Radar


Radar ( ra dio d etección un nd r anging) [1] [2] es un sistema de detección que utiliza ondas de radio para determinar la distancia ( van ), el ángulo, o la velocidad de los objetos. Puede ser utilizado para detectar aviones , barcos , naves espaciales , misiles guiados , vehículos de motor , formaciones meteorológicas y del terreno . Un sistema de radar consiste en un transmisor que produce ondas electromagnéticas en la radio odominio de microondas , una antena transmisora , una antena receptora (a menudo se usa la misma antena para transmitir y recibir) y un receptor y procesador para determinar las propiedades de los objetos. Las ondas de radio (pulsadas o continuas) del transmisor se reflejan en el objeto y regresan al receptor, proporcionando información sobre la ubicación y la velocidad del objeto.

El radar fue desarrollado en secreto para uso militar por varios países en el período anterior y durante la Segunda Guerra Mundial . Un desarrollo clave fue el magnetrón de cavidad en el Reino Unido , que permitió la creación de sistemas relativamente pequeños con una resolución inferior al metro. El término RADAR fue acuñado en 1940 por la Marina de los Estados Unidos como un acrónimo de "radiodetección y alcance". [3] [4] Desde entonces, el término radar ha entrado en inglés y otros idiomas como un sustantivo común, perdiendo todas las mayúsculas . Durante la RAFSe sugirieron cursos de RADAR en 1954/5 en el campo de entrenamiento de Yatesbury sobre "dirección y alcance de radio azimut ". [ cita requerida ] Los usos modernos del radar son muy diversos, incluido el control de tráfico aéreo y terrestre, astronomía de radar , sistemas de defensa aérea , sistemas antimisiles , radares marinos para localizar puntos de referencia y otros barcos, sistemas anticolisión de aeronaves, sistemas de vigilancia oceánica , sistemas de vigilancia y encuentro del espacio ultraterrestre , vigilancia de las precipitaciones meteorológicas , sistemas altimétricos y de control de vuelo ,sistemas de localización de objetivos de misiles guiados , vehículos autónomos y radares de penetración en tierra para observaciones geológicas. Los sistemas de radar de alta tecnología están asociados con el procesamiento de señales digitales , el aprendizaje automático y son capaces de extraer información útil de niveles de ruido muy altos .

Otros sistemas similares al radar hacen uso de otras partes del espectro electromagnético . Un ejemplo es LIDAR , que utiliza predominantemente luz infrarroja procedente de láseres en lugar de ondas de radio. Con la aparición de vehículos sin conductor, se espera que el radar ayude a la plataforma automatizada a monitorear su entorno, evitando así incidentes no deseados. [5]

Ya en 1886, el físico alemán Heinrich Hertz demostró que las ondas de radio podían reflejarse en los objetos sólidos. En 1895, Alexander Popov , un instructor de física en la escuela de la Armada Imperial Rusa en Kronstadt , desarrolló un aparato que usaba un tubo coheredor para detectar rayos distantes. Al año siguiente, agregó un transmisor de chispa . En 1897, mientras probaba este equipo para comunicarse entre dos barcos en el Mar Báltico , tomó nota de un latido de interferenciacausado por el paso de un tercer buque. En su informe, Popov escribió que este fenómeno podría usarse para detectar objetos, pero no hizo nada más con esta observación. [6]

El inventor alemán Christian Hülsmeyer fue el primero en utilizar ondas de radio para detectar "la presencia de objetos metálicos distantes". En 1904, demostró la viabilidad de detectar un barco en una densa niebla, pero no su distancia del transmisor. [7] Obtuvo una patente [8] para su dispositivo de detección en abril de 1904 y más tarde una patente [9] para una enmienda relacionada para estimar la distancia al barco. También obtuvo una patente británica el 23 de septiembre de 1904 [10] para un sistema de radar completo, al que llamó telemoviloscopio.. Operó en una longitud de onda de 50 cm y la señal de radar pulsada se creó a través de una chispa. Su sistema ya utilizaba la configuración clásica de antena de bocina con reflector parabólico y se presentó a los oficiales militares alemanes en pruebas prácticas en el puerto de Colonia y Rotterdam , pero fue rechazado. [11]


Radar del tipo utilizado para la detección de aeronaves. Gira constantemente, barriendo el espacio aéreo con un haz estrecho.
Antena de radar experimental, Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU . , Anacostia, DC, finales de la década de 1930
La primera unidad funcional construida por Robert Watson-Watt y su equipo
Una torre de casas en cadena en Great Baddow, Essex, Reino Unido
Placa conmemorativa en memoria de Robert Watson-Watt y Arnold Wilkins
Antena de radar marino comercial. La antena giratoria irradia un haz vertical en forma de abanico.
Radar EISCAT en Sodankylä , Finlandia
Espectro de radar Doppler 3D que muestra un código de Barker de 13
El brillo puede indicar reflectividad como en esta imagen de radar meteorológico de 1960 (del huracán Abby ). La frecuencia, la forma de pulso, la polarización, el procesamiento de la señal y la antena del radar determinan lo que puede observar.
Cambio de longitud de onda causado por el movimiento de la fuente.
Alturas de eco sobre el suelo Donde:   r: distancia radar-objetivo ke: 4/3 ae: radio de la Tierra θe: ángulo de elevación sobre el horizonte del radar ha: altura de la bocina de alimentación sobre el suelo






Los ecos de trayectos múltiples de radar de un objetivo hacen que aparezcan fantasmas.
Pulso de radar: se mide el tiempo de ida y vuelta para que el pulso del radar llegue al objetivo y regrese. La distancia es proporcional a este tiempo.
Radar de onda continua (CW). El uso de modulación de frecuencia permite extraer el rango.
Procesamiento de señales pulso-Doppler. El eje de muestra de rango representa muestras individuales tomadas entre cada pulso de transmisión. El eje de intervalo de rango representa cada intervalo de pulso de transmisión sucesivo durante el cual se toman muestras. El proceso de Transformada Rápida de Fourier convierte las muestras en el dominio del tiempo en espectros en el dominio de la frecuencia. A esto a veces se le llama el lecho de las uñas .
Componentes de radar
Antena AS-3263 / SPS-49 (V) (Marina de los EE. UU.)
Antena de radar de vigilancia
Antena de guía de ondas ranurada
Matriz en fase : no todas las antenas de radar deben girar para explorar el cielo.