11 cm	Frecuencia justa al-encima de K (indicio 'tiene' para "above" inglés) para la cartographie, la corto alcance, la vigilancia al suelo de los aeropuertos, los radares de carretera (34.300 ± 0.100 GHz) automatizados, y los radares anti-colisión subida sobre los coches elevados de gama.
mm	40-300 GHz	1 - 7,5 mm	Venda millimétrique subdivisée cuatro partes :
Q	40-60 GHz	5 mm - 7,5 mm	Utilizada para las comunicaciones militares.
V	50-75 GHz	6.0 - 4 mm	Muy fuertemente absorbida por la atmósfera.
E	60-90 GHz	6.0 - 3,33 mm
W	75-110 GHz	2.7 - 4.0 mm	Utilizada como radar anti-colisiones automovilísticas y para la observación meteorológica a elevada resolución y de corto alcance.

Las antenas

Para mayor información, ver el artículo : Antena radioélectrique.

Fichero:Radar La Dole.jpg

Radares de La Dôle

toda generalidad, una antena (radio o radar) puede ser vista como un transducteur:

Por un lado, utilizada en emisión, la antena sirve a convertir una energía eléctrica que reina a la superficie del hilo o del plan de la antena, en una onda electromagnética que va a propagarse en el espacio.
Por otro lado, utilizada en recepción, la antena convierte una energía electromagnética procedente de una dirección dada del espacio, en una energía eléctrica que existe a la superficie de la antena y que, una vez recogida y amplificada, formará la señal recibida.

Esta conversión de energía no se hace sin pérdidas; así, una antena es caracterizada por un coeficiente de rendimiento entre 0 y 1, que se desea ser el plus elevado posible.

Si se desea utilizar el radar para localizar un blanco, hace falta concebir la antena de manera a este que no reciba las ondas no procedentes que de una dirección privilegiada; esta operación ha igualmente un efecto secundario benéfico siempre y cuando la antena tendrá un mejor alcance tanto en recepción que en emisión en esta dirección. La antena es pues igualmente caracterizada por su directivité y su ganancia máxima.

Se verá más lejos en este párrafo que la directivité de la antena es influida por la longitud de onda de la señal emitida y de las dimensiones de la antena; en ciertas aplicaciones (radar embarcado sobre avión o satélite), las dimensiones de la antena pueden ser una restricción fuerte que debe pues igualmente ser considerada.

Antenas filaires

Un radar Lichtenstein SN-2 subido sobre un cazador alemán Bf 110.

Para razones técnicas (el magnétron no siendo todavía no totalmente maîtrisé), los primeros radares de la Segunda Guerra Mundial trabajaban a frecuencias bajas para las cuales era commode de utilizar antenas filaires. Estas antenas son bien conocidas del grande público porque su forma no es a la base diferente de aquella de las antenas de nuestros correos radio o de nuestras televisiones. En funciones del agencement de los brins que componen la antena, es posible de obtener una antena más o menos directiva. Una antena monobrin será omnidirectionnelle en el plan médian de la antena; al contrario, una antena Yagi es muy directiva en su eje principal. Esta última es la célebre "antena rastrillo" que es utilizada típicamente en televisión.

Varias posibilidades de utilizaciones han sido explorées durante el tiempo. Así, el sistema "Chain Home" británico durante la Segunda Guerra Mundial, era formado antenas dipolaires que emitían modo omni-directionnelle, y de antenas réceptrices directionnelles. Estas últimas eran formadas dos antenas dipolaires ubicadas a ángulo derecho. En efecto, para una antena dipolaire, la recepción es máxima a ángulo derecho de la fuente de ecos, y mínima cuando la antena punta su dirección. El operador radar puede pues determinar la dirección de la señal girando las antenas para determinar este doublet max/min de los affichages de sus dos antenas. Los primeros radares aéroportés, como el radar alemán Lichtenstein de la Segunda Guerra Mundial eran formados a menudo coberturas de antenas Yagi subidos sobre la nariz del avión. Estas antenas añadían una arrastrada adicional al avión, lo que no es generalmente no désirable ; ahora bien no era posible de utilizar antenas menos encombrantes, porque éstas no eran adaptadas a la frecuencia baja que era utilizada entonces.

Las antenas filaires quedan utilizadas hoy en dia para los radares a "baja" frecuencia (debajo de algunos centenares de mégahertz, pero no hay de límite exacto).

Antena a abertura

Para mayor información, ver el artículo : Antena parabolique.

Antena a abertura típica (1) trayectoria de la onda electromagnética que transita en el guía de onda (2) antes de llegar en un cornet (3) que ilumina la superficie del réflecteur (4) que forma la abertura, dando así nacimiento a un campo eléctrico $\overrightarrow E_0$ (no necesariamente constant) sobre la abertura.

Para los radares a hyperfréquences, un tipo clásico de antena es la antena a abertura. Esta antena funciona manera siguiente:

La onda electromagnética generada por el magnétron es conducida hacia la antena que sigue el trayecto (1) al travers de un guía de onda (2);
El guía de onda se termina por un cornet (3) que ilumina la superficie de una placa o de una alambrada de grandes dimensiones que hace oficio de réflecteur (4);
El campo eléctrico $\overrightarrow E_0$ que se forma a la superficie de esta superficie va a dar a su vez nacimiento a una onda electromagnética que va a propagarse en el espacio. El campo sobre la superficie del réflecteur puede ser variable en amplitude y en dirección.

Si el « réflecteur » es forma parabolique, y si el cornet es ubicado al hogar de la parabole, entonces los rayos reflexionados por la superficie marcharán grosso modo de manera paralela hacia el infinito en la dirección x, todo como la bombilla de un faro de coche es ubicada al hogar de un réflecteur parabolique métallisé que reflexiona los rayos luminosos lejos sobre la carretera.

