Fundamentos de Radar

FUNDAMENTOS DE RADAR
2.01.- INTRODUCCION
2.02.- DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN RADAR PULSADO
2.03.- PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UN RADAR
2.04.- CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS RADAR
2.05.- MÉTODOS DE TRANSMISIÓN: ONDA CW Y ONDA PULSADA
2.06.- USOS Y APLICACIONES DEL RADAR
2.07.- MEDIDAS CON RADAR
2.08.- CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS SISTEMAS RADAR
2.09.- LA SEÑAL RADAR
2.10.- LA ECUACIÓN RADAR
2.11.- ATENUACIÓN ATMOSFÉRICA
2.12.- SECCIÓN RECTA RADAR
2.13.- TABLA DE CONVERSIÓN dBm - dBW
2.14.- GLOSARIO DE TÉRMINOS
2.15.- LISTA DE ACRÓNIMOS
2.16.- BIBLIOGRAFÍA
Fco. JAVIER JIMÉNEZ
16 de Diciembre de 2008
FUNDAMENTOS DE RADAR
OBJETIVOS
Este manual tiene como objetivo proporcionar los conceptos elementales de la teoría
radar incluyendo los principios de funcionamiento, la propagación y reflexión de las
ondas electromagnéticas, las características de las señales radar utilizadas, las
ecuaciones básicas, etc.
Al final del capítulo, el lector debería estar en disposición de entender los fundamentos
de la tecnología radar, y además:
 Conocer los principios básicos de funcionamiento de un radar y la terminología
comúnmente utilizada;
 Entender el diagrama de bloques básico de un radar pulsado, su principio de
operación y las interrelaciones entre sus componentes;
 Reconocer los parámetros técnicos que permiten caracterizar e identificar un
sistema radar;
 Clasificar los diferentes tipos de radares según el número de antenas, el tipo de
blanco, la forma de onda, el tipo de apertura de la antena y la finalidad o uso
del radar.
 Explicar la operación básica de los radares de onda continua, de los radares
pulsados, de los radares Doppler y de los radares MTI;
 Conocer los diferentes usos y aplicaciones de los sistemas radar y entender
como el uso o función de un radar condiciona sus parámetros de diseño.
 Manejar las fórmulas utilizadas para la determinación de la distancia al blanco
en radares pulsados y en radares CW-FM, y para la determinación de la
velocidad en radares Doppler.
 Entender los conceptos básicos relacionados con un radar y determinar cómo
los parámetros ancho de pulso, frecuencia de repetición de pulsos, potencia de
pico o ancho de haz afectan el rendimiento de un radar;
 Describir los factores que intervienen en la resolución y precisión del radar;
 Caracterizar las señales radar en el dominio del tiempo y en el dominio de la
frecuencia y entender el concepto de velocidades ciegas;
 Manejar las ecuaciones básicas que relacionan la potencia transmitida con la
potencia recibida;
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FUNDAMENTOS DE RADAR
 Describir los efectos atmosféricos y meteorológicos que afectan a la
propagación de las ondas de radio y que influyen en al alcance máximo de un
radar;
 Entender el concepto de Sección Recta Radar;
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FUNDAMENTOS DE RADAR
2.01.- INTRODUCCIÓN
El RADAR –abreviatura de RAdio Detection And Ranging (Radio Detección y
Telemetría)– es un dispositivo que utiliza ondas electromagnéticas para detectar y
localizar objetos, siendo capaz de determinar parámetros tales como la distancia, la
dirección, la altitud y la velocidad de los objetos detectados.
a) Principios básicos
El Radar se basa en el principio físico de la reflexión de las ondas electromagnéticas.
Los objetos reflejan alguna porción de la energía electromagnética que incide sobre
ellos, permitiendo que estos objetos puedan ser detectados desde distancias
considerables, mucho mayores que las que el ojo desnudo permitiría ver. Aunque el
radar no es capaz de apreciar los detalles de un objeto de la misma manera que lo
hace el ojo humano, ni es capaz de reconocer el color; sin embargo, puede detectar
objetos en la oscuridad, o en condiciones climatológicas adversas (neblina, niebla,
lluvia o nieve). Además, el radar puede medir la distancia a un objeto (en la
terminología radar, a la distancia también se le denomina rango), asi como la
velocidad o el tamaño del objeto, y la dirección en la que se encuentra. La mayoría de
los radares operan en el rango de frecuencias de 50 MHz a 20 GHz, sin embargo, hay
un número creciente de radares que operan en el rango de 20 a 100 GHz.
Se puede establecer una analogía entre la reflexión de las ondas electromagnéticas y
la reflexión del sonido (ondas acústicas). Si gritamos en dirección a un objeto que
refleje el sonido (como un cañón rocoso o cueva), se oye un eco. Midiendo el tiempo
que tarda el eco en retornar y conociendo la velocidad del sonido en el aire, se puede
estimar la distancia y dirección a la que se encuentra el objeto. El radar utiliza pulsos
de energía electromagnética de una manera análoga. Las ondas electromagnéticas se
transmiten, propagándose a la velocidad de la luz, se reflejan en el objeto y una
pequeña porción de la energía retorna al radar. La energía retornada se denomina
también eco (al igual que en el caso del sonido) o señal de retorno.
Figura 1: Eco recibido por un radar
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FUNDAMENTOS DE RADAR
b) Reflexión de las ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se reflejan en la superficie de cualquier objeto que
encuentren a lo largo de su trayectoria de propagación. En la terminología radar, se
denomina blanco a cualquier objeto detectado por un radar. En general, los blancos
producen reflexiones difusas, es decir, reflejan las ondas electromagnéticas incidentes
hacia múltiples direcciones. Solo aquellas ondas reflejadas en la misma dirección que
las ondas incidentes (aunque en sentido opuesto) podrán ser recibidas y procesadas
por el radar.
c) Aplicaciones del RADAR
Los sistemas radar se utilizan en multitud de aplicaciones. Algunas de las aplicaciones
más relevantes son las siguientes:








