Una antena cosecante cuadrada , a veces conocida como patrón de altura constante , es una forma modificada de reflector parabólico utilizado en algunos sistemas de radar . Tiene la forma de enviar más energía de radio en ciertas direcciones con el fin de suavizar el patrón de recepción de los objetos a medida que cambia su alcance en relación con el radar. El nombre se refiere al hecho de que la cantidad de energía devuelta por un objetivo cae con el cuadrado de la cosecante del ángulo entre el radar y el objetivo.
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Desarrollo
El concepto se originó como parte del desarrollo del radar H2S , que escaneaba el área debajo de un avión para proporcionar un mapa de radar del suelo debajo. El suelo directamente debajo de la aeronave está a una distancia igual a la altitud de la aeronave, lo que produce la señal más fuerte. El terreno a distancias mayores devuelve mucha menos señal debido a la ecuación del radar .
La distancia de rango inclinado entre el radar y el terreno es la cosecante del ángulo entre el fuselaje y el objetivo, y la energía cae con la cuarta raíz de ese número. Sin corrección, esto produjo una pantalla en la que el suelo debajo de la aeronave era muy brillante en la pantalla del tubo de rayos catódicos , mientras que el terreno a distancias más largas era casi invisible.
Para contrarrestar esto, la antena de exploración se volvió a orientar de modo que apuntara casi directamente hacia adelante, enviando así la mayor parte de la energía del radar en ángulos bajos en relación con la aeronave, aumentando así la energía disponible a larga distancia. Esto dejó el área directamente debajo de la aeronave sin recibir energía en absoluto, por lo que el borde superior del reflector se dobló para reflejar una pequeña cantidad de energía en esa dirección. Esto da como resultado un patrón de visualización más uniforme.
El mismo concepto básico pronto encontró muchos roles. En el caso de los radares terrestres, se podría utilizar la misma modificación para proporcionar un escaneo en ángulos altos por encima de la estación y, al mismo tiempo, enviar la mayor parte de la energía hacia ángulos bajos para detectar aviones a gran distancia a medida que se elevan por encima del horizonte del radar .
También se podría usar la modificación opuesta, doblando el labio superior hacia afuera, con el mismo resultado básico.
Derivación
Un objeto a la altura h por encima del suelo y la distancia oblicua R forma un ángulo α que se puede calcular a través de pecado α = h / R . Por reordenación, R = h / sen α , o R = h csc α .
La ecuación del radar establece que la señal recibida de un objeto, P e , varía inversamente con la cuarta potencia de rango y directamente como el cuadrado de la ganancia de la antena, G , de modo que P e ~ G 2 / R 4 . Si el objetivo es producir un P e constante , entonces G 2 ~ R 4 o G ~ R 2 .
Sustituyendo en nuestra fórmula por R, se obtiene G ~ ( h csc α ) 2 . Dado que la señal constante se desea para objetos a una h constante , digamos la altitud de la aeronave de exploración en tierra, o un radar de tierra que observa una aeronave a altitud constante, entonces también podemos eliminar h , dejando G ~ csc 2 α , la cosecante relación al cuadrado.
Referencias
- "Antena con Patrón Cosecante Cuadrado" . Tutorial de radar .