Sin embargo, a la diferencia del faro de coche, el tamaño de la superficie que forma el réflecteur es relativamente pequeña ante la longitud de onda de la señal emitida y no es entonces pas posible de négliger los fenómenos de diffraction . Cada punto de la superficie del réflecteur va rayonner como una fuente puntual, y el campo total emitido en un punto es la suma coherente de todos los campos infinitésimaux. Todo transcurre/transcúrre como en el caso de la diffraction de una onda por una abertura. Con el fin de mejor sentir la física del fenómeno, consideramos el caso idéalisé siguiente:

La abertura es planea y rectangulaire, de dimensiones L (sobre el eje ) y l (sobre el eje z);
La superficie metálica de la abertura es perfectamente conductora;
El campo eléctrico engendré por el cornet sobre la superficie de la antena de dirección constante y de amplitude constante $E_0$ ;

Esté a medir el amplitude de la onda emitida en una dirección fichada por los ángulos $\phi$ (ángulo azimutal horizontal o yacimiento ) y ( $\theta$ ángulo de elevación o de sitio), y medida a una distancia $r$ de la antena suficientemente grande para que la aproximación de Fraunhofer sea vérifée. La teoría de la diffraction reloj que ésta vale :

$E(r,\theta, \phi)=E_0\cdot\frac{Ll}{\lambda r}\cdot\operatorname{sinc}\left( \pi \frac{L}{\lambda}\cdot\sin(\phi)\cdot\cos(\theta)\right) \operatorname{sinc} \left( \pi \frac{l}{\lambda}\cdot\sin(\theta)\right)$

En esta expresión, $\rm sinc$ es la función sinus cardenal definido por $\sin(x)/x$ . El amplitude máxima es obtenida sobre el eje X.

Ganancia normalizada de una antena rectangulaire ideal de longitud 20 cm, largeur 10 cm, a una frecuencia de 10 GHz (venda X)

El diagramme derechista da el aspecto de la evolución de la potencia de la onda, normalizada por informe a la potencia máxima emitida, en funciones del sitio y del yacimiento (escalera logarithmique). Se ve aparecer un pic central que representa el lobe principal del radar, así como de los pics secundario representante de los lobes secundarios. Aquí, la antena tiene para dimensiones 20 cm por 10 cm, lo que tiene para ventaja de devolver las lobes bien visibles; en la realidad, él puede ser désirable de tener antenas más grandes para tener un lobe principal más fino (del orden de la grada). La mayor parte de la energía emitida o recibida por una antena viene del lobe principal; particular, si una señal reflexionada es recibido por la antena, habrá una fuerte probabilidad para que el blanco se encuentra en la dirección dada por el lobe principal. Se desea sin embargo reducir los lobes secundarios el plus posible, porque no son négligeables. La reducción de las lobes secundarias puede ser realizada, por ejemplo, que se arregla para que la iluminación del réflecteur ya no sea constante, pero de entidad al centro y dulcemente décroissante a los bordes.

Si $\theta=0$ , el conjunto de los ángulos para los cuales la potencia es al menos igual a la mitad de la potencia máxima corresponde a los ángulos que dan un argumento superior a en $\tfrac1\sqrt2$ el premier sinus cardenal; numériquement, la abertura angular $R_\phi$ de esta propiedad vale, para pequeñas aberturas:

$R_\phi \approx 0,886\frac{\lambda}{L}$

Viene una relación similar si $\, \phi=0$ , reemplazando l por L . Se ve que para reducir la abertura angular de la antena, hay dos métodos:

Esté aumentar el tamaño de la antena
Esté disminuir la longitud de onda / subir en frecuencia

La popularidad de las antenas a abertura décroît 2008 a favor de las antenas patch y de las antenas a grietas (sobre todo en la propiedad civil), salvo en algunas aplicaciones donde la potencia a la emisión es de entidad; no obstante, la teoría no es muy diferente y los resultados énoncés aquí-encima quedan validas qualitativement.

Guía de ondas a grietas

Guía de onda a grietas

Para mayor información, ver el artículo : Antena a grietas.

general, la señal que viene del emisor se desplaza en un guía de onda en la antena emisora. Es sin embargo posible de transformar el guía de onda le-mismo en antena perforando de las grietas. La interferencia entre las diferentes grietas crea en efecto un patrón de difusión con un pic central intenso y de los pics secundarios más débiles en la dirección según la cual son dirigidas las grietas. Se obtiene así un puñado radar directionnel parecido a aquel de una antena parabolique.

Este tipo de antena tiene una buena resolución según su eje, pero ninguna en el eje perpendiculaire. Basta luego de hacer girar mécaniquement el guía de onda así troué sobre 360 gradas para obtener un balayage del horizonte. Este tipo de antena es utilizado particularmente en los casos donde se no se interesa que a lo que se encuentra en el plan barrido sin necesitar una muy gran precisión. Es este tipo de antenas que se ve sobre las naves, a lo largo de las pistas de los aeropuertos y en los puertos y que parecen a largos altavoces ubicados horizontalement y en rotación sobre un mástil. Son muy económicos y menos afectados por el viento que otros tipos de antena.

Antenas patch

Para mayor información, ver el artículo : Antena patch.

Las antenas patch son constituidas circuito impreso doble cara métallisé. Tienen la ventaja de ser muy poco onéreuses, ligeras y muy flexibles a la utilización. Para eso, encuentran a menudo un uso para las aplicaciones de imagerie a antena sintética donde pueden haber subido manera conforme sobre el casco de un avión, de un drone, o embarcadas sobre un satélite. El radar francés RAMSES (Radar Aéroporté Multi-Spectral de Estudio de las Firmas) utiliza por ejemplo una tal tecnología.^[8]. Los resultados demostrados para las antenas a abertura quedan qualitativement validas para las antenas patch, es decir la abertura angular disminuye cuando la dimensión de la antena aumenta y la longitud de onda disminuye.