Detección y telemetría de blancos aéreos, marítimos y terrestres
Control de Tráfico Aéreo
Guiado de misiles
Seguimiento
Aplicaciones meteorológicas
Navegación Aérea y Marítima (para evitar colisiones con otros objetos)
Medida de velocidad (radares Doppler)
Detección remota
d) Sistema de coordenadas
Un Radar requiere un sistema de coordenadas adecuado para definir las posiciones
de los objetos detectados. Habitualmente se utiliza un sistema de coordenadas
centrado en la posición de la antena del radar.
En este sistema, la superficie terrestre está representada por un plano imaginario,
tangente (o paralelo) a la superficie de la Tierra en el punto donde está ubicada la
antena del radar. Este plano se denomina PLANO HORIZONTAL. La medida del
ángulo horizontal se realiza normalmente en la dirección de las agujas del reloj desde
el NORTE GEOGRAFICO (TRUE NORTH).
La medida del ángulo vertical se realiza sobre un segundo plano imaginario
perpendicular al plano horizontal. Este segundo plano se denomina PLANO
VERTICAL. La ubicación del radar se encuentra en el centro de este sistema de
coordenadas. La línea recta que une directamente el radar con el objeto detectado se
denomina LÍNEA DE VISTA (LOS – Line Of Sight). La longitud de esta línea se
denomina RANGO.
El ángulo que forma la línea de vista con el plano horizontal se denomina ELEVACIÓN
(ELEVATION ANGLE). El ángulo medido en el plano horizontal desde el norte
geográfico se denomina ángulo de ACIMUT (AZIMUTH ANGLE o TRUE BEARING).
Estas 3 coordenadas (rango, acimut y elevación) definen la localización de un objeto
con respecto a la posición de la antena del radar.
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FUNDAMENTOS DE RADAR
Figura 2: Sistema de Coordenadas
e) Antecedentes históricos
El nacimiento del Radar es solo un poco posterior al de la generación controlada de
emisiones electromagnéticas (experimentos de Hertz y Marconi). La posibilidad de
transmitir una señal como referencia temporal y esperar el eco reflejado pronto se
utilizó en la navegación marítima para evitar posibles colisiones entre barcos en
condiciones de niebla u oscuridad. En este tipo de aplicaciones se facilitaba la labor
gracias a la reducción del sector a explorar (sólo el sector de proa) y al gran eco que
produce un barco (proporcional a su sección radar).
El físico inglés James Clerk Maxwell desarrolló la teoría electromagnética (descripción
de las ondas electromagnéticas y su propagación). Las ecuaciones de Maxwell
demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del
mismo fenómeno: el campo electromagnético. Posteriormente, el físico alemán
Heinrich Hertz demostró, a partir de las ecuaciones de Maxwell, las leyes de la
reflexión de las ondas de radio, construyendo un transmisor que generaba una onda
que canalizaba hacia una antena, midiendo con otra antena la onda rebotada.
A principios de 1900, un ingeniero alemán patentó un dispositivo de detección que
estaba diseñado para evitar colisiones entre barcos y era capaz de detectar los ecos
procedentes de un barco a poco más de una milla. Realizó una demostración de su
dispositivo a la Armada Alemana, pero dado que su tecnología no era lo
suficientemente adecuada como para tener un alcance mayor, su invento fue
desestimado sobre la base de que era sólo un poco mejor que un observador visual.
Basándose en los trabajos de Hertz, Marconi se dio cuenta del potencial de las ondas
de radio para la detección de objetos. El Naval Research Laboratory (NRL) realizó
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FUNDAMENTOS DE RADAR
experimentos en 1920, y utilizando un radar de onda continua biestático (con un
transmisor y un receptor separados) fueron capaces de detectar un barco de madera.
En 1935 dos científicos británicos fueron los responsables del avance más importante
en la tecnología del radar. Henry Boot y John T. Randall inventaron un tubo
electrónico llamado magnetrón de cavidad resonante. Este tubo era capaz de generar
ondas de alta frecuencia permitiendo manejar potencias elevadas, por lo tanto, esto
supuso el comienzo del desarrollo del radar de microondas.
Gran Bretaña, en mayor medida que los Estados Unidos, ante la cercanía de la
Segunda Guerra Mundial, empleó un enorme esfuerzo en el desarrollo del radar,
implantando el primer sistema radar práctico en 1937. Establecieron una cadena de
estaciones radar a lo largo de la costa sur y este para detectar agresiones aéreas y
marítimas, que le proporcionaron una gran ventaja táctica durante la Segunda Guerra
Mundial. Alemania, Francia, Gran Bretaña y Estados Unidos empezaron a utilizar los
sistemas radar para la navegación marítima, el guiado de aviones y para detectar
naves enemigas. Otros países, como Japón, Italia y Rusia no entraron en el desarrollo
de la tecnología radar hasta después de alinearse con Alemania o con las potencias
aliadas.
El Radar fue originalmente desarrollado para satisfacer las necesidades militares. Al
término de la Segunda Guerra Mundial, el ritmo de desarrollo se ralentizó.
Posteriormente, la denominada Guerra Fría supuso una reactivación del desarrollo de
la tecnología radar. El uso civil del radar se centró fundamentalmente en la
navegación marítima y aérea.
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FUNDAMENTOS DE RADAR
2.02.- DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN RADAR PULSADO
El objetivo de un radar es transmitir energía de radiofrecuencia hacia un blanco y
recibir y procesar la energía reflejada. Un radar tiene tres componentes básicos: el
transmisor, el receptor y la antena. La antena del radar emite energía
electromagnética, que se refleja en un blanco y retorna hacia el radar siendo recogida
por el receptor. El transmisor debe ser capaz de emitir con una potencia elevada,
mientras que el receptor debe tener una alta sensibilidad para detectar las débiles
señales retornadas.
La complejidad del transmisor y del receptor depende de la modulación y de los
métodos de procesado de la señal utilizados. Según la forma de onda generada, los
radares se dividen en dos categorías básicas: de onda continua (CW) y de onda
pulsada. Estas categorías a su vez se subdividen en otras categorías como radares
de onda continua modulada en frecuencia (FM-CW), radares Doppler de onda
pulsada, etc.
Ya que la mayoría de los radares actualmente en uso son radares pulsados, nos
centraremos en el diagrama de bloques básico de un radar pulsado. Los restantes
tipos de radares son variaciones del esquema básico descrito en esta sección; estas
variaciones serán explicadas según sea necesario.
Las partes básicas de un radar pulsado se ilustran en el diagrama de bloques
mostrado en la siguiente figura. Usualmente, la misma antena es utilizada para
transmitir y recibir (radar monoestático).
Antena /
Controlador de Antena
Sincronizador
Indicador
Modulador
Transmisor
Receptor Superheterodino
Diplexor
Amplificador
RF
Oscilador
Local
Amplificador
Video
Detector
Amplificador
FI
Mezclador
OL
Figura 3: Diagrama de bloques básico de un radar.
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a) Sincronizador
El sincronizador es el corazón de un radar pulsado y genera pulsos de sincronismo a
una frecuencia específica denominada frecuencia de repetición de pulsos (PRF –
Pulse Repetition Frequency). El sincronizador asegura que todos los circuitos internos
del radar operan con la misma referencia de tiempos, y que el intervalo entre pulsos
tiene la duración apropiada. La función específica del sincronizador es generar una
señal de sincronismo utilizada para iniciar la transmisión de un nuevo pulso de RF y
disparar el circuito de barrido del indicador. El sincronizador tiene, por lo tanto, dos
salidas, una hacia el modulador y otra hacia el indicador o display.
b) Modulador
El modulador, disparado por los pulsos de sincronismo, produce pulsos de salida de la
forma y duración requeridas hacia el transmisor. El modulador controla la duración de
cada pulso (PW – Pulse Width).
c) Transmisor
El transmisor es básicamente un oscilador o un amplificador que produce una salida
de RF durante la duración del pulso proporcionado por el modulador, con la potencia
suficiente, y lo envía al diplexor. Existen una variedad de dispositivos que se utilizan
como osciladores/amplificadores en los sistemas radar, como por ejemplo magnetrón,
klistrón, tubo de onda progresiva (TWT), amplificador de campo cruzado (CFA) o
dispositivo de estado sólido.
d) Diplexor
El diplexor, que permite que una sola antena sea compartida tanto para transmisión
como para recepción (radares monoestáticos), es responsable de canalizar la
potencia transmitida hacia la antena y la energía retornada hacia el receptor. Durante
la transmisión, el diplexor bloquea el paso hacia el receptor de la señal transmitida de
alta potencia. Esto permite proteger los elementos más sensibles del receptor.
Después de la transmisión, el diplexor conecta la antena al receptor bloqueando el
paso de señal hacia el transmisor para que toda la energía disponible retornada sea
captada por el receptor.
e) Antena
La potencia transmitida es radiada al espacio a través de una antena direccional de
alta ganancia que concentra la energía en un estrecho haz. Las características de la
antena del radar están directamente relacionadas con la frecuencia de operación y
con el uso para el cual esté destinado.
La antena está conectada al diplexor mediante un cable coaxial o una guía de onda.
La mayoría de las antenas utilizadas en aplicaciones de radar son variaciones de la
antena de reflector parabólico. Estas antenas están constituidas por un alimentador y
un plato parabólico. El alimentador de la antena radia las ondas de radio hacia el plato
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FUNDAMENTOS DE RADAR
parabólico. El plato refleja las ondas en forma de un estrecho haz que es paralelo al
eje de la parábola. El haz estrecho y direccional no solo concentra la energía sobre el
blanco sino que permite medir la dirección al mismo. En recepción, la antena recoge la
energía contenida en la señal retornada y la entrega al diplexor. La forma y el tamaño
de la antena dependen de su uso y de la frecuencia de trabajo. El diseño de la antena
determina su directividad y su ganancia.
Las antenas de radar tienen que ser muy directivas; es decir, tienen que generar un
haz bastante estrecho. Como la anchura del haz es directamente proporcional a la
longitud de onda de la radiación e inversamente proporcional al diámetro de la antena,
y dado que no resulta viable utilizar antenas grandes en las unidades móviles de
radar, surgió la necesidad de construir el radar de microondas. Otras ventajas de los
radares de microondas son su menor vulnerabilidad a las medidas preventivas del
enemigo, tales como las perturbaciones, y la mayor resolución de los blancos.
El movimiento requerido del haz del radar se consigue imprimiendo un movimiento
giratorio denominado barrido. El barrido puede ser mecánico (que consiste en hacer
girar mecánicamente la antena para ir apuntando hacia todo el área de exploración) o
electrónico (mediante el uso de un array de antenas en el que la dirección del haz
puede ser controlado variando la fase de la señal en cada uno de los elementos del
array).
Figura 4: Antena parabólica de un radar.
f) Controlador de Antena
El controlador de antena posiciona la antena con los ángulos de acimut y de elevación
deseados.
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g) Receptor
La función del receptor es detectar las señales deseadas en presencia de ruido,
interferencias o clutter1. El receptor procesa la energía retornada y envía la señal al
indicador o display. El receptor radar usualmente es un receptor superheterodino. La
señal recibida pasa a través de un amplificador de RF en donde es amplificada
(muchos receptores de microondas no tienen amplificador de RF sino que el
mezclador constituye la primera etapa). La señal de RF es introducida en el
demodulador en donde el mezclador y el oscilador local convierten la señal de RF a
una frecuencia intermedia (FI). Combinando la señal de RF con la frecuencia
generada por el oscilador local (OL) se obtiene la FI. La señal FI entra en el
amplificador FI en donde es nuevamente amplificada pasando posteriormente al
detector. El detector convierte la señal a banda base resultando en una señal de
pulsos (video). La señal de pulsos entonces pasa al amplificador de video. La señal de
pulsos amplificada es entonces visualizada en el indicador (usualmente PPI).
Cuando se emplea un procesado Doppler, como ocurre en radares CW, MTI o radares
pulsados Doppler, el detector compara el desplazamiento Doppler de la frecuencia
recibida con una señal de referencia a la frecuencia transmitida. Adicionalmente,
puede haber filtros que rechazan el clutter estacionario (sin desplazamiento de
frecuencia) y dejan pasar las señales desplazadas en frecuencia de los blancos
móviles (radar MTI).
h) Indicador
El indicador visualiza la señal procesada en una variedad de formatos sobre un
dispositivo de visualización (por ejemplo, una pantalla CRT). El formato particular
utilizado depende de cual sea la información deseada. Independientemente del
formato usado, los pulsos de sincronismo inician el ciclo de visualización y la señal
procesada es representada sobre la pantalla.
La siguiente tabla contiene una descripción de los formatos habitualmente utilizados.
Tipo
Descripción
A
Visualiza la amplitud de la señal recibida en función del tiempo. Es el
más antiguo de todos los formatos de presentación.
La pantalla para este formato utiliza un generador de tensión en diente
de sierra conectado al eje X para barrer la pantalla a una velocidad fija.
El inicio del barrido se hace coincidir con el inicio de la transmisión de
un nuevo pulso, y la velocidad del barrido se establece para que llegue
al extremo de la pantalla al final del máximo tiempo de retorno del
pulso. Cualquier señal reflejada se amplifica y se envía directamente al
eje Y, desplazando el haz hacia arriba.
1
Clutter es el término empleado para referirse a los ecos indeseados en sistemas radar. Estos ecos son
tipicamente producidos por el propio terreno, mar, lluvia, chaff, turbulencias atmosféricas, etc, y pueden
causar una degradación de las prestaciones del radar.
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Tipo
Descripción
B
Visualiza el rango y el acimut.
C
PPI
Este formato presenta un diagrama en coordenadas cartesianas. El eje
Y usualmente representa el rango y el eje X el acimut. La traza realiza
un barrido de lado a lado y los blancos aparecen como puntos de
intensidad modulada. Esta forma de visualización es la más utilizada
en los radares de control de tiro.
Visualiza la elevación y el azimuth.
Este formato presenta un diagrama de coordenadas cartesianas. El eje
Y usualmente representa la elevación relativa y el eje X el acimut
relativo. Los blancos aparecen como puntos de intensidad modulada.
Es utilizado por ejemplo en los aviones de interceptación.
Visualiza el rango y el acimut de los blancos. Los blancos aparecen
como puntos de intensidad modulada.
El indicador de posición PPI (―Plan Position Indication‖) es el formato
de presentación más comúnmente utilizado. Presenta un diagrama en
coordenadas polares del área que rodea a la plataforma radar. La
antena del radar es por lo general representada en el centro de la
pantalla, por lo que las distancias a ella se representan como círculos
concéntricos. Conforme la antena del radar gira, una traza radial gira al
unísono sobre el punto central, indicando la dirección de apuntamiento
de la antena y, por lo tanto, la dirección de los blancos detectados.
Tabla 1 – Formatos de visualización comúnmente utilizados
Figura 5: Display PPI
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FUNDAMENTOS DE RADAR
2.03.- PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UN RADAR
Todos los sistemas radar poseen ciertas características o parámetros que les
distinguen de otros radares, y que permiten identificar su tipo y por lo tanto su posible
uso o función. Algunas características hacen referencia a parámetros que pueden ser
medidos, otras son descriptivas del entorno en el que opera el radar o de la función
que desempeña.
Los siguientes parámetros técnicos permiten caracterizar e identificar un sistema
radar: frecuencia de operación, frecuencia de repetición de pulsos (PRF), intervalo de
repetición de pulsos (PRI), ancho de pulso (PW), tipo de exploración, tasa/periodo de
exploración, tipo de plataforma, tipo de modulación, polarización, ancho de haz y
diagrama de radiación. Nótese que algunos parámetros (PRF, PRI, PW) solo son
aplicables a radares pulsados.
a) Frecuencia de operación
La frecuencia de operación es un parámetro fundamental que controla muchas de las
capacidades de un sistema radar. La frecuencia determina características básicas del
radar como: el alcance máximo, el uso del radar, el tamaño de los componentes, la
antena y las características de propagación de la señal.
La frecuencia de un radar habitualmente se expresa en megahercios (MHz) o
gigahercios (GHz). Determinar la frecuencia en la que opera un determinado radar
permite estimar inmediatamente el tipo y el uso del mismo. Como regla general, las
frecuencias más bajas son utilizadas por los radares de alerta temprana, y las más
altas por radares de seguimiento y control de misiles, radares de control de tiro,
radares de navegación o de búsqueda de superficie, radares de adquisición de
blancos y, en general, por radares de precisión.
La frecuencia es un factor que limita el alcance máximo de un radar debido a que las
altas frecuencias son rápidamente atenuadas por la atmósfera. Por este motivo, los
radares de largo alcance suelen operar en frecuencias más bajas. La frecuencia de un
radar también determina el tamaño físico de la antena. En general podemos
establecer las siguientes suposiciones:

Las frecuencias altas son originadas por antenas pequeñas y son utilizadas por
radares de corto alcance.

Las frecuencias bajas son originadas por antenas grandes y son utilizadas por
radares de largo alcance.
La frecuencia de trabajo y el correspondiente tamaño de antena son un factor clave en
lo que respecta a los requisitos de instalación. Por ejemplo, hay muy pocos radares
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FUNDAMENTOS DE RADAR
aero-embarcados que operen en frecuencias por debajo de 3000 MHz debido a que la
antena sería demasiado grande para la mayoría de los aviones.
Un radar puede operar en una de las siguientes bandas de frecuencias: HF (3–30
MHz), VHF (30–300 MHz), UHF (300–1000 MHz), L (1–2 GHz), S (2–4 GHz), C (4–8
GHz), X (8–12 GHz), Ku (12–18 GHz), K (18–27 GHz), Ka (27–40 GHz) y banda de
ondas milimétricas (40–300 GHz).
b) Frecuencia de repetición de pulsos (PRF)
La frecuencia de repetición de pulsos (PRF) de un sistema radar es el número de
pulsos generados en un segundo, y medido en pulsos por segundo (pps) o hercios
(Hz).
Una vez que un radar emite un pulso, debe esperar durante el tiempo suficiente para
que retorne un posible eco y sea detectado antes de que el siguiente pulso pueda ser
transmitido. Por lo tanto, la distancia más grande en la que se espera que pueda
haber posibles blancos determina el ritmo de los pulsos que se transmiten. Si la PRF
es demasiado alta, los ecos de un blanco correspondientes a un pulso transmitido
podrían llegar después de la transmisión del siguiente pulso y se produciría
ambigüedad en la determinación del rango.
Por lo tanto, la frecuencia de repetición de pulsos (PRF) determina el máximo rango
operativo del radar antes de que se empiece a producir ambigüedad en la
determinación del rango. Este rango se denomina Máximo Rango No Ambiguo del
radar (MUR – Maximum Unambiguous Range). La siguiente tabla muestra la relación
entre la PRF y el MUR del radar:
Baja
Media
Alta
PRF
menos de 350 pps
350 a 1000 pps
mas de 1000 pps
Máximo Rango no ambiguo
Largo
Medio
Corto
Tabla 2 – PRF vs. Máximo Rango no ambiguo
c) Intervalo de repetición de pulsos (PRI)
El intervalo de repetición de pulsos (PRI) es el inverso de la PRF. Es el tiempo entre
el comienzo de un pulso y el comienzo del siguiente. Por ejemplo, si 3 pulsos
uniformemente espaciados son generados en 0.003 segundos, entonces el PRI será
de 0.001 segundos. La PRF es la inversa del PRI y en este ejemplo sería de 1000
pps.
d) Ancho de pulso (PW)
Es la duración, normalmente medida en microsegundos (μs), de cada pulso
transmitido. El ancho de pulso de la señal transmitida determina la zona muerta, es
decir, la zona en la que el receptor está bloqueado. Mientras el transmisor del radar
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FUNDAMENTOS DE RADAR
está activo, se realiza un blanking (un bloqueo) de la entrada del receptor para evitar
que los amplificadores se saturen o sufran daños.
La potencia media de salida de un radar es proporcional a su ancho de pulso (PW).
Cuanto mayor es el PW, mayor es la potencia media transmitida y mayor es el alcance
máximo del radar.
Estrecho
Medio
Ancho
PW
menos de 1 μs
1 a 4 μs
mas de 4 μs
Alcance máximo del radar
Corto alcance
Medio alcance
Largo alcance
Tabla 3 – PW vs. Alcance máximo
e) Tipo de exploración
El barrido de la antena puede controlarse de forma mecánica o electrónica, y los tipos
de exploración más comunes son los siguientes: circular, sectorial, ortogonal, cónica,
raster, irregular o manual, palmer, helicoidal, espiral, etc.
El tipo de exploración (o barrido) empleado por un radar proporciona información
valiosa acerca del uso y función de ese radar. Con la aplicación de técnicas de
procesado adecuadas, es posible determinar el tipo de exploración y su duración.
f) Tasa de exploración / Periodo de exploración
La tasa de exploración es la velocidad angular con la que el haz de la antena barre el
área de exploración. Por lo general, la tasa de barrido se expresa en Hz o bien en
revoluciones por minuto (RPM). El período de exploración es el inverso de la tasa de
exploración y es el tiempo, normalmente medido en segundos, de un ciclo de
exploración completo. El uso particular para el que un radar ha sido diseñado
determina el tipo y la tasa de exploración utilizado. Por lo tanto, el tipo de exploración
y la tasa de exploración son parámetros que permiten identificar la función o propósito
de un radar.
La tasa de exploración determina la velocidad con la que el haz de RF se mueve
sobre el área de exploración. Cuanto más lenta es la velocidad de exploración, más
ecos consecutivos procedentes de un blanco pueden ser recibidos, mejorando la
capacidad de detección. Al aumentar el tiempo de iluminación de un blanco, la energía
dirigida hacia el objetivo también aumenta, y la probabilidad de detección se
incrementa. Sin embargo, una velocidad de exploración lenta implica un mayor tiempo
transcurrido entre dos observaciones consecutivas de un mismo blanco. Esto puede
resultar en que la determinación de la posición del blanco sea menos precisa.
g) Plataforma
La plataforma describe el entorno operativo normal de un radar. La siguiente tabla
muestra los tipos de plataformas más comunes:
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FUNDAMENTOS DE RADAR
Tipo de plataforma
Características
Terrestre Fija
La posición del emisor permanece fija y la
intensidad de la señal constante.
Terrestre Móvil
La posición del emisor y la intensidad de la
señal pueden variar al cabo de unos minutos.
Aérea
Asociada con aviones y misiles.
Caracterizada por cambios rápidos en la
posición del emisor y fluctuaciones en la
intensidad de señal.
Naval
La posición del emisor y la intensidad de la
señal pueden variar lentamente, de forma
similar a las plataformas terrestres móviles.
Espacial
Radares embarcados en satélites
Tabla 4 – Tipos de plataformas más comunes
h) Tipo de modulación
El tipo de modulación empleado por un emisor puede ser muy útil para identificar el
uso y propósito de un radar. En los radares pulsados, la portadora estará modulada
por una señal de pulsos. En los radares de onda continua, la modulación puede no ser
necesaria. Por lo tanto, un radar puede generar uno de los siguientes tipos de forma
de onda: onda continua sin modulación, onda continua modulada en frecuencia, onda
continua modulada en fase y onda pulsada.
La mayor parte de los radares utilizados en la actualidad son de onda pulsada, es
decir, la portadora está modulada por una señal de pulsos, y dependiendo de la
complejidad del sistema, se pueden aplicar diferentes técnicas de modulación.
Básicamente, en los radares de onda pulsada se utilizan dos tipos de modulación:
interpulso e intrapulso. Estos serán discutidos en detalle en posteriores capítulos.
i) Polarización
La polarización se refiere a la orientación de las ondas electromagnéticas. Existen
varios tipos de polarización: horizontal, vertical, circular o elíptica. A veces, la
polarización puede ser un parámetro engañoso debido a los cambios de polarización
que pueden ocurrir durante la propagación de la señal.
j) Ancho de Haz
El ancho de haz de la antena (BW - Beamwidth), también denominado ángulo de
apertura, es el ángulo, medido tanto en horizontal como en vertical, en el que la
ganancia de la antena es la mitad (3 dB inferior) que en la dirección de máxima
ganancia. Los radares con un haz ancho están normalmente asociados a funciones de
alerta temprana y de búsqueda aérea. Los radares con un haz estrecho están
normalmente asociados a funciones de control de tiro, guiado de armas, navegación y
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FUNDAMENTOS DE RADAR
búsqueda de superficie. La frecuencia del radar y el tamaño y la forma de la antena
determinan el ancho del haz.
k) Diagrama de radiación
Además del haz principal o lóbulo principal, todas las antenas poseen, en cierto grado,
muchos pequeños lobulos. Estos lóbulos se denominan lóbulos menores o
secundarios. Estos lóbulos secundarios pueden causar la recepción de señales
débiles del radar cuando la antena no está apuntando directamente hacia un blanco.
En el diseño de un radar, la selección del diagrama de radiación de la antena que se
utilizará depende de la precisión angular y del volumen de espacio a explorar. Cuanto
mayor sea la precisión angular requerida en cualquier plano, más estrecho tendrá que
ser el haz en dicho plano. Los sistemas radar que requieran una alta precisión tanto
en acimut como en elevación utilizarán un haz estrecho tanto en el plano horizontal
como vertical (haz simétrico). Los sistemas de radar que requieren información
precisa angular en un plano y amplia cobertura en el otro plano utilizarán un haz que
será estrecho en un plano y ancho en el otro (haz en forma de abanico). Por ejemplo,
los radares de búsqueda aérea tienen un haz que es ancho en el plano vertical para
tener una amplia cobertura vertical, mientras que los radares de medida de altura
usualmente tienen un haz que es estrecho en el plano vertical y ancho en el plano
horizontal.
Figura 6: Diagrama de radiación de una antena
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FUNDAMENTOS DE RADAR
2.04.- CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS RADAR
a) Según el número de antenas:

