UNIVERSIDAD ESTATAL PENÍNSULA DE SANTA ELENA

FACULTAD DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONESESCUELA DE ELECTRONICA Y

TELECOMUNICACIONES

MATERIA:PROPAGACIÓN

ALUMNOS:ORTEGA VILLAO OLIVER RENÉ

CHAMBA GONZAGA HOLGER

DOCENTE:ING. VÍCTOR FUENTES

TEMA:ECUACIONES DE RADAR PARA PROPAGACIÓN DE SEÑALES

PARALELO7/1

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Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones

INTRODUCCIÓN

El radar es un dispositivo que envía ondas electromagnéticas. Estas ondas se reflejan en los objetos y una porción de la energía de la onda original rebota hacia el radar, lee esta señal y la analiza. A partir de la señal se puede determinar varias propiedades del objeto original en el que se reflejo, como la posición o la velocidad de este. Se usa en la meteorología el control del tráfico aéreo y terrestre y gran variedad de usos militares.

Varios inventores, científicos, ingenieros contribuido al desarrollo del radar. El primero en utilizar ondas de radio para detectar la presencia de objetos metálicos distantes Christian Hülsmeyer, que en 1904 demostró la viabilidad de detectar la presencia de un barco en caso de niebla densa, pero no su distancia. Recibió la patente por este dispositivo en abril de 1904.

Antes de la Segunda Guerra Mundial la evolución de los americanos, los alemanes, los franceses, los soviéticos, y los británicos llevaron a la versión moderna de radar. En 1934 el francés Émile Girardeau dijo que estaba construyendo un sistema de radar "concebido de acuerdo con los principios enunciados por Tesla" y obtuvo una patente por un sistema dual de radar. El mismo año, el Dr. Robert M. americana probo el primer radar monopulso y el ingeniero militar soviético PKOSCHEPKOV en colaboración con el instituto electrofisico de Leningrado, construyeron RAPID un aparato experimental capaz de detectar aviones a distancia de 30 m del receptor.

Sin embargo, los británicos fueron los primeros en explotarlo como defensa contra ataque aéreos. Robert Watson-Watt demostró las capacidades de un prototipo funcional y lo patento en 1935 Sirvió como base para la red de radares Chain Home para la defensa de Gran_Bretaña.

La guerra acelero la investigación para encontrar mejor resolución, más movilidad y más funciones para el radar. Después de la guerra apareció el uso del radar en distintos campos como el control del tráfico aéreo, la metereologia, astrometría y control del tráfico.

FUNDAMENTOS

Eco y efecto Doppler.

El principio de funcionamiento de los radares se basa en dos sencillos fenómenos físicos: Eco y efecto Doppler.

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Eco.- Al igual que un sonido, cuando una onda electromagnética que se propaga por el aire choca contra un obstáculo, parte de su energía es absorbida y parte reflejada hacia el emisor.

El retardo y las características de esta señal reflejada sirven al radar para determinar la posición, velocidad e incluso propiedades morfológicas del obstáculo encontrado.

Efecto Doppler.- El efecto doppler consiste en la variación de frecuencia de una onda al Ser emitida o recibida por un objeto en movimiento.

Cuando el emisor de una onda electromagnética se acerca al receptor, la frecuencia de la onda recibida será mayor que la frecuencia emitida. Si por el contrario la fuente de ondas se aleja del receptor, la frecuencia recibida será proporcionalmente menor.

Por delante del emisor los frentes de onda se aproximan, generando un aumento de frecuencia. Por detrás del emisor se produce el efecto contrario, los frentes de onda se separan y por tanto la frecuencia disminuye.

Esta variación de frecuencia se puede calcular a partir de la siguiente expresión El signo de las velocidades de receptor y emisor dependerá de si éstas son de alejamiento o acercamiento.

Fe=frecuencia de señal emitida Ve=velocidad de emisorFr=frecuencia de señal recibida Vr=velocidad del receptorV=velocidad de propagación

El signo de las velocidades de receptor y emisor dependerá de si éstas son de alejamiento o acercamiento.

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ECUACIÓN DEL RADAR

La ecuación radar es la base fundamental de la teoría de radares y representa una relación entre la potencia transmitida y la potencia recibida dada una determinada distancia hasta el objetivo.

La densidad de potencia que llega al objetivo según el esquema vendrá dada a partir de la siguiente expresión.

El RCS o sección equivalente radar indica la cantidad de energía que el objetivo refleja hacia el radar. Viene dado en unidades de superficie (m2) pero puede no guardar relación con la superficie física del obstáculo.

Utilizando este parámetro se calcula la densidad de potencia reflejada que regresa al radar.

Conociendo la ganancia de la antena receptora se puede calcular su área efectiva.

Y a partir de ésta la potencia total recibida.

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Esta expresión constituye la versión simplificada de la ecuación radar ya que no incluye pérdidas que normalmente afectan al receptor ni tampoco factores de despolarización.

Medidas con Radar

Como ya se ha comentado en varias ocasiones, el radar es un equipo capaz de fijar la posición y velocidad de un objetivo incluso a larga distancia y en condiciones meteorológicas adversas. A continuación se describen las principales ecuaciones de las que se sirve para conseguirlo.

Distancia

Para calcular la distancia con un radar se debe medir el retardo entre la señal transmitida y el eco recibido. Como las señales electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz y se caracterizan por seguir trayectorias rectas, la distancia a un objetivo específico se puede expresar como:

Dirección

Además de la distancia, es necesario medir la dirección angular del objetivo para poder determinar su posición. La dirección angular será simplemente la dirección en la que apunta la antena. Generalmente se utilizan antenas con un haz muy estrecho ya que cuanto más directiva sea la antena más precisa será la medida.

Velocidad

La velocidad radial del objetivo, en relación a la antena del radar, puede medirse observando el desfase de frecuencia doppler de la señal recibida. La diferencia de frecuencia vendrá dada por:

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FRECUENCIAS DE FUNCIONAMIENTO

A continuación se muestra una lista con las frecuencias y longitudes de onda para cada banda:

HF.- (f=3-30 MHz , λ= 10-100 m) Radares de vigilancia costera, vigilancia OTH (over-the-horizon)

VHF.- (f=50-330 MHz, λ=0.9-6 m) Vigilancia a distancias muy elevadas, penetración en el terreno

UHF.- (f=300-1000 MHz, λ=0.3-1 m) Vigilancia a distancias muy elevadas (ej: detección de misiles), penetración en el terreno y a través de la vegetación.

L.- (f=1-2 GHz, λ=15-30 cm) Distancias elevadas, control de tráfico en ruta.

S.- (f=2-4 GHz, λ=7.5-15 cm) Vigilancia a distancias intermedias. Control de tráfico en terminales.

C.- (f=4-8 GHz, λ=3.75-7.5 cm) Seguimiento a distancias elevadas.

X.- (f=8-12 GHz, λ=2.5-3.75 cm) Guía de misiles, meteorología, cartografía de resolución media. Seguimiento a distancias cortas.

Ku.- (f=12-18 GHz, λ=1.67-2.5 cm) Cartografía de alta resolución. Altímetros para satélites

K.- (f=18-27 GHz, λ=1.11-1.67 cm) Absorción del vapor de agua. Se usa para meteorología, para detectar nubes. También para control de velocidad de motoristas.

Ka.- (f=27-40 GHz, λ=0.75-1.11 cm) Cartografía de muy alta resolución vigilancia de aeropuertos. Usado para accionar cámaras para fotografiar matrículas de coches infractores.

Q.- (f=40-60 GHz, λ=7.5 mm - 5 mm) Comunicaciones militares.

V.- (f=50-75 GHz, λ=6.0-4 mm) Absorbido por la atmósfera.

W.- (f=75-110 GHz, λ=2.7 - 4.0 mm) Se usa como sensor para vehículos autónomos experimentales, meteorología de alta resolución y tratamiento de imágenes.

BIBLIOGRAFIA

http://electromagnetismo2009.blogspot.com/ http://ocw.upm.es/teoria-de-la-senal-y-comunicaciones-1/radiacion-y-

propagacion/contenidos/apuntes/tema3_2004.pdf http://www.tecnoradar.es/ecuacionradar.html

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