Antenas cobertura a encargo de fase

Para mayor información, ver los artículos : Antena cobertura a encargo de fase y Radar tridimensionnel a balayage electrónico.

Radar tridimensionnel a balayage electrónico gigante en Alaska

Otro método utilizado para difundir el puñado radar es aquel de las antenas cobertura en encargo de fase. En este sistema, se divide el guía de onda que viene del emisor en un muy gran número de bajo-guías de onda. Estos últimos se terminan cada uno por una grieta sobre una placa que enfrenta una dirección. que Controla la fase de la onda que pasa en cada una de estas grietas, se puede crear un patrón de interferencias que da una emisión en una dirección particular. Se puede cambiar la dirección hacia la cual la antena emite sin tener a mover ésta : no hay que a cambiar el arrangement de las fases de las grietas.

Como el cambio del arrangement se hace électroniquement, se puede proceder a un balayage del horizonte y de la vertical en un tiempo mucho más rápido que no lo haría una antena parabolique en rotación mécanique. Se puede incluso arreglar el patrón de emisión de tal manera que se tenga dos puñados, lo que crear dos radares virtuales. No obstante, el puñado no es muy preciso en la dirección que afeita la placa y por eso se arregla generalmente tres o cuatro placas de este tipo en direcciones diferentes para cubrir todo el volumen en torno al radar. Esto da un radar tridimensionnel a balayage electrónico.

Las antenas cobertura en encargo de fase han sido utilizada primero durante la Segunda Guerra Mundial pero las limitaciones de la electrónica del tiempo no han permitido tener resultados de buena resolución. que Dura la Guerra fría, un gran esfuerzo ha sido proporcionado para su desarrollo, porque los blancos muy rápidos como los aviones de caza y los misiles se desplazan demasiado rápidamente para ser seguidos por los sistemas convencionales. Son el cœur del sistema de combate Aegis de las naves de guerra y del sistema anti-misiles Patriot. Son utilizadas cada vez más, a pesar de su coste de entidad, en otras propiedades donde la velocidad de sondeo y el encombrement son críticos, como a bordo de los aviones de caza. En estos últimos, son muy apreciadas para su capacidad a seguir varios blancos. Fueron introducidas primero en el Mikoyan MiG-31. Su antena en encargo de fase, la Zaslon SBI-16, es considerada como la más potente de las antenas para aviones de caza.

Con el abaratamiento de las piezas electrónicas, este género de antenas se difunde cada vez más. Casi Todos los sistemas militares de radar utilizan este concepto, porque el coste adicional es compensado fácilmente por su polyvalence y su fiabilidad (menos de piezas móviles). La antena cobertura en encargo de fase para radar se encuentra igualmente en los satélites y se procede incluso a pruebas al Nacional Weather Servicio estadounidense para su utilización en los radares meteorológicos. La antena parabolique es utilizada todavía en la aviación general y las demás utilizaciones civiles pero eso podría cambiar si los costes continúan declinando.

Se distingue generalmente las antenas a balayage electrónicas activas de las antenas a balayage electrónica pasivas. En el caso de las antenas a balayage electrónica pasivas, una sola fuente genera la onda, que es luego déphasée de manera adéquate para cada uno de los elementos radiatifs de la antena. En las antenas a balayage electrónica activas, la antena es en realidad un conjunto de varios (1000 a 1500, típicamente) bajo-antenas independientes mutuamente y disponiendo cada una de su fuente propia. La ventaja de este último enfoque es de poder asegurar el funcionamiento del sistema después de reconfiguration aunque lo una de las bajo-antenas es défectueuse. El radar RBE-2 que equipa el cazador francés Racha es un ejemplo de radar a balayage electrónico a antena pasiva. El radar AÑO/APG 77 que equipa el cazador estadounidense F-22 es equipado antenas activas.

Antena sintética

Para mayor información, ver el artículo : Radar en síntesis de abertura.

Como su nombre lo indica, no se trata a propiamente hablar de una antena física, pero de un tratamiento aplicado en la señal bruta recibo por el radar, en final de canal. que Utiliza una antena sobre un portador (avión o satélite) en movimiento, se realiza la sommation coherente de la señal recibida correspondiente a un mismo punto del espacio, sobre varios instantes sucesivos, que se arreglan para que el objeto resto en el lobe principal de la antena sobre esta duración. Esta sommation aumenta artificialmente la resolución de la imagen, sin sin embargo tener que aumentar el tamaño físico de la antena. Esta solución tiene un interés cierto para radares embarcados sobre satélite o sobre avión, porque permite tener buenas prestaciones para un peso y un encombrement mínimos.

Réfrigérant De radar

El coolanol y el PAO (poly alpha olefin) son ambos principales réfrigérants utilizados en el radar aéroportés. La U.S. Navy que Ha institué un programa anti-contaminación para reducir los residuos tóxicos, el Coolanol es menos en uso desde algunos años. El PAO es un lubrifiant sintético compuesto de esters de polyol , de anti-oxydants, de inhibidores de rouille y de triazole un "yellow metal pacifier".

Los principios de funcionamiento

Reflexión

La luminosidad sobre un affichage radar es proporcional a la réflectivité de los blancos, como lo muestra esta imagen radar clima de 1960. La frecuencia de laonda, la forma delimpulso y el tipode antena determinan lo que el radar puede observar.

Las ondas electromagnéticas son reflexionadas por todo cambio significativo de los constantes diélectriques o diamagnétiques del medio atravesado. Eso significa que un objeto sólido enel aire o el vacío, o todo otro cambio significativo de la densidad atómica entre el objeto y lo que lo rodea, disperse las ondas radar. Es particularmente cierto para los matériaux conductores de electricidad, tales los metales y la fibra de carbono, lo que devuelve los radares muy adaptados en la detección de aviones y barcos.

La porción de la onda que es vuelta en el radar por un blanco es llamada su réflectivité. La propension del blanco a reflexionar o disperser estas ondas es llamada su superficie eficaz radar. De hecho, las ondas radar se dispersent de modos diferentes que siguen la longitud de onda utilizada, la forma del blanco y su composición:

Si la longitud de onda es mucho más pequeña que el tamaño del blanco, la onda rebondira encima como la luz sobre un espejo. La sección eficaz dependerá en este caso de la forma del blanco y de sus propiedades réflectives.
Si la longitud de onda es mucho más grande que el tamaño del blanco, los atomes de esta última serán polarisés. Es decir que los cargos negativos y positivos en el matériaux serán separadas como en una antena dipolaire. Esto es descrito por el modelo de la difusión Rayleigh que prédit el azul del cielo y el rojo de uno acostar de sol . En esta situación, la sección eficaz será proporcional al diamètre del blanco y a sus propiedades réflectives.
Cuando ambas longitudes son comparables, puede producirse de los résonances entre los atomes del blanco y la reflexión se comporta según la teoría de Miga, devolviendo el patrón de réémission muy variable.

Los primeros radares utilizaban longitudes de onda mucho más de entidad que el tamaño de los blancos y recibían una señal ola, mientras ciertos radares modernos utilizan longitudes de onda más cortas (algunos centímetros, incluso menos) que pueden ver objetos más pequeños, como la lluvia o los insectos.

Las ondas radio corta son reflexionadas por las curvas y de los ángulos agudos como la luz sobre un trozo de vaso redondeado. Los blancos los más réfléchissantes para cortas longitudes de ondas presentan ángulos de 90 ° entre sus superficies réfléchissantes. Una estructura compuesta de tres superficies planeas que se cogen en un solo rincón (por ejemplo el rincón de una caja) reflexionará siempre las ondas entrantes directamente hacia su fuente. Estos tipos de reflexión son couramment utilizados como réflecteurs radar con el fin de detectar más fácilmente de los objetos difícilmente décelables de otro modo, y son a menudo presentes sobre barcos con el fin de mejorar su detección en caso de salvamento y para reducir los riesgos de colisión.

Para las mismas razones, los objetos que quieren evitar de ser detectados van a orientar sus superficies con el fin de eliminar los rincones interiores y evitar las superficies y arêtes perpendiculaires a las direcciones de detección corriente. Eso conduce a aviones furtifs a las formas particulares. Estas precauciones no eliminan completamente las reflexiones a causa del fenómeno de diffraction , particularmente para las grandes longitudes de onda. De los cables que tienen para longitud la mitad de la longitud de onda o de las bandas de matériau conductor (como las lentejuelas » de contra-mides radar) son muy réfléchissants pero no renvoient la onda hacia su fuente.

Otro modo de se camoufler es de utilizar de los matériaux que absorben las ondas de los radares, es decir que contienen substancias resistentes o/y magnéticas . Se los utilizan sobre los vehículos militares con el fin de reducir la reflexión de la onda. Es en algún tipo equivalen de pintar algo de color sombrío en el espectro visible.

Cálculo de la réflectivité

Para mayor información, ver el artículo : ecuación del radar.

Según la ecuación radar, la potencia $\,P_r$ vuelta en el radar desde el blanco está :

$P_r \propto {{P_t \sigma^0} \over{L^4}}$ Donde $\,P_t$ es la potencia transmitida, $\,L$ es la distancia y es $\, \sigma^0$ la sección eficaz del blanco.

La réflectivité que es definida como $\, P_r/P_t$ , se ve:

Que de los blancos que se encuentran a distancias diferentes pero que han las mismas característicos de reflexión darán ecos fuertes diferentes, y, de todas maneras, mucho más débiles que la señal emitida. Esta ecuación mantiene cuenta sólo de la disminución de la potencia de la señal debida en la distancia y no mantiene cuenta de la atténuation causada por la absorción del medio atravesado.

Que la réflectivité depende de la sección eficaz que es encontrada según este que se ha mostrado anteriormente. Otros desarrollos matemáticos inciden sobre la sección eficaz. Éstos incluent de los análisis basados a la vez sobre el tiempo y la frecuencia como la teoría de las ondelettes y la transformada de Chirplet. Utilizan el hecho que los blancos en movimiento de los radares son típicamente « chantantes » (es decir que cambian su frecuencia en funciones del tiempo, como el canto de un pájaro o de los calvosratones).

Polarización

Iluminación del blanco con polarización horizontal y vertical. Anotad la forma del blanco que dará un regreso más intenso con la onda horizontal

En la señal emitida por el radar, el campo eléctrico es perpendiculaire a la dirección de propagación, y la dirección de este campo eléctrico es la polarización de la onda. Los radares utilizan una polarización vertical, horizontal y circular para detectar diferentes tipos de reflexiones.

Por ejemplo, la polarización circular es utilizada para minimizar las interferencias causadas por la lluvia.
Una polarización lineal indica generalmente superficies metálicas, y ayuda un radar de investigación a ignorar la lluvia.
Una polarización aleatoria indica generalmente una superficie fractale, por ejemplo del roc o de la tierra, y es utilizada por los radares de navegación.

Interferencias

Hay numerosas fuentes de señales malvenus, que los radares deben poder ignorar más o menos, con el fin de focalizarse únicamente sobre los blancos interesantes. Estas señales malvenus pueden tener orígenes internos y externos, pasivas y activas. La capacidad de un radar a superar estos nuisances define su informe señal sobre ruido (SNR) : más el SNR es grande, más el radar puede separar eficazmente un blanco de las señales parásitas alentour.

Ruido

El ruido es una fuente interna de variac. aleatoria de la señal, que todos los componentes electrónicos generan de modo inherente a diferentes gradas. El ruido aparece típicamente como constituido de variac. aleatoria superpuesta en la señal de eco recibido por el radar, el cual es aquel que se investiga. Más la potencia de la señal deseada es débil, más es difícil del discerner del ruido (intentar de sentir uno murmura cerca de una carretera cargada es similar). Así, las fuentes de ruido los plus importunes aparecen en el nivel del receptor y muchos esfuerzos son hechos para minimizar estos factores. El factor de ruido es una medida del ruido producido por un receptor comparado a aquel produce por un receptor ideal, y esta ratio tiene que ser mínimo.

El ruido es generado también por fuentes exteriores, principalmente por las radiaciones térmicas naturales delmedio ambiente que rodea el blanco del radar. En el caso de los radares modernos, gracias a las elevadas prestaciones de sus receptores, el ruido interno es inferior o igual al ruido del medio ambiente exterior, salvo si el radar es pointé hacia un cielo despejado, al cual caso el medio ambiente es sí frío que genera muy poco ruido térmico.

Ecos parásitos

Error durante la creación de la miniatura :

Los ecos debidos en el fenómeno de trayectos múltiples de un blanco hacen aparecer fantasmas.

Lentejuelas de contra-mides vistas por un radar meteorológico

Ver entre demás : Característicos de la señal radar.

Los ecos parásitos son regresos que vienen de blancos que están por definición inintéressantes para el operador radar. Las causas de estos ecos están :

De los objetos naturales tales que el suelo, la mar , las precipitaciones (tales que la lluvia , la nieve o el granizo), las tormentas de arena, los animales (particularmente los pájaros), los turbulences atmosphériques, y otros efectos atmosphériques (por ejemplo las caídas de météores o las reflexiones sobre la ionosphère).
De los objetos fabricados por el hombre tal que las fincas urbanas o de las lentejuelas metálicas lâchées intentionnellement como contra-medidas en la guerra electrónica.
Los apoyos del guía de onda que marcha de la antena hacia el cornet de emisión ubicada en el punto focal de la parabole. En un affichage radar como el PPI, estos ecos indeseables parecerán a puntos muy brillantes al centro del affichage.
De las reflexiones que vienen de trayectos por reflexiones múltiples sobre un blanco. Así, el puñado radar golpea un blanco y como la onda emitida es reflexionada en todas las direcciones, una parte puede ser reflexionada sobre otro blanco y volver en el radar. Como el tiempo puesto para esta segunda reflexión para alcanzar el radar es más largo que el regreso directo, será ubicada en el mal sitio. Se puede así obtener dos blancos en lugar de una.
De los ecos de propagación anormal en la atmósfera. En efecto, el trayecto que tiene que recorrer el puñado radar es calculado a marchar de una estructura normal de la atmósfera. Si la temperatura varía différemment de la norma, el puñado será desviado anormalement. En caso de que la temperatura aumenta con la altitud (inversion de temperatura), el puñado es desviado hacia el suelo y se tiene un muy fuerte regreso de este último.
De los ecos que vienen de las reflexiones/réfractions ionosphériques. Este tipo de parásitos es particularmente difícil a identificar, ya que es en movimiento y se comporta del mismo modo que los blancos queridos, creando así un fantasma.
De los objetos muy réfléchissants visibles al travers de un lobe secundario de la antena, mientras que la antena punta hacia una zona menos réfléchissante. Se verá entonces un fantasma en la dirección donde punta el lobe principal.

Es a anotar que lo que es un eco indeseable para algunos puede sin embargo ser el objetivo investigado por otros. Así los operadores en la aviación quieren eliminar todo aquello de lo que se viene de hablar pero los météorologistes consideran que los aviones son del ruido y no quieren guardar que las señales procedentes de las precipitaciones.

Los ecos parásitos son considerados como una fuente de interferencias pasivas, ya que no son detectadas que en respuesta a las señales emitidas por el radar. Hay varios modos de eliminar estos ecos. Varios de estos métodos descansan sobre el hecho que estos ecos extienden a ser estacionarios durante los balayages del radar. Así, comparando de los sondeos radar sucesivo, el blanco deseado será móvil y todos los ecos estacionarios podrán ser eliminados. Los ecos de mar pueden ser reducidos que utilizan una polarización horizontal, mientras la lluvia es reducida con una polarización circular (anotáis que los radares meteorológicos desean obtener el efecto inverso, utilizando pues una polarización horizontal con el fin de detectar las precipitaciones). Los demás métodos pretenden aumentar el informe señal sobre ruido.

El método CFAR (Constant false alarm pierde, a veces llamada AGC para Automatic Ganancia Control) descansa sobre el hecho que los ecos debidos a los parásitos son mucho más numerosos que aquellos tuve que en el blanco. La ganancia del receptor es ajustado automáticamente con el fin de mantener un nivel constant de los ecos parásitos visibles. Los blancos que tienen un regreso más de entidad que los parásitos resaltarán fácilmente últimos, aunque los blancos más débiles se pierden en el ruido. Por el pasado, el CFAR era controlado électroniquement y afectaba igualmente todo el volumen sondé. Ahora, el CFAR es controlado por computador y puede ser regulado différemment en cada zona de la affichage. Así se adapta en el nivel de los ecos parásitos según la distancia y la azimut.

Se puede utilizar igualmente máscaras de regiones conocidas de ecos parásitos permanentes (por ex. Las montañas) o incorporar un mapa de los alrededores del radar para eliminar todos los ecos que tienen un origen sito bajo el nivel del suelo o al-encima de una cierta altura. Para reducir los regresos de los apoyos del cornet de emisión sin disminuir el alcance, es necesario de ajustar el periodo mudo entre el momento donde el emisor envía un impulso y el momento donde el receptor es activé, con el fin de no mantener cuenta de regresos internos a la antena.

Brouillage

El brouillage radar se réfère a las frecuencias radios originarias de fuentes exteriores al radar, emitiendo a la frecuencia del radar y enmascarando pues los blancos interesantes. El brouillage puede ser intentionnel (un dispositivo antirradar en el caso de una guerra electrónica) o no querido (por ejemplo en el caso de fuerzas aliadas que utilizan del material que emite en la misma gama de frecuencias). El brouillage es considerado como una fuente de interferencias activas, ya que es causado por elementos exteriores al radar y generalmente sin vínculo con las señales del radar.

El brouillage plantea problemas a los radares ya que las señales de brouillage no tienen necesidad de recorrer que una ida (del brouilleur al receptor del radar) mientras que los ecos del radar recorren una ida y vuelta (radar-blanco-radar) y son pues mucho menos potentes una vez de regreso en el receptor. Los brouilleurs tienen pues necesidad de estar mucho menos potentes que los radares con el fin de enmascarar eficazmente las fuentes a lo largo del campo de visión desde el brouilleur hacia el radar (brouillage del lobe principal). Los brouilleurs tienen un efecto adicional sobre los radares sitos a lo largo de otros campos de visiones, a causa de las lobes secundarias del receptor del radar (brouillage de los lobes laterales).

El brouillage del lobe principal puede generalmente ser reducido sólo reduciendo su ángulo sólido, y no puede nunca ser eliminado completamente si el brouilleur es ubicado directamente frente al radar y se utiliza las mismas frecuencias y polarización que el radar. El brouillage de los lobes secundarios puede ser superado reduciendo los lobes de recepción secundaria en la concepción de la antena del radar y que utiliza una antena unidireccional con el fin de detectar e ignorar todas las señales no destinados al lobe principal. De los trabajos son llevados igualmente actualmente sobre las antenas a balayage electrónico activo con el fin de permitirles repositionner dynamiquement sus lobes secundarios en caso de brouillage. Finalmente, se puede citar otros técnicos antibrouillage : el frequency hopping y la polarización por ejemplo. Se référer a la contra-contra-medidas electrónicas para más de detalles.

Las interferencias han devenido recientemente un problema para los radares meteorológicos de banda C (5,66 GHz) a causa de la proliferación de los equipos Wi-Fi a 5,4 GHz.

Tratamiento de las señales radar

Mide de distancia

Tiempo de regreso de la señal

Esquema del funcionamiento de un radar meteorológico de banda C a impulso

Una manera de medir la distancia en un objeto es de emitir un corto impulso de señal radio, y de medir el tiempo que toma la onda para volver después de haber sido reflexionada. La distancia es la mitad del tiempo de regreso de la onda (porque la señal tiene que ir al blanco después volver) multiplicada por la velocidad de la señal (que es cercano de la velocidad de la luz en el vacío si el medio atravesado es la atmósfera).

Cuando la antena es a la vez emisora y réceptrice (lo que es el caso el plus corriente), la antena no puede detectar la onda reflexionada (también llamada regreso) mientras que la señal es emitido - se no puede saber si la señal medida es el original o el regreso. Eso implica que un radar tiene un alcance mínimo, que es la mitad de la duración del impulso multiplicado por la velocidad de la luz. Para detectar blancos más cercanos, hace falta utilizar una duración de impulso más corta.

Un efecto similar impone del mismo modo un alcance máximo. Si el regreso llega cuando el impulso siguiente es emitida, una vez todavía el receptor no puede hacer la diferencia. El alcance máximo es pues calculada por:

$x = \frac{c\Delta t}{2}$ Donde c es la velocidad de la luz y es $\Delta t$ el tiempo entre dos impulsos

La forma del impulso mejilla sobre la capacidad del radar a distinguir dos objetos cercanos (noción de Poder de resolución). Ver el artículo volcado en la compresión de impulso para más de detalles.

Esta forma de emisión es utilizada por los radares a impulsos.

Modulación de frecuencia

Otro modo de medir la distancia en el radar es de utilizar una modulación de la frecuencia de un radar en emisión continua. La onda es emitida por una antena y recibida por una segunda antena ya que el mismo electrónico no puede emitir y recibir a la vez. En este caso la señal emitida en el tiempo T tiene una frecuencia TIENE pero una frecuencia B al tiempo Te ultérieur. La señal emitida en T que golpea un blanco y vuelve en el radar tendrá pues una frecuencia diferente de aquella emitida a este momento por el radar. que Hace la diferencia entre ambas frecuencias, se puede deducir la distancia recorrida, ida y vuelta, entre el radar y el blanco. Se utiliza generalmente una variac. sinusoïdale de frecuencias que es fácil de étalonner y la comparación entre ambas frecuencias es hecha utilizando las battements inter-fréquentiels. Esta técnica es utilizada desde hace mucho tiempo en los altímetros para medir la altitud de robo y puede ser utilizada en los radares como los detectores de velocidad de la policía de carretera.

Esta forma de emisión es utilizado por los radares a emisión continua.

Mide de velocidad

Hay diferentes métodos para medir la velocidad de desplazamiento de un blanco:

La más antigua consiste en anotar su posición en un instante X, a la ayuda de un lápiz gordo, sobre el affichage radar. A un instante , se rehace la misma cosa y la diferencia de las dos posiciones dividida por el tiempo fluido entre X y da la velocidad de desplazamiento.

El efecto Doppler-Fizeau

Se puede igualmente anotar la variac. de frecuencia de la onda emitida por informe a aquella recibida cuando se emite continuellement a una frecuencia fija. Se trata allí de la utilización delEfecto Doppler-Fizeau. Como se no hace variar la frecuencia emitida, se no puede sin embargo no definir la posición del blanco de este modo. Además, se no tiene que la composante radiale al radar de la velocidad. Por ejemplo, un blanco que se desplaza perpendiculaire al puñado radar no causará de cambio de frecuencia mientras que la mismo blanco que se desplaza hacia el radar a la misma velocidad provocará un cambio máximo.
La más corriente de los métodos es de utilizar una variante del efecto Doppler con un radar en impulsos. En este caso, se anota la diferencia de fase entre los impulsos sucesivos que vuelven del blanco. Este método permite determinar la velocidad radiale Y la posición del blanco.

Velocidad Doppler con radar en impulsos

Artículo detallado : Visualización de los blancos móviles.

En lugar de medir la diferencia de frecuencia entre la onda emitida y aquella recibida, que puede ser demasiado mínimo para el electrónico, se utiliza la diferencia de fase entre dos impulsos sucesivos que vuelven de un mismo volumen sondé (par de ondas pulsées). Entre cada impulso, los blancos se desplazan ligeramente y son golpeadas por la onda a una parte ligeramente diferente de su ciclo. Es esta diferencia de fase que el radar nota en el regreso.

La intensidad de un impulso después de una ida y vuelta es dada por :

Diferencia de fase entre dos ondas que vuelven de un blanco que ha movido

$I = I_0 sin \left(\frac{4\pi x_0}{\lambda}\right)= I_0 sin \left(\phi_0\right)$

$O\grave{u}: \quad \begin{cases} x_0 = distance\ radar-cible \\ \lambda = longueur\ d'onde \\ \Delta t = temps\ entre\ deux\ impulsions \end{cases}.$

La intensidad de un impulso subséquente que vuelve del mismo volumen sondé pero donde los blancos han movido ligeramente es dada por:

$I = I_0 sin \left(\frac{4\pi (x_0 + v \Delta t)}{\lambda}\right) = I_0 sin \left(\phi_0 + \Delta\phi\right)$

Pues $\Delta\phi = \left(\frac{4\pi v \Delta t}{\lambda}\right)$

$v = vitesse\ des\ cibles\ = \frac{\lambda\Delta\phi}{4\pi \Delta t}$

El alcance máximo y la velocidad Doppler máxima no ambigüe varían de modo inverso (rojo para el alcance y azul para la velocidad máxima)

Como se no obtiene que la composante radiale del desplazamiento, falla pues seguirlo para saber el ángulo que hace su verdadera dirección de desplazamiento con el rayo en el radar. Por la continuación, un mero cálculo trigonométrique da la verdadera velocidad del blanco.

Dilemme Doppler

Artículo detallado : Radar Doppler pulsé.

Interesémonos ahora en la velocidad máxima que se puede medir sin ambiguïté. Como se no puede determinar a marchar de un sinus que un ángulo comprendido entre - $\pi$ y + $\pi$ , se no puede medir una velocidad superior a:

$Vitesse_{max} = \pm \frac{\lambda}{4\Delta t}$

Es este que se llama la velocidad de Nyquist . Para obtener una mejor determinación de la velocidad de los blancos, hace falta enviar impulsos muy acercados, pues con $\,\Delta t$ muy pequeño. Pero se sabe igualmente que el alcance en réflectivité es directamente proporcional a , $\Delta t$ lo que pide un grande $\Delta t$ para ser seguro de la posición de los ecos que vuelven de lejos sin ambiguïté.

Esto dilemme Doppler limita el alcance útil de los radares Doppler a impulsos. Hay no obstante un modo de rodearlo que utiliza una frecuencia de repetición de los impulsos radar múltiple. La posición y la velocidad de los verdaderos ecos permanece la misma con las diferentes tasas de repetición mientras que aquellas de los ecos fantasma cambian.

Reducción de las interferencias

El tratamiento de la señal es necesario para eliminar las interferencias (debidas a fuentes radio demás que aquella del radar) así como los ecos parásitos. Se utiliza los técnicos siguientes:

Eliminación que sigue sólo los ecos que muevan (Visualización de los blancos móviles).
Filtrage De los ecos utilizando su velocidad Doppler : los ecos parásitos y las interferencias han generalmente velocidades nulles.
Correlación con radares de vigilancia secundaria : se trata de un dispositivo que envía desde el blanco una señal cuando recibe un puñado radar. Esta señal identifica el blanco y, según el caso, su altitud y su velocidad.
Proceso adaptif tiempo-espacio : que utiliza una antena cobertura en encargo de fase pulsée y las velocidades Doppler que obtiene, se puede analizar el patrón mediano de las frecuencias y hacer resaltar el pic que indica el blanco.
Tasa de tuerce alarma constant : se trata de determinar el nivel de ruido mediano continuo en cada punto del affichage radar y de no guardar que los ecos que tienen un regreso superior a éste.
Máscara digital del terreno que permite eliminar los ecos que provendrían de bajo el nivel del suelo.

Aplicaciones

Pantalla de radar marino

Los primeras utilizaciones operativas del radar tuvieron lugar durante la Segunda Guerra Mundial con el fin de detectar desde la costa el enfoque de formaciones aéreas, y de naves, tanto por Reino Unido que por las fuerzas alemanas.

Los radares han hoy una muy gran variedad de aplicaciones en numerosas propiedades :

Militar : radares de detección y de vigilancia aérea en el suelo o embarcados (sobre cazadores para el combate aéreo y sobre AWACS); radares de víspera de superficie sobre las naves de guerra ; radares de atterissage o de appontage ; identificación amigo-enemigo ; autodirecteurs de misiles ; radares de detección terrestre ; radares de artillerie ; brouilleurs radar ; satélites radar de observación de la tierra ;
Aeronáutico : control del tráfico aéreo ; guidage de enfoque de aeropuerto ; radares de altimétrie ; radares de navegación ;
Marítimo : radar de navegación ; anti-colisión ; balizas radares ; transpondeur ;
Meteorología : detección de precipitaciones (lluvia, nieve, grésil, granizo, etc.) Y de formaciones nubosas. Los radares los plus recientes utilizan el efecto Doppler y son pues capaces de evaluar la velocidad de estas partículas. Ciertos radares utilizan las polarizaciones verticales y horizontales para dar una idea de la mezcla de formas de las partículas sondées lo que, asociado a su intensidad, puede indicar el tipo de precipitación ;
Circulación y seguridad de carretera : control de la velocidad de los automóviles (ver cinémomètre), el modelo clásico sobre las carreteras de Francia es el Miradop (mini radar doppler) utilizado por las brigadas de gendarmería . Son ubicados sobre las autopistas, en las zonas donde los vehículos pueden rodar en una velocidad superior a la velocidad máxima autorizada. En el mismo espíritu, el radar de regulación de distancia (ACC Adaptive Cruise Control) sobre automóvil permite controlar el espacio entre los coches utilizando las ondas electromagnéticas o láser ;
Radares de retroceso sobre automóvil : esta apelación « radar » es utilizada » de manera abusiva porque se utiliza de los transducteurs acústicos para emitir y recibir ondas ultrasonores, y no de las ondas electromagnéticas. Es pues más un sonar que un radar ;
Científico : embarcados sobre satélite para la observación de la Tierra, del nivel de los océanos.

Aquí está una lista no exhaustiva de los artículos conectados en el radar :

V · d · m Teoría y aplicaciones radar
Teoría	Característicos de la señal radar • Ecuación del radar • Efecto Doppler-Fizeau • Polarización (óptica) • Réflectivité • Superficie equivalente radar • Frecuencia de repetición de los impulsos radar
Equipo	Antena radioélectrique • Emisor • Duplexeur • Klystron• Magnétron •Radôme • Receptor
Tratamiento	Constant false alarm Pierde • No-Cooperative Target Recognition • Visualización de los blancos móviles
Tipos	Radar en síntesis de abertura • Radar tridimensionnel a balayage electrónico • Radar a apuntada lateral • Radar monopulse • Radar bistatique • Radar Doppler • Radar Doppler pulsé • Radar pasivo • Radar de medida balistique
Control aéreo	Radar primario • Radar secundario • Radar de sitio • Radar de persecución • Altímetro radar • Radares de control aéreo • Radar trans-horizonte • Reconocimiento amigo-enemigo
Carretera	Avertisseur De radar • Coyote (sistema) • Detector de radar • Radar de control de carretera • Radar automático • Radar automático en Francia • Radar de regulación de distancia
Meteorología	Diffusiomètre • Profileur De vientos • Radar meteorológico
Marítimo	Radar naval • radar anti-colisión • Baliza radar • Transpondeur radar
Estudio del sótano	Radar en penetración de suelo
Aéroporté	AWACS
Contra-medidas	Furtivité • Furtivité al plasma • Medidas de informaciones electrónicas • Lentejuela (ejército) • Wild Weasel
Demás	Historia del radar
Portal de la electricidad y de la electrónica

Para más de vínculos, ir a la Categoría radar

Ver también

Artículos connexes

Vínculos externos

(fr)Historia breve del radar
(fr)Explicaciones meras del radar
El Radar - Sir Robert WATSON-VATIO - Atomes : (fr)N°1 - de marzo 1946 y ( fr)N°3 - de Mayo 1946

Notas

↑ ()The inventor Christian Hülmeyer, Sitio 100 años de Radar. Consultado el 2007-12-08[pdf]
↑ ()Página, R.M.,, « The Early History of RADAR », en Proceedings of the Institute of Radio Engineers, robo. Volumen 50, n^o 5, Mayo 1962
(Edición especial del 50ème cumpleaños)
Sitio del Institute of electrical and electronics engineers
↑ ^{Tiene y b} (fr)Copia de las brevets de invenciones del radar 1934, www.radar-france.fr. Consultado el 2006-12-08
↑ (fr)Maurice Ponte, « La historia del radar ", los hechos », www.radar-france.fr. Consultado el 2008-12-26
↑ ()British man first to patente radar 1935, British Patente Oficio (Despacho de los brevets británicos). Consultado el 2007-12-08
↑ ()Patente GB593017, UK Intellectual Property Oficio. Consultado el 2007-12-08
↑ ()Zoltán Bay (1900 - 1992), Despacho de los brevets húngaros. Consultado el 2007-12-08
↑ () Paillou y Dreuillet, The Pyla 2001 Experiment: Flying the new RAMSES P-Band facility [pdf] (encontrado el 20 de noviembre de 2006)

Bibliographie

Wikimedia Commons Propone documentos multimedia libres sobre los radares.

Historia

Yves Blanchard, El Radar, 1904-2004. Historia de un siglo de innovaciones técnicas y operativas, ediciones Ellipses. (ISBN 2729818022).

Introducciones

R. J. Doviak Y D. S. Zrnic, Doppler Radar and Weather Observaciones, Academic Press. Segunda Edición, San Diego Cal., 1993, 562 páginas.
François El Chevalier, Principios de tratamiento de las señales radar y sonar, ediciones Masson, 1989. (ISBN 2-225-81423-6). Edición revista y corregida, inglés : Principles of Radar and Sonar señal processing, Artech House, Boston, Londres, 2002. (ISBN 1-58053-338-8).
J.Ph. Hardange, P. Lacomme, J.C. Andaba, Radares aéroportés y espaciales, Masson, 1995. Disponible inglés en versión revista y aumentada: Air and Spaceborne Radar Systems: año introducción, Institute of Electrical Engineers, 2001, (ISBN 0852969813)
R. Rinehart, Radar for Meteorologist, 1997, por Rinehart Publicaciones

Antenas

Sophocles J. Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas, Libro en el transcurso de elaboración disponible gratuitamente on-line. Técnico, pero completo.

Labor de referencia

Merrill I. Skolnik, editor. Radar Handbook, McGraw-Hill, Segunda edición, 1990. 1200 páginas. (ISBN 0-07-057913-X)

Fuente

() Este artículo es parcialmente o en totalidad salida del artículo de Wikipedia inglés titulado « Radar » (ver la lista de las autoras) (ver también la página de discusión).

Portal de la física
Portal de la electricidad y de la electrónica
Portal de la aeronáutica
Portal del mundo marítimo
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