Radares Monoestáticos: se emplea una única antena para transmisión y
recepción.

Radares Biestáticos: transmisor y receptor están separados físicamente, por
lo que no comparten la misma antena.
Antes de la invención del diplexor, eran necesarias 2 antenas, una para
transmisión y otra para recepción. La separación del transmisor (Tx) y receptor
(Rx) es la diferencia más obvia entre radares monoestáticos y biestáticos.
Normalmente, cuando el Tx y el Rx están ubicados en el mismo lugar no se le
considera como biestático, aun cuando no compartan una misma antena. Los
efectos que son típicos en radares biestáticos empiezan a ser relevantes
cuando la separación entre Tx y Rx es lo suficientemente grande.
Una ventaja obvia de separar el receptor y el transmisor es que el receptor es
pasivo y es difícil localizarlo. Por lo tanto, el personal que está localizado en el
Rx está a salvo de misiles antirradar (ARM – Antirradiation Missiles). Además,
la separación del Rx hace que el sistema radar sea menos vulnerable a las
Contramedidas Electrónicas (ECM) ya que el Rx puede estar fuera del lóbulo
principal del perturbador radar que estará apuntando directamente hacia el
transmisor.

Radares Multiestáticos: combina la información recibida por varias antenas
receptoras.
b) Según el tipo de blanco:

Radar primario. Es un sistema que identifica objetos detectando las
reflexiones que se producen en la superficie del objeto de las señales de
radiofrecuencia emitidas por el radar.
No es necesaria ninguna colaboración por parte del blanco. El blanco puede ser
pasivo, y limitarse a reflejar la onda electromagnética incidente. Por lo tanto, la
principal ventaja de un radar primario es que funciona con independencia del
tipo de blanco.

Radar secundario. El radar secundario es un sistema que permite la
identificación y seguimiento de blancos específicos, generalmente aeronaves.
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FUNDAMENTOS DE RADAR
Requiere la colaboración por parte del blanco. El radar envía un mensaje de
interrogación al blanco. El blanco es activo y dispone de un transpondedor que
recibe la interrogación del radar y genera un mensaje de respuesta.
El campo de uso más frecuente de los radares secundarios es el control del
tráfico aéreo. En el contexto civil se conoce como radar secundario de vigilancia
(Secondary Surveillance Radar, SSR) mientras que en el contexto militar se
denomina identificación selectiva (SIF – Selective Identification Feature). El otro
campo de uso son los sistemas de defensa aérea, en donde los radares
secundarios se utilizan para obtener la identificación de aeronaves
amigas/enemigas. Este sistema de identificación se denomina IFF
(Identification Friend or Foe).
c) Según la forma de onda:

Radar
de
onda
continúa
sin
modulación
(CW):
transmite
ininterrumpidamente una señal de amplitud y frecuencia constantes. Estos
radares están especializados en medir velocidades. La distancia no puede ser
medida con este tipo de radares. Los radares de tráfico suelen ser de este tipo
y detectan la velocidad de los vehículos gracias al Efecto Doppler.

Radar de onda continúa con modulación (CW-FM, CW-PM): se le añade a la
señal transmitida una modulación de fase o frecuencia para poder determinar
cuando se transmitió la señal correspondiente a un eco (permite, por lo tanto,
estimar distancias. Estos radares proporcionan una medida continuamente
disponible, ya que no existen intervalos de espera. Son utilizados allí donde la
distancia a medir no es demasiado grande y es necesaria una medida continua
(por ejemplo, para medir la altitud –radioaltímetro- en un avión o en radares
meteorológicos).

Radar de onda pulsada: es el tipo más habitual. Se transmite periódicamente
un pulso de radiofrecuencia de alta potencia, que puede estar modulado o no.
Después de transmitir un pulso, permanece a la escucha durante un intervalo
de tiempo en el que los posibles ecos pueden ser recibidos. Si aparecen ecos
de pulsos anteriores al último transmitido, se interpretarán como pertenecientes
a este último, de modo que aparecerán trazas de blancos inexistentes. La
distancia al objeto puede ser medida a partir del tiempo de propagación (ida y
vuelta) de la señal electromagnética.
d) Según el tipo de apertura de la antena:

Radar de apertura real (RAR – Real Aperture Radar): Cuando emplean la
longitud física o real de la antena para controlar el ángulo de apertura del haz
de iluminación y, con ello, la resolución azimutal, se denominan sistemas radar
de apertura real o radares no coherentes.
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FUNDAMENTOS DE RADAR

Radar de apertura sintética (SAR – Synthetic Aperture Radar): Se puede
simular electrónicamente una antena de gran longitud aparente (hasta de varios
Km) usando una antena física de igual o menor longitud que las usadas en los
sistemas de apertura real. (sistemas radar de apertura sintética o radares
coherentes.)
e) Según su finalidad:
Los radares pueden clasificarse atendiendo al uso para el que estén destinados. Esto
condiciona en gran medida los parámetros de diseño del radar. Del análisis de los
parámetros técnicos de la señal radar podemos deducir cuál es su posible uso, y por
lo tanto, el grado de peligrosidad. Atendiendo al uso al que está destinado, podemos
establecer la clasificación que aparece en la siguiente tabla:
Radares de
Vigilancia y
Búsqueda
Radares de Alerta Temprana
Radares de Alerta Temprana de
Misiles Balísticos
Radares de Vigilancia
Radares Embarcados de Alerta
Aérea (2-D y 3-D)
Temprana
Radares de Control de
Interceptación
Radares Sobre el Horizonte
Radares de Adquisición de blancos
Radar de Superficie
Radar de Vigilancia Costera
Radares de Búsqueda de
Superficie
Radar de Vigilancia Portuaria
Radar de Guerra Antisubmarina
Radares de Medida de Altura
Radares de
Amenazas
Radares
Radares
Radares
Radares
de Seguimiento.
de control de tiro
Antimisiles
de interceptación embarcados
Radares de Guiado
Radares de Guiado de Misiles
de Misiles
Radares de vigilancia de campo de batalla
Radares Antimortero/Antibatería
Radares de búsqueda lateral
Radares de Campo
(SLAR)
de Batalla y
Radares de detección
Radares de Apertura Sintética
Reconocimiento
remota y reconocimiento
(SAR)
aéreo
Radares de Vigilancia Perimetral
(PSR)
Radares de
Control y Gestión
de Tráfico Aéreo
Ayudas de
Radares
Radares
Radares
Radares
Radares
Radares
de Control En Ruta
de Vigilancia Aérea de Aeropuertos
de aproximación de precisión
de Superficie
meteorológicos específicos para tráfico aéreo
meteorológicos embarcados
Radares de Navegación
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FUNDAMENTOS DE RADAR
Navegación
Radares
Especiales
Radares IFF
Radiobalizas
Altímetros radar
Radar de Seguimiento del Terreno
Radares de Predicción meteorológica
Radares de penetración en el terreno (GPR)
Radares de medida de velocidad
Radares de Identificación Amigo-Enemigo (IFF)
Tabla 5 – Clasificación de los radares según su finalidad
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FUNDAMENTOS DE RADAR
2.05.- MÉTODOS DE TRANSMISIÓN: ONDA CW Y ONDA PULSADA
Según el tipo de onda generada, existen dos tipos de radares: de onda continua (CW)
y de onda pulsada. Los radares de onda continua pueden tener modulación o no. Los
radares de onda pulsada son extensamente utilizados en aplicaciones militares.
a) Radares de Onda Continua (CW)
Los radares de onda continua sin modulación transmiten continuamente una señal de
amplitud y frecuencia constantes. Estos radares están especializados en medir
velocidades. La distancia no puede ser determinada con este tipo de radares. Uno de
los usos del radar CW más conocido es el de los radares de tráfico.
Los radares CW se basan en el efecto Doppler. Cuando un radar transmite una onda
de una cierta frecuencia (fo), la onda reflejada que retorna hacia el receptor puede
estar desplazada en frecuencia una cierta cantidad (+/- fa). Este desplazamiento de la
frecuencia recibida está causado por la reflexión de la señal sobre un blanco en
movimiento. Este fenómeno es conocido como efecto Doppler. La diferencia entre la
frecuencia de la onda reflejada y la onda transmitida se denomina frecuencia Doppler
e indica la presencia y la velocidad de un blanco móvil.
Las principales desventajas de los radares CW son que la distancia al blanco no
puede ser determinada, no pueden diferenciar entre objetos que se encuentren en la
misma dirección (vista desde la posición del radar) y que se muevan a la misma
velocidad, no pueden manejar múltiples blancos. Además, no pueden localizar objetos
estacionarios (fijos) o que se muevan a baja velocidad, cosa que un radar pulsado si
puede hacer.
Cuando la frecuencia Doppler es
Positiva (+)
(La frecuencia recibida es mayor que la
frecuencia transmitida)
Negativa (-)
(La frecuencia recibida es menor que la
frecuencia transmitida)
Entonces el blanco se esta moviendo
Aproximándose hacia el radar
Alejándose del radar
Tabla 6 – Desplazamiento Doppler
Un ejemplo del efecto Doppler (para el caso de las ondas acústicas) es el tono
cambiante del silbato de un tren aproximándose. Cuando el tren se aproxima, se
escucha un incremento en el tono (incremento en la frecuencia); cuando el tren se
aleja, se escucha una disminución en el tono (disminución en la frecuencia).
Ya que la frecuencia Doppler no esta relacionada directamente con la distancia al
blanco, es necesario otro procedimiento diferente para determinar la distancia con un
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FUNDAMENTOS DE RADAR
radar CW. Usando dos transmisores separados que operen a dos frecuencias
diferentes (f1 y f2), se puede determinar la distancia midiendo la diferencia de fase
relativa entre las dos frecuencias Doppler. En ese sistema, se utiliza un mezclador
para combinar las dos frecuencias transmitidas y separar las dos frecuencias
recibidas. El uso del mezclador permite el uso de una sola antena para transmitir y
recibir. Alternativamente, en vez de usar dos frecuencias transmitidas, se puede
obtener la distancia barriendo la frecuencia transmitida uniformente -como se explica
en el apartado b)- para cubrir el rango de frecuencias de f 1 a f2. La diferencia entre la
frecuencia de las señales transmitida y recibida es función del rango. En este tipo de
radares CW, se puede medir tanto la velocidad como el rango.
b) Radares de Onda Continua modulada en frecuencia (FM-CW)
Los radares de onda continúa con modulación (CW-FM, CW-PM) le añaden a la señal
transmitida una modulación de fase o de frecuencia para poder determinar cuando se
transmitió la señal correspondiente a un eco; permiten, por lo tanto, estimar distancias.
Estos radares proporcionan una medida continuamente disponible, ya que no existen
intervalos de espera. Son utilizados allí donde la distancia a medir no es demasiado
grande y es necesario una medida continua (por ejemplo, para medir la altitud –
radioaltímetro– en un avión o en radares meteorológicos).
Para que un radar CW pueda medir la distancia al blanco, es necesario establecer
algún tipo de marca temporal que permita medir el tiempo transcurrido entre la
transmisión y la recepción de la señal. Una técnica ampliamente usada es modular la
frecuencia de la portadora. La referencia de tiempos es proporcionada por las
variaciones en la frecuencia transmitida. En un radar FM-CW, la frecuencia transmitida
varía periódicamente como una función conocida del tiempo. En la siguiente figura se
muestar una modulación triangular (un ejemplo de modulación periódica). Otras
formas de modulación periódica son la sinusoidal y en diente de sierra.
Figura 7: FM-CW con modulación triangular
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FUNDAMENTOS DE RADAR
En el receptor, la señal retornada es mezclada con una porción de la señal transmitida
produciendo una frecuencia de batido2. Si no hay desplazamiento Doppler (blanco
estacionario), la frecuencia de batido es proporcional a la distancia al blanco. Después
de ser amplificada, la frecuencia de batido es introducida en un analizador de
frecuencia para determinar el rango. Si el blanco se está moviendo, una frecuencia
Doppler se superpondrá a la frecuencia de batido y un rango erróneo será medido.
Para determinar la verdadera frecuencia de batido y por lo tanto el verdadero rango, la
frecuencia Doppler debe ser tenida en cuenta.
Cuando más de un blanco está dentro de la línea de visión del radar, la salida del
mezclador contendrá más de una frecuencia. Si el sistema es lineal, habrá una
frecuencia correspondiente a cada blanco. Para determinar los rangos a cada blanco
individual, las frecuencias de salida deben separadas entre sí. Esto puede realizarse
con filtros o con otros dispositivos, lo que complica el diseño del radar. Si el sistema
es no lineal, el problema de resolver blancos y medir el rango a cada uno de ellos se
complica todavía más. El radar FM-CW es fundamentalmente utilizado como altímetro,
una aplicación para la que hay un único blanco a detectar, la superficie de la Tierra.
c) Radares Pulsados
Los radares de onda pulsada transmiten periódicamente un pulso de radiofrecuencia
de alta potencia. Después de transmitir un pulso, permanece a la escucha durante un
intervalo de tiempo en el que los posibles ecos pueden ser recibidos. El tiempo
transcurrido entre la emisión del pulso transmitido y la recepción del pulso reflejado
permite deducir la distancia a la que se encuentra el objeto. Los pulsos son de corta
duración y están separados entre sí. El propósito es no enviar un nuevo pulso hasta
que haya llegado el eco del anterior. Por tanto, entre dos pulsos habrá un intervalo de
tiempo tanto mayor cuanto más alejado esté el punto máximo esperado del alcance
del radar.
Figura 8: Señal transmitida en un radar de pulsos.
2
Frecuencia de batido (Beat frequency): El término se extiende a dispositivos en los que dos entradas
sinusoidales se combinan para producir una salida de frecuencia distinta, por ejemplo, en los
cambiadores de frecuencia y mezcladores. Es la obtenida cuando se combinan dos frecuencias
diferentes. La frecuencia de batido equivale a la suma o la diferencia de las frecuencias originales.
Pág. 24
FUNDAMENTOS DE RADAR
La mayoría de los radares actualmente en uso son radares pulsados. Aquí se incluyen
los radares pulsados convencionales, los radares Doppler pulsados y los radares
indicadores de blancos en movimiento (MTI – Moving Target Indicador).
c.1) Radar Pulsado Convencional
Los radares pulsados más simples consisten en un generador de pulsos, un
transmisor, un receptor, una antena, un dispositivo de presentación y un circuito de
sincronización. El receptor y el transmisor estan acoplados a la antena a través de un
diplexor. Ya que la antena es compartida, el radar no puede recibir el eco de un
blanco durante la transmisión de un pulso. Los radares pulsados convencionales
proporcionan la siguiente información:



Presencia de un blanco
Distancia al blanco
Dirección al blanco
c.2) Radar Doppler Pulsado
Un radar Doppler pulsado determina la velocidad de blancos móviles midiendo el
desplazamiento de frecuencia en la señal retornada. El radar Doppler pulsado
contiene los mismos componentes que el radar pulsado convencional añadiendo un
oscilador CW. De la misma manera que el radar convencional, el radar Doppler puede
determinar la presencia de un blanco, asi como el rango y la dirección al blanco.
Además, con la ayuda del oscilador CW, se puede calcular la velocidad del blanco.
La velocidad del blanco es determinada comparando la frecuencia de la señal
retornada con la señal transmitida. Sin embargo, cuando la velocidad del blanco causa
una frecuencia Doppler igual a un múltiplo de la PRF, el radar no puede resolver la
ambigüedad. Estas velocidades se denominan velocidades ciegas. Para evitar este
problema, el radar Doppler tiene una PRF alta que evita las velocidades ciegas, pero
por otro lado una PRF alta puede causar ambigüedad en la determinación de la
distancia al blanco.
Al utilizar una PRF alta se aumenta el número de ecos (―hits per scan‖) que se reciben
de un determinado blanco en cada barrido de la antena del radar. Esto aumenta la
sensibilidad del radar. Los radares pulsados Doppler son habitualmente utilizados en
radares de interceptación embarcados, cabezas buscadoras de misiles y radares de
control de tiro.
c.3) Radar Pulsado MTI (Moving Target Indicator)
Un radar MTI distingue los ecos de los blancos móviles de los ecos producidos por el
terreno u otros obstáculos estáticos (clutter) por el efecto Doppler. Solo los ecos
recibidos con un desplazamiento en frecuencia son visualizados.
La principal diferencia entre un radar pulsado Doppler y un radar MTI radica en el tipo
de información deseada. La información deseada de un radar pulsado Doppler es la
Pág. 25
FUNDAMENTOS DE RADAR
velocidad del blanco. Las PRFs son seleccionadas para evitar tener velocidades
ciegas cerca de la velocidad esperada del blanco.
Para radares MTI, la información que se desea es la detección y determinación del
rango del blanco incluso con la presencia de un clutter de fondo. En el radar MTI, el
PRF se toma lo suficientemente bajo para proporcionar rangos no ambigüos mucho
mayores que en un radar pulsado Doppler a costa de tener velocidades ciegas y una
medida de la frecuencia que es ambigüa. Los radares MTI, por lo tanto, detectan
blancos móviles pero no miden la velocidad del blanco. Los radares MTI son utilizados
habitualmente como radares de vigilancia aérea.
Por otro lado, al utilizar una PRF baja se reduce el número de ecos (―hits per scan‖)
que se reciben de un determinado blanco en cada barrido de la antena del radar. Esto
reduce la sensibilidad del radar.
Pág. 26
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.06.- USOS Y APLICACIONES DEL RADAR
Los sistemas radar son diseñados para realizar una función específica: búsqueda,
adquisición, seguimiento, guiado de misiles, etc. Nótese que además del propósito o
función, un radar debe ser diseñado para reunir otras limitaciones que no están
necesariamente relacionadas con su función. Algunas de estas limitaciones son el
tamaño, el peso, los requisitos de potencia, la banda de frecuencias utilizada y los
tipos de plataformas sobre las que se instalará. Así, por ejemplo, un moderno buque
de guerra incorpora varios tipos de radares adaptados para cumplir una función
específica.
Los radares pueden ser agrupados según su función. Esto condiciona en gran medida
los parámetros de diseño del radar. Del análisis de los parámetros técnicos de la señal
radar podemos deducir cuál es su posible uso. Las siguientes secciones cubren un
amplio abanico de las aplicaciones radar más frecuentemente utilizadas.
a) RADARES DE VIGILANCIA Y BUSQUEDA (SURVEILLANCE & SEARCH)
a.1) Radares de Vigilancia Aérea
Estos radares se utilizan para detectar amenazas aéreas a muy larga distancia y
determinar el rango y la dirección en un área relativamente grande. El máximo alcance
puede exceder las 300 millas -aproximadamente unos 500 km- y tienen un ángulo de
cobertura de 360º, pero proporcionan una baja precisión. Esto contrasta con los
radares de seguimiento, que tienen un alcance más corto pero una precisión mucho
mayor. Se utilizan fundamentalmente para la vigilancia del espacio aéreo.
Los radares de vigilancia aérea típicamente usan bajas frecuencias para permitir
transmisiones a larga distancia con una mínima atenuación. Se utiliza un PW ancho y
una potencia de pico alta para permitir detectar pequeños objetos a distancias más
grandes. Una PRF baja proporciona mayores alcances máximos. Se utiliza un ángulo
de apertura vertical de la antena ancho para asegurar la detección de objetos desde la
superficie hasta altitudes relativamente altas. Además, en el caso de que estos
radares vayan instalados en una plataforma móvil (por ejemplo, un barco), un ángulo
de apertura vertical ancho permite compensar los movimientos de balanceo y
cabeceo. Un ángulo de apertura horizontal medio proporciona la suficiente precisión
en la determinación de la dirección.
Los radares de vigilancia aérea típicamente utilizan un barrido circular, sectorial o
electrónico. El radar de vigilancia aérea puede ser capaz de proporcionar dos
dimensiones (2D), la dirección y el rango; o tres dimensiones (3D), la dirección, el
rango y la elevación. Otras características del radar de vigilancia son: baja tasa de
exploración, un gran volumen de exploración y alta potencia de transmisión. Ejemplos
de radares de vigilancia aérea son: radar de alerta temprana (EW), radar de alerta
temprana de misiles balísticos (BMEW), radar embarcado de alerta temprana (AEW),
radar de Control de Interceptación (GCI) y radar sobre el horizonte (OTH).
Pág. 27
FUNDAMENTOS DE RADAR
Figura 9: Radar de búsqueda aérea 2D
Figura 10: Radar de búsqueda aérea 3D
a.1.1) Radar de Alerta Temprana (EW – Early Warning)
Los radares de vigilancia aérea son utilizados como dispositivos de alerta temprana
porque son capaces de detectar aviones o misiles enemigos desde una gran
distancia. La función primaria del radar de alerta temprana es alertar a las fuerzas
defensivas de la presencia o aproximación de blancos tan pronto como sea posible.
En caso de un ataque, la detección temprana de la amenaza es vital para preparar los
sistemas de defensa antiaéreos (artillería antiaérea, misiles SAM, etc). La información
proporcionada por los radares de alerta temprana puede ser pasada a los radares de
seguimiento que controlan los sistemas de defensa antiaérea.
Las características operacionales críticas en un radar EW son el rango máximo y la
potencia. También, un radar EW debería determinar la posición del blanco con un
margen de error razonable. Por lo tanto, los radares EW son diseñados con una
potencia de transmisión alta, ángulo de apertura de la antena relativamente ancho,
PW ancho y PRF baja. Ya que la posición de un blanco que se encuentra muy alejado
no necesita ser actualizada con gran frecuencia, se utiliza un barrido circular
relativamente lento. De hecho, este barrido lento permite que un gran número de
pulsos consecutivos iluminen el blanco, mejorando la probabilidad de detección a
grandes distancias. La naturaleza del terreno también es importante. En zonas
montañosas, la ubicación del radar debe ser cuidadosamente seleccionada para
obtener la máxima zona de cobertura. Ya que las montañas pueden producir ―puntos
ciegos‖ o zonas sin cobertura, radares adicionales pueden ser necesarios para cubrir
esas zonas. Estos radares auxiliares estarían enlazados al radar principal mediante
enlaces de comunicaciones. El máximo rango operacional de un radar EW está
comprendido entre 400 y 800 kilómetros, pero puede ser extendido a distancias
extremadamente grandes. Los radares EW típicamente tienen los siguientes
parámetros:
 RF: 100-4000 MHz
Pág. 28
FUNDAMENTOS DE RADAR



PRF: 50-400 pulsos por segundo (pps)
PW: 1-14 µs
Barrido: lento (circular a 4-30 segundos por revolución)
a.1.2) Radar de Alerta Temprana de Misiles Balísticos (BMEW)
El radar EW de Misiles Balísticos (BMEW), es una subcategoría del radar EW y
detecta misiles balísticos en trayectoria media a distancias de 3000 a 15000 Km y a
altitudes de 1000 a 2000 km. El radar BMEW también monitoriza trayectorias de
satélites. Los radares BMEW típicamente tienen los siguientes parámetros:
 RF: 200-500 MHz
 PRF: CW-50 pps
 PW: 100-600 µs
 Barrido: electrónico
a.1.3) Radares Embarcados de Alerta Temprana (AEW – Airborne Early Warning)
Son radares de alerta temprana embarcados en un avión y que están diseñados para
detectar a otros aviones. Pueden ser utilizados a grandes altitudes y permiten detectar
aeronaves, tanto amigas como enemigas, a cientos de kilómetros. Pueden ser
utilizados para operaciones aéreas ofensivas y defensivas.
a.1.4) Radares de Control de Interceptación (GCI – Ground Control Intercept)
El radar GCI proporciona información de posición de blancos para guiar a los aviones
defensivos hasta la posición adecuada para interceptar a los aviones atacantes. La
información necesaria para guiar a los aviones de interceptación es obtenida por el
radar y pasada a través de un enlace de comunicaciones via radio.
El radar de Control de Interceptación (GCI) es similar a, y puede funcionar, como un
radar EW; sin embargo, los parámetros del radar GCI tienen un alcance máximo más
corto. Los parámetros de los radares en esta categoría son generalmente
seleccionados para establecer un compromiso entre el alcance del radar y la precisión
del sistema de control. El alcance del radar GCI es típicamente de 200 a 400 Km. Los
radares GCI típicamente tienen los siguientes parámetros:
 RF: 100-4000 MHz
 PRF: 300-500 pps
 PW: 2-6 µs
 Barrido: circular o sectorial a menos de 20 SPR/SPS
a.1.5) Radares Sobre el Horizonte (OTH – Over The Horizon, o BTH – Beyond The
Horizon)
Estos radares están diseñados para detectar blancos a distancias extremadamente
grandes, típicamente hasta varios miles de kilómetros. Las ondas de radio tienden a
propagarse en línea recta. Debido a la curvatura de la Tierra, esta forma de
propagación de las ondas de radio limita el alcance de un radar a blancos que estén
por encima del horizonte. Por ejemplo, un radar montado sobre un mástil de 10 m de
Pág. 29
FUNDAMENTOS DE RADAR
altura tiene una distancia hasta el horizonte de aproximadamente 13 Km. Si el blanco
se encuentra a una cierta altitud sobre la superficie, el alcance del radar se
incrementará proporcionalmente, así un blanco que se encuentre a 10 m de altura
sobre la superficie terrestre podrá ser detectado por el mismo radar desde una
distancia de 26 Km.
En general, no resulta práctico construir radares con alcance de visión directa de más
de unos pocos cientos de kilómetros. El radar OTH fue desarrollado para superar este
problema. Los radares OTH usan varias técnicas para detectar blancos más allá del
horizonte, lo que les hace especialmente interesantes como radares de alerta
temprana. El método más común de construir un radar OTH es utilizar las capas de la
ionosfera para refractar3 las ondas de radio, permitiendo detectar y realizar el
seguimiento de blancos que se encuentren más alla del horizonte. El único rango de
frecuencias que exhibe regularmente este comportamiento es la banda HF (3 – 30
MHz).
Existen dos tipos de radares OTH:

Back scatter—Usa el mismo radar para transmitir y recibir. La señal es radiada
hacia la ionosfera en donde es refractada. El blanco es detectado cuando la
señal se refleja sobre él y es reradiada hacia la ionosfera en donde es de nuevo
refractada hacia la antena del radar.

Forward scatter—Usa un transmisor y un receptor que están físicamente
separados. La señal es radiada hacia la ionosfera donde es refractada. El
blanco es detectado cuando la señal se refleja sobre él y es reradiada hacia la
antena del receptor.
Los radares OTH típicamente tienen los siguientes parámetros:
 RF: 3-40 MHz
 PRF: CW-180 pps
 PW: 160-21000 µs
 Barrido: irregular
3
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a
otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos
medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de
velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la
velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su
velocidad en el medio de que se trate. El fenómeno de la refracción es un fenómeno que se observa en
todo tipo de ondas. En el caso de las ondas de radio, la refracción es especialmente importante en la
ionosfera, en la que se producen una serie continua de refracciones que permiten a las ondas de radio
viajar de un punto del planeta a otro.
Pág. 30
FUNDAMENTOS DE RADAR
a.2) Radares de Adquisición de blancos (TA – Target Acquisition)
Los radares de adquisición cubren distancias cortas y medias y sirven como
indicadores de posición para otros radares. Estos radares tienen un alcance más
pequeño pero una mayor precisión que los radares de búsqueda, y su función más
habitual es detectar blancos aéreos bien mediante una búsqueda independiente bien
en la dirección indicada por el radar de búsqueda, y transferir estos blancos a los
radares de seguimiento.
La funcion de adquisición usualmente se produce como continuación al modo de
búsqueda después de que un blanco ha sido detectado. El radar de adquisición toma
un blanco específico y realiza medidas finas del rango, acimut, elevación y velocidad
del blanco. El radar de adquisición de blancos generalmente tiene un rango
operacional de 100 a 400 km y una resolución en azimut de 0.1º. Otras características
incluyen: una tasa de exploración del blanco más alta, un volumen de búsqueda más
pequeño, y una potencia de transmisión moderada. Los patrones de barrido típicos en
un radar de adquisición son circular, sectorial y raster. Otros patrones que pueden ser
utilizados son espiral, helicoidal, palmer y nodding, aunque estos son menos
utilizados.
a.3) Radares de Búsqueda de Superficie (SS – Surface Search)
Estos radares permiten detectar objetos sobre la superficie del mar o sobre la
superficie terrestre. Las funciones principales de los radares de búsqueda de
superficie son la detección y determinación de la distancia y dirección de los blancos
que estén en línea de vista (LOS - Line-of-sight) de la antena del radar sobre la
superficie del mar o de la superficie terrestre, o de los aviones que vuelen a baja
altitud, y realizando la búsqueda en un ángulo de 360º. El radar de búsqueda de
superficie es utilizado extensivamente como ayuda a la navegación en zonas
próximas a la costa o en condiciones meteorológicas desfavorables.
El máximo alcance de un radar de búsqueda de superficie está limitado
fundamentalmente por el horizonte. El uso de frecuencias más altas permite obtener la
máxima reflexión sobre superficies reflectantes de pequeña sección, tales como los
mástiles de buques o el periscopio de un submarino. Un PW estrecho permite un alto
grado de resolución en la determinación del rango, proporcionando una mayor
precisión. Una PRF alta permite obtener la máxima iluminación de los blancos.
Potencias de pico apropiadas permiten la detección de objetos pequeños. Un ángulo
de apertura vertical de la antena ancho, usualmente de 12° a 16°, permite compensar
los movimientos de balanceo y cabeceo del barco y detectar aviones a baja altitud,
mientras que un ángulo de apertura horizontal estrecho, aproximadamente 1.5°,
permite una buena precisión y resolución en la determinación de la dirección del
blanco. Los radares de búsqueda de superficie típicamente tienen los siguientes
parámetros:
 RF: 5450-5825 MHz
 PRF: 625-650 pps
 PW: 0.25 – 1.3 µs
 Barrido: circular y sectorial
Pág. 31
FUNDAMENTOS DE RADAR
a.3.1) Radares de Superficie
Engloban a los radares de superficie en aeropuertos y a los radares de superficie de
navegación marítima. Estos tipos de radares son descritos más adelante.
a.3.2) Radares de Vigilancia Costera
El radar de Vigilancia Costera (CS) proporciona información sobre el movimiento de
barcos y es utilizado por sistemas de defensa costera y sistemas de control de
movimiento de barcos.
a.3.3) Radares de Vigilancia Portuaria
Estos radares se utilizan para garantizar la seguridad de la navegación marítima en
zonas portuarias y para ayudar a coordinar las operaciones de los buques que entran
y salen del puerto.
a.3.4) Radares de Guerra Antisubmarina (ASW – AntiSubmarine Warfare)
El principal inconveniente es que los submarinos sólo pueden ser detectados por el
radar cuando se encuentran en la superficie o cerca de ella, dado que las ondas de
radio se atenúan rápidamente en el agua.
a.4) Radares de Medida de Altura (HF – Height Finder)
El radar de medida de altura es un tipo de radar 2D que mide la altitud y la distancia
de los blancos detectados, pero no su dirección. Estos sistemas habitualmente
complementan a los sistemas 2D que miden la distancia y la dirección (radar de
búsqueda), Por lo tanto, con dos radares 2D se puede obtener una localización 3D.
Sin embargo, los modernos radares 3D con capacidad para medir la altura del blanco
(además de la distancia y la dirección) han hecho que los radares de medida de altura
hayan quedado obsoletos.
Los radares de medida de altura usan un haz que es ancho en el plano horizontal y
estrecho en el plano vertical. Moviendo (o barriendo) este haz verticalmente, el radar
mide el ángulo de elevación y el rango de un blanco. El radar de medida de altura
puede realizar el barrido en elevación de forma mecánica moviendo físicamente el
alimentador o la antena entera, o posicionando eléctricamente el haz a través del uso
de desplazadores de fase electrónicos. El alcance de este radar está generalmente
comprendido entre 150 y 450 km y es capaz de medir un ángulo de elevación de entre
0º y 60º. Los radares de medida de altura típicamente tienen los siguientes
parámetros:
 RF: 2500-5500 MHz
 PRF: 100-900 pps
 PW: 1-4 µs
 Barrido: sectorial a 1-10 segundos por sector (SPS)
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FUNDAMENTOS DE RADAR
b) RADARES DE AMENAZAS
b.1) Radares de Seguimiento
Los radares de seguimiento son aquellos en los que una vez detectado un blanco, la
antena trata de seguir continuamente el movimiento del blanco. Por ejemplo, un radar
de defensa antiaérea está diseñado para seguir el objetivo a interceptar; normalmente
tienen un alcance menor pero mayor precisión que un radar de vigilancia, cuya función
normal es explorar el espacio aéreo para localizar posibles objetivos, y transferir estos
objetivos a los radares de seguimiento. La mayoría de los radares de seguimiento de
uso militar son también radares de control de tiro, por lo que ambas denominaciones
son, a menudo, intercambiables.
La función de seguimiento usualmente se produce como continuación al modo de
adquisición. El radar de seguimiento debe encontrar la posición del blanco antes de
iniciar el seguimiento. Algunos radares operan en modo adquisición a fin de localizar
el blanco antes de cambiar al modo de seguimiento. Aunque es posible utilizar un
único radar tanto para las funciones de adquisición y seguimiento, esto normalmente
se traduce en limitaciones operacionales. Mientras el radar se utiliza para el
seguimiento, no puede detectar otros posibles objetivos. Por lo tanto, muchos
sistemas de seguimiento utilizan un radar de adquisición separado para obtener la
localización del blanco.
Los radares de seguimiento proporcionan la posición de un blanco de forma continua
y están diseñados para localizar y realizar un seguimiento preciso de los blancos,
usualmente para controlar el apuntamiento de un sistema de armas. Dado que estos
radares están diseñados para ser de corto alcance, la potencia de salida es
relativamente baja. Los radares de este tipo se caracterizan por tener un volumen de
exploración reducido.
Existen dos tipos de radares de seguimiento: radares de seguimiento continuo y
radares de seguimiento TWS (Tracking-While-Scan). Los radares de seguimiento
continuo realizan el seguimiento de un solo blanco, mientras que el radar de
seguimiento TWS puede proporcionar información de múltiples blancos.
Por lo general, los radares de seguimiento son de corto alcance (limitado al alcance
de su sistema de armas asociado). La resolución en rango suele ser inferior a 1 km y
con una resolución en acimut de 1º. Los radares de seguimiento típicamente tienen los
siguientes parámetros:
 RF: 2000-50000 MHz
 PRF: 500-300000 pps
 PW: 0.1-2 µs
 Barrido: complejo
b.2) Radares de control de tiro
Es un radar que está diseñado para controlar el apuntamiento de un sistema de armas
hacia el objetivo. Realiza la misma función que haría una persona que dispara un
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FUNDAMENTOS DE RADAR
arma manualmente, pero de una forma más rápida y más precisa. Típicamente, este
tipo de radares tienen una frecuencia de repetición de pulso (PRF) muy alta, un ancho
de pulso (PW) muy estrecho y el lóbulo principal de emisión de la antena también
estrecho, para obtener una alta precisión.
Los radares de control de tiro deben ser orientados hacia la posición aproximada del
blanco debido al estrecho lóbulo de su antena. Esta es la fase de designación del
blanco. Una vez que ha sido orientado hacia las proximidades del blanco, el radar
conmuta a la fase de adquisición del blanco. Durante la fase de adquisición, se realiza
una búsqueda en un pequeño sector espacial hasta que el objetivo es localizado. Una
vez que el objetivo es localizado, el radar conmuta a la fase de seguimiento. A partir
de aquí, el radar sigue todos los movimientos del blanco (se dice que el radar se
engancha en el blanco). Esta secuencia de operaciones es común en la mayoría de
los radares de control de tiro.
Estos radares tienen típicamente un alcance comprendido entre 30 y 60 Km, y una
resolución de rango de unos 100 m.
Figura 11: Radar de control de tiro
b.3) Radares Antimisiles
Estos radares forman parte de sistemas de defensa contra misiles balísticos, misiles
de crucero o aviones avanzados. Detectan y realizan el seguimiento de las amenazas,
y realizan también el guiado de los misiles de interceptación (ejemplo, misiles
PATRIOT - Phased Array Tracking Radar to Intercept On Target).
b.4) Radares de interceptación embarcados (AI – Airborne Intercept)
Pág. 34
FUNDAMENTOS DE RADAR
Estos radares son utilizado por los aviones de combate para interceptar a otros
aviones durante la noche o en condiciones metereológicas de baja visibilidad.
c) RADARES DE GUIADO DE MISILES
Son radares que proporcionan la información necesaria para guiar un misil. Los
misiles pueden localizar el blanco de varias maneras:
 Control Remoto. En este sistema, el misil es controlado y guiado desde una
plataforma de control externa. Los comandos son transmitidos al misil a través
de un enlace vía radio. Para realizar el guiado del misil, se necesita conocer la
posición del objetivo y la del misil. Para adquirir esta información, la mayoría de
las plataformas de control utilizan dos radares, uno que realiza el seguimiento
del misil y otro que realiza el seguimiento del objetivo.
 Localización por haz (―Beam-rider missiles‖): Este tipo de misiles siguen un haz
de energía electromagnética generada por un radar que se mantiene apuntado
hacia al objetivo.
 Localización Activa/Semi-Activa (―Homing missiles‖): En esta modalidad, el misil
se orienta por las ondas reflejadas por el blanco; la energía reflejada es
proporcionada por un transmisor radar, que puede estar situado en el propio
misil (localización activa) o sobre la plataforma de lanzamiento (localización
semiactiva); y es detectada por un receptor situado en el propio misil.
 Localización Pasiva (―Passive Homing missiles‖): El misil se orienta por las
emisiones electromagnéticas irradiadas por el propio blanco (por ejemplo,
radares, centros de comunicaciones, estaciones de radio y TV, etc).
d) RADARES DE CAMPO DE BATALLA Y RECONOCIMIENTO
d.1) Radares de vigilancia de campo de batalla (BS – Battlefield Surveillance)
El radar de vigilancia de campo de batalla detecta y localiza vehículos, armas y tropas
enemigas en las zonas próximas. Pueden ser de medio o de corto alcance.
Los radares BS de medio alcance son capaces de detectar una gran variedad de
objetivos (por ejemplo, movimiento de camiones o carros de combate) a distancias de
15 a 20 km. Estos radares están instalados en camiones o remolques, en tanto que
los radares BS de corto alcance son transportados manualmente (por 1 ó 2 personas).
Los radares de medio alcance son utilizados por batallones o unidades equivalentes.
Los radares BS de corto alcance por lo general tienen un rango máximo de detección
de 5 a 10 km y son capaces de detectar el movimiento de un soldado individual. Los
radares de corto alcance son utilizados por compañías, pelotones y patrullas de
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FUNDAMENTOS DE RADAR
reconocimiento, así como por puestos de guardia. Normalmente, los radares de corto
alcance suelen ser radares Doppler.
d.2) Radares Antimortero/Antibatería
Estos radares se utilizan para localizar la posición de morteros, baterías lanzamisiles o
baterías de artillería enemigas. Los sistemas antimortero/antibatería interceptan y
realizan el seguimiento de los proyectiles enemigos, calculan la posición desde la que
han sido lanzados y predicen el punto de impacto. Esta información puede ser
utilizada por las unidades de artillería para lanzar un contraataque.
Estos radares son utilizados por unidades de artillería y por unidades de
reconocimiento de artillería. Estos radares realizan un seguimiento de la trayectoria de
los proyectiles y utilizan esa información para calcular la posición exacta de los
morteros o vehículos de lanzamiento. Generalmente utilizan una exploración cónica o
una exploración sectorial unidireccional y tienen un rango máximo de detección de 10
a 30 km.
d.3) Radares de detección remota y reconocimiento aéreo
Estos radares, normalmente embarcados en satélites o aviones, permiten obtener
imágenes de grandes áreas geográficas y se utilizan en aplicaciones de teledetección
y cartografía.
Los radares de teledetección y reconocimiento proporcionan imágenes con resolución
casi fotográfica. Son empleados en muchas aplicaciones civiles (científicas y
comerciales) para la observación de la tierra, cartografía de la superficie del planeta,
obtención de mapas de cultivos agrarios, exploración geológica, localización y medida
de la densidad del hielo marino, y para la detección de minerales y recursos
petrolíferos. En aplicaciones militares, generalmente se utilizan para vigilancia,
reconocimiento e identificación de objetivos de interés militar.
Para obtener imágenes de la superficie de la tierra o de objetivos individuales, es
necesaria una alta resolución tanto en rango como en acimut. Para lograr una buena
resolución en acimut, se utiliza un haz muy estrecho. Para lograr una buena
resolución en el rango, se utilizan técnicas de compresión de pulsos.
La mayoría de los radares de teledetección y reconocimiento no realizan un barrido
activo; sino que utilizan el movimiento de la plataforma (satélite o avión) para realizar
un barrido del haz del radar a lo largo de la superficie de la tierra. Además, el ángulo
de incidencia debe tenerse en cuenta al determinar la resolución del radar. Los
satélites de teledetección tienen la ventaja de que son capaces de trabajar en
condiciones meteorológicas extremas y durante la noche, cuando la observación
desde un avión es mucho más difícil.
d.3.1) Radares de búsqueda lateral (SLAR – Side Looking Airborne Radar)
Pág. 36
FUNDAMENTOS DE RADAR
Son radares de alta resolución embarcados en aviones. Las antenas de estos radares
se montan en la parte inferior del avión a fin de orientar su haz en dirección
perpendicular a la trayectoria de vuelo y suelen tener una longitud relativamente
grande. Permite la obtención de imágenes de alta resolución de grandes áreas
geográficas.
d.3.2) Radares de Apertura Sintética (SAR – Synthetic Aperture Radar)
Permite la obtención de imágenes del terreno. Combinan, mediante complejos
algoritmos matemáticos, diferentes series de observaciones de un radar con una
antena pequeña, creando artificialmente la sensación de que se trata de una sola
observación realizada por una antena muy grande.
d.3.3) Radares de Vigilancia Perimetral (PSR – Perimeter Surveillance Radar)
Es un sensor radar capaz de detectar el movimiento (por ejemplo el movimiento de
una persona andando o corriendo) y que se utilizan para monitorizar la actividad
alrededor de áreas o infraestructuras críticas como aeropuertos, puertos marítimos,
fronteras, instalaciones militares, centrales nucleares, refinerías y otras industrias
similares. El alcance de estos radares va desde unos pocos centenares de metros
hasta 10 km.
e) RADARES DE CONTROL Y GESTIÓN DE TRÁFICO AÉREO
Los sistemas de Control y Gestión de Tráfico Aéreo (ATC – Air Traffic Control, ATM –
Air Traffic Management) utilizan diferentes tipos de radares para vigilancia aérea,
control de aproximación al aeropuerto, control de aterrizaje de aeronaves, etc.
e.1) Radares de Control En Ruta
Estos radares operan generalmente en la banda D (1–2 GHz). Detectan y determinan
la posición, rumbo y velocidad de las aeronaves que se encuentran en áreas
relativamente grandes (unos 250 km).
e.2) Radares de Vigilancia Aérea de Aeropuertos (ASR – Air Surveillance Radar)
También se denominan Radares de Control de Aproximación (GCA – Ground Control
Approach). Es un radar de corto alcance utilizado para controlar la aproximación de un
avión a un área terminal (área próxima a un aeropuerto). Estos radares operan
usualmente en la banda E (2-3 GHz). El alcance de este radar está generalmente
comprendido entre 30 y 260 Km. El barrido es circular de 2 a 10 SPS.
e.3) Radares de aproximación de precisión (PAR – Precision Approach Radar)
Cuando el avión se aproxima a una distancia de unos 35 Km del aerópuerto, el radar
de Aproximación de Precisión (PAR) asume el control. Este radar obtiene datos de la
posición del avión con respecto a la pista y guia el avión para realizar un aterrizaje
seguro. Los sistemas de control de aproximación de precisión permiten que un avión
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FUNDAMENTOS DE RADAR
sea capaz de aterrizar en condiciones meteorológicas desfavorables. El piloto es
guiado por un centro de control en tierra que le retransmite la información
proporcionada por los radares de aproximación de precisión. El PAR tiene un alcance
de hasta 35 Km y tiene un barrido circular de menos de 2 SPS.
e.4) Radares de Superficie (SMR – Surface Movement Radar)
Estos radares permiten detectar las posiciones de los aviones y de cualquier vehículo
terrestre dentro de la zona del aeropuerto. Esta información es visualizada en la
pantalla de los controladores de la torre de control y permite controlar el movimiento
de aviones y vehículos dentro de las pistas y zonas de maniobra, incluso con malas
condiciones meteorológicas. Utilizan pulsos de anchura extremadamente corta para
proporcionar una resolución aceptable.
e.5) Radares meteorológicos específicos para tráfico aéreo
Estos radares son vitales para la gestión del tráfico aéreo. Están específicamente
diseñados para cumplir con los requisitos de seguridad del tráfico aéreo.
e.6) Radares meteorológicos embarcados (Airborne Weather Radar)
El radar metereológico ayuda al piloto a evitar áreas con condiciones metereológicas
desfavorables. Normalmente los aviones disponen de un radar meteorológico capaz
de dar una imagen de las condiciones meteorológicas locales por delante del avión y
permiten que el piloto pueda identificar y evitar determinadas condiciones
meteorológicas adversas (como tormentas). Trabajan a frecuencias adecuadas para
devolver un buen eco.
f) AYUDAS DE NAVEGACIÓN
f.1) Radares de Navegación
La función primaria de un radar de navegación es guiar un avión o un barco desde
una localización a otra. Usados para evitar los obstáculos y accidentes del terreno, los
radares de navegación también permiten la navegación en condiciones climatológicas
desfavorables y permiten que el piloto pueda realizar una navegación instrumental.
Los radares de navegación proporcionan información continua como por ejemplo la
posición con respecto a la trayectoria deseada, su proximidad a otra nave u
obstáculos terrestres, e información meteorológica diversa. Ya que los radares de
navegación en aviones o barcos proporcionan sólo parte de la información necesaria,
otras ayudas a la navegación (por ejemplo, las radiobalizas) son necesarias para
proporcionar una navegación segura.
Los radares de navegación marítima se utilizan también para mejorar la seguridad
avisando de posibles colisiones con otros barcos u obstáculos y detectando boyas de
navegación, especialmente cuando existen malas condiciones de visibilidad (por
ejemplo, en caso de niebla). Los sistemas de navegación son de gran ayuda a barcos
y aviones para determinar su localización y evitar desviarse de su ruta. En navegación
Pág. 38
FUNDAMENTOS DE RADAR
aérea se utilizan radioayudas de onda corta como VOR/DME (VHF omnidirectional
range/distance measuring equipment). En navegación marítima se utilizan sistemas
como LORAN-C, Decca y Transit.
f.2) Radiobalizas (Radio beacons)
Una radiobaliza es un transmisor situado en una posición conocida, que transmite una
señal de radio, continua o periódica, portando una cantidad de información muy
limitada (usualmente la identificación o localización de la baliza) en una frecuencia
específica. Ocasionalmente, las balizas pueden emitir otro tipo de información (por
ejemplo, información meteorológica). Las radiobalizas tienen muchas aplicaciones, