Y para finalizar la saga de radares, tomamos el testimonio al post anterior para continuar con la Clasificación de Radares

Radar Secundario – SSR (Secondary Surveillance Radar)

Los radares de vigilancia secundarios son aquellos que necesitan la “colaboración” del blanco para poder detectarlo. Por ejemplo, en los radares destinados al control de tráfico aéreo, los primarios serían aquellos que pueden detectar la posición del avión sin ayuda del propio avión. Sin embargo, los secundarios necesitan obligatoriamente que la aeronave responda a la “pregunta” que emite el radar.

En el gráfico anterior podemos ver que, en el PSR, el radar emite una señal y esta rebota con la aeronave, regresando así al radar y procesando la señal para saber su posición. Aquí, el avión no ha emitido por si solo ninguna señal, lo ha hecho todo el radar. El SSR, sin embargo, emite una señal y el avión recibe esa señal, la detecta, la procesa, y es entonces el propio avión el que emite una señal nueva en forma de respuesta a la señal recibida, enviando la información que el radar le ha pedido (y que antes la ha calculado el propio avión por sus propios métodos). Suele emitir la señal de la altura a la que está, la velocidad, el código de identificación de la aeronave, etc.

Los radares SSR funcionan de la siguiente forma:

1.    La estación del radar modula los pulsos a la frecuencia de trabajo y los emite.

2.    El receptor de la aeronave amplifica la señal y la demodula.

3.    El descodificador extrae la información y prepara el codificador para enviar una respuesta según la información recibida.

4.    El codificador codifica la respuesta y el transmisor de la aeronave lo envía a la frecuencia de respuesta.

5.    El receptor en tierra amplifica la señal recibida, la demodula y elimina las interferencias.

6.    El descodificador, finalmente, procesa la información y la muestra en el indicador.

Los radares SSR y PSR tienen ciertas ventajas y desventajas el uno sobre el otro. La siguiente tabla muestra las diferencias principales entre uno y otro:

Primary Surveillance Radar	Secondary Surveillance Radar
Detectan todos los blancos del cielo.	Solo detectan los blancos cooperativos.
Detectan los clutters (objetos inmóviles como edificios y montañas)	No detectan los clutters.
Potencia transmitida muy elevada	Potencia transmitida limitada
Receptor muy sensible (microwave amplifier)	No necesita un receptor muy sensible
Seguimiento de blancos complicado	Es capaz de realizar un número mayor de seguimientos.
No puede conocer la altura del avión.	Conoce la altura del avión.
No puede conocer la identidad del avión.	Conoce la identidad del avión.

Generalmente se utiliza una combinación de ambos radares y se muestran los resultados en una misma pantalla. Los radares secundarios tienen también un problema añadido, y es que es necesaria dos transmisiones y dos recepciones con éxito, con lo que la probabilidad de error es mayor, pero también esas transmisiones requieren mucha menos potencia, ya que hacen un trayecto más corto.

No se puede decir que tipo de radar es mejor, ya que ambos son complementarios y en la actualidad se utiliza una combinación de ambos para las diferentes tareas de control aéreo. Además, se está intentando sustituir estos tipos de sistemas de control por otros más modernos y complejos, y mucho más precisos, como son el GPS, el sistema Galileo, etc.

Frecuencia de trabajo de los radares.

Los radares se usas actualmente para infinidad de cosas, y no todo son aviones en su uso. Gracias a ellos sabemos cuando se acercan chubascos, la topografía del terreno, etc… Para todos esos usos, hay una frecuencia de trabajo en que el radar trabaja mejor para cada situación, y como todo en este mundo, nosotros muy listos le hemos puesto nombre a cada uno de esos radares para diferenciarlos rapidamente y saber su frecuencia de trabajo y utilidad principal. Ahí van los existentes actualmente:

• HF: 3 – 30MHz, 10 -100m. Son los que se utilizan para la vigilancia costera, OTH (over-the-horizon).
• P: < 300MHz, 1m.
• VHF: 50 – 330MHz, 0.9 – 6m. Very High Frecuency, tiene un muy largo alcance y puede penetrar en el terreno
• UHF: 300 – 1000MHz, 0.3 – 1m. Ultra High Frecuency, tiene un muy largo alcance, penetra en el terreno y la vegetación.
• L: 1 – 2GHz, 15 – 30cm. Alcance largo, se utiliza para el control del tráfico aéreo.
• S: 2 – 4GHz, 7.4 – 15cm. Largo alcance para las condiciones meteorológicas, radar marino. También se utiliza para control aéreo entre terminales.
• C: 4 – 8GHz, 3.75 – 7.5cm. Seguimiento a muy largas distancias, radar meteorológico. También se utiliza en los transpondedores de los satélites.
• X: 8 – 12 GHz, 2.5 – 3.75 cm. Se utiliza para guía de misiles, para radares marinos y meteorológicos. Se llama X porque esta frecuencia fue secreta durante la 2ª Guerra Mundial.
• Ku: 12 – 18 GHz, 1.67 – 2.5cm. Se utiliza para cartografía de alta resolución, y como altímetro para los satélites.
• K: 18 – 27GHz, 1.11 – 1.67cm. Se utiliza en meteorología para detectar nubes, ya que la absorbe el vapor de agua. También lo utiliza la policía para comprobar la velocidad de los vehículos.
  
• Ka: 27 – 40GHz, 0.75 – 1.11cm. Corto alcance, se utilizan para cartografía de alta resolución, para vigilancia en aeropuertos y para fotografiar las matriculas de los coches que se saltan los semáforos.
  
• Q: 40 – 60 GHz, 7.5 – 5mm. Comunicaciones Militares.
  
• V: 50 – 75GHz, 6 – 4mm. Banda absorbida por la atmósfera.
  
• W: 75 – 110GHz, 2.7 – 4mm. Se utiliza para meteorología de alta resolución y tratamiento de imágenes.

Acabamos los Radares, pero si os interesa aún más el tema, os recomendamos el siguiente libro:
Merril I. Skolnik, Introduction to Radar Systems. Third Edition, 2001

Un saludo para Víctor, que sin él, estos 3 post sobre radares serían mucho menos que nada. Gracias por enésima vez jeje

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Dos Mirage F1 del Ejercito del Aire se han estrellado hoy a las 10.15, hora peninsular, en las proximidades de la Base aérea de Albacete, concretamente en la D-98 ( clickar para ver su situación), entre las localidades de Ossa de Montiel y El Bonillo.

Al parecer, era un F-1 biplaza y otro monoplaza en vuelo de entrenamiento. A las 10.45 han encontrado los restos de uno de los aviones y el piloto fallecido, a las 11.00 han recuperado los dos cuerpos pertenecientes a la otra aeronave.

Por el momento poco se sabe de las causas del choque, que al parecer ha sido producido en el aire.

Actualización a las 15.10h peninsulares

Leo en Avión Microsiervos la identidad de los dos aviones siniestrados: el monplaza era el C.14-40 y el biplaza CE.14.31.

Comunicado de prensa del ejército

Más información aquí

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Continuamos con los sistemas de Radar que empezamos en el post anterior

Aunque lo suyo sería entrar en la base matemática (y que a mi personalmente me apasiona!! jaja) no creo que sea de un interés general, así que creo que optare por algo más llano y placentero

Clasificación de Radares

Como vemos en este gráfico, podemos clasificar los radares en dos grupos, los primarios (PSR) y los secundarios (SSR).

Los primarios son los más conocidos, trabajan con ecos pasivos. La señal emitida es reflejada por el blanco y recibida por la misma unidad de radar, no existe ninguna otra señal emitida. Este grupo se puede clasificar según el tipo de onda enviada:

• Onda continua: Radar de efecto Doppler (CW), radar de onda continua modulada (FM-CW)

• Por pulsos: Radar de efecto Doppler pulsado, radar de compresión de pulsos, radar MTI (Moving Target Indication), radar de frecuencia ágil.

Los secundarios trabajan con señales de respuesta activas. La señal que envía no es solo reflectada, sino también es respondida por el blanco por medio de un “transponder” que recibe, procesa la señal y envía una respuesta a diferente frecuencia.

Radares Primarios – PSR (Primary Surveillance Radar)

Los radares de vigilancia primarios son aquellos que realizan su función sin ayudad de elementos externos. Son los radares principales ya que detectan los blancos que hay en el espacio sin necesidad de que estos emitan ninguna señal, ya que funcionan mediante un pulso que rebota en el objeto y vuelve al radar.

El radar pulsado

Es el más básico que existe. El radar emite un pulso y cuando este encuentra un blanco, rebota con el propio blanco y vuelve al radar, avisando así de que hay un objeto en el aire. Este radar por sí solo únicamente puede detectar si hay un blanco y la distancia que hay a ese blanco.

Radar de efecto Doppler

Son radares que utilizan el efecto Doppler para medir la velocidad de un objeto en movimiento. Envían una señal a una frecuencia determinada (f_s) y analizan la frecuencia recibida por el eco en el objeto. Si hay variaciones en la frecuencia recibida respecto a la emitida (f_s+f_d), será debido a que el objeto esta en movimiento  y se podrá medir su velocidad.

Hay diferentes tipos de radares con efecto Doppler, se clasifican según el tipo de onda que emiten. Podemos encontrar el Doppler pulsado, el de onda continua (CW) y el de onda continua modulada en frecuencia (FM-CW).

• Doppler Pulsado: Proporcionan una información exacta de la velocidad radial del objeto. Se basa en el hecho de que los blancos que se mueven a una velocidad radial diferente a cero provocarán un cambio de frecuencia entre la señal emitida y el eco recibido. La velocidad del blanco puede ser determinada mediante la media del cambio de frecuencia del paquete de pulsos de la portadora.

• De onda continua (CW): Estos radares, como su nombre indica, emiten señales de manera continua. Solo pueden medir la velocidad del objeto, midiendo la variación de frecuencia entre la emitida y la recibida.

• De onda continua modulada (FM-CW): Proporcionan la distancia y la velocidad del objeto. La comparación de frecuencia entre dos señales es más precisa que la comparación en tiempo. Lo que se hacer es ir variando de forma constante en el tiempo la frecuencia a la que se emite la señal así cuando llegue el eco su frecuencia será diferente y comparándola se podrá saber cuánto tiempo a transcurrido y por tanto la distancia a la que se encuentra el blanco.

Radar MTI (Moving target Indicator)

Los radares MTI tienen como peculiaridad que solo pueden distinguir objetos en movimiento. Esto tiene ventajas o desventajas, según la aplicación que se le quiera dar. Por ejemplo, para radares de control de tráfico aéreo son perfectos pues eliminan los clutters (objetos que están fijos en un sitio, como puede ser un edificio o una montaña).

Todo esto funciona gracias a un tipo de filtro llamado filtro doppler (DLC o Delay line canceller). La función principal de este filtro es comparar dos señales recibida en diferentes periodos de tiempo, para diferenciar cuando algo es blanco o cuando es un clutter.

Quizás, la parte negativa de este filtro sería que necesita como mínimo dos señales diferentes para funcionar. El filtro recibe una primera señal que pasa por los dos posibles caminos, habiendo uno que lo retrasa un período T. Así, cuando la segunda señal llega, pasa por el de abajo y se compara con la primera que ha sido retrasada. Se restan las dos señales y de ahí se puede extraer si un objeto es blanco o no.

Radares de seguimiento

Los radares de seguimiento se diferencian con los radares anteriormente explicados en que son capaces de seguir la trayectoria de un objeto. Es decir, los anteriores radares eran capaces de detectar un blanco, calcular el rango (la distancia al blanco) y eran capaces de distinguir entre blancos móviles y fijos. Pues este tipo de radar aparte de poder hacer eso, son capaces de detectar la trayectoria de un objeto y seguir a ese objeto. Su uso es muy importante para conocer las trayectorias de objetos como pueden ser misiles o aviones militares enemigos.

Los principales tipos de radar de seguimiento son los siguientes:

• STT (single-target tracker)

Diseñados para seguir continuamente un único blanco a un ratio de datos relativamente rápido (high data rate). Generalmente esto depende de la aplicación, pero 10 observaciones por segundo (10 vueltas completas) como hace este tipo de radares suele ser un típico radar de control de misiles guiados, aunque en general se suele utilizar para blancos que se mueven muy rápido.

• ADT (Automatic Detection & Tracking)

Estos radares se utilizan principalmente como parte de la vigilancia aérea. Se encuentran tanto en los controles de tráfico aéreo civil como en los centros de vigilancia aérea militar. Tienen un data rate relativamente bajo en comparación con el anterior, pero tienen la ventaja de ser capaces de seguir varios blancos a la vez. De ahí que se utilice especialmente en sistemas de control aéreo.

• Phase Array Tracking

La peculiaridad de este tipo de radares es que está formado por un conjunto de antenas funcionando a un high data rate. Se podría decir que es una mezcla de los dos anteriores radares, pues pueden seguir objetos que van muy rápido y además pueden seguir varios objetos a la vez. Su función principal suele ser sistemas de defensa aérea.

• TWS (Track-While-Scanning)

Es un tipo de radar un poco anticuado ya, pues tiene un data rate moderado y puede seguir un número limitado de blancos. También de aplicaciones militares normalmente, antiguamente se solía llamar como los ya explicados ADT.

Mañana, la última parte de esta saga sobre Radares, patrocinada por la inestimable ayuda de Víctor

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Son muchas las ocasiones en que nos preguntamos preguntan cuál es el funcionamiento del Radar, ese elemento tan importante, omnipresente y que sin el cual la navegación aérea actual no sería posible.

Los orígenes

Comenzaremos con un poco de historia, de este curioso aparato que estuvo ahí desde hace mucho tiempo pero que nadie le dio importancia.

El científico alemán Heinrich Hertz con sus experimentos en 1888, demostró que las ondas de radio se comportaban igual que la luz, solo que con una diferencia considerable de frecuencia. Estas ondas podían ser reflectadas de los objetos metálicos y refractadas por un prisma dieléctrico. Esto era fundamental para entender el radar.

No fue hasta principios de 1900 cuando Christian Hulsmeyer, un científico alemán, inventó un aparato que hoy en día sería conocido como un radar pulsado monoestático (lo veremos en un futuro post). Un aparato que patentó e intentó venderlo a compañías de comercio marítimo como aparato para evitar colisiones entre barcos. Pero no tuvo mucho éxito y cayó en el olvido.

El redescubrimiento del radar fue a principios de 1920, cuando los científicos del “US Naval Research Laboratory”, Albert Taylor y Leo Young notaron que un barco interfería con las señales de sus experimentos al cruzar la línea entre el receptor y el transmisor del sistema de comunicaciones. Así demostraron el primer radar de onda continua (CW) con antenas de transmisión y recepción separadas. Pero los científicos se dieron cuenta que para que el invento tuviese éxito, el receptor y el transmisor tendrían que estar en el mismo lado y el radar tenía que ser pulsado. En Pearl Harbour (1941) tuvieron mucha importancia estos radares.

Fuente: Radar World

Igual que Estados Unidos; el Reino Unido, Alemania, URSS, Francia, Italia, Japón y Holanda también crearon sus propios radares, sobretodo durante la 2ª Guerra Mundial. El Reino Unido construyó en 1939 un radar de 200MHz capaz de interceptar aviones especialmente de noche y en condiciones de mala visibilidad. Pero el gran avance llegó un año después con el invento de un magnetrón de alta potencia de microondas. Esto sirvió para utilizar frecuencias muy altas en el radar.

Después del gran avance tecnológico de la 2ª Guerra Mundial se ha ido evolucionando en este campo obteniendo radares tan precisos como por ejemplo el NSSL, radar meteorológico de alta precisión.

Funcionamiento básico del Radar

El radar es un sistema electromagnético utilizado para la detección y la localización de objetos reflectantes como por ejemplo aviones. Funciona mediante el envío de una señal electromagnética al espacio y la detección de ésta reflectada por el objeto. La señal reflectada que recibe el radar no solo nos indica la presencia del objeto. Comparando la señal recibida con la transmitida por el radar, podemos determinar su posición, velocidad en caso de que se mueva, dirección de movimiento, etc. Sirve tanto para distancias largas o cortas y puede utilizarse tanto en la oscuridad, como con niebla, lluvia y nieve. La capacidad de medir distancias con gran precisión y la de poder trabajar bajo condiciones climáticas muy duras es uno de sus mejores atributos.

El funcionamiento es el siguiente:

 

1. Un transmisor genera una señal electromagnética que es emitida al espacio mediante una antena.



2. Una parte de la energía transmitida es interceptada por el objeto y reflectada a todas direcciones.



3. La energía reflectada en dirección al radar es recogida por la antena, la cual se lo envía al receptor.



4. Una vez en el receptor, la señal será procesada para detectar la presencia del objeto y determinar su posición, distancia.

 

La distancia al objetivo se determina calculando el tiempo en que tarda la señal en viajar hasta el objeto y volver al radar. La posición angular del objeto se determina simplemente mirando hacia donde apunta la antena cuando la señal recibida tiene su máxima amplitud. Si el objeto esta en movimiento, habrá un cambio de frecuencia en la señal recibida debido al efecto Doppler, este cambio de frecuencia es proporcional a su velocidad radial (es decir la velocidad relativa al radar). Aunque los radares modernos pueden dar más información a parte de medir la distancia al objeto, ésta función sigue siendo la más importante.

Hoy en día no hay ningún aparato tecnológico capaz de medir tan largas distancias con tal precisión, ya sea en clima despejado como adverso, como el radar.

Material facilitado por mi amigo Víctor, estudiante de Ing. Aeronáutica. Gracias chavalote

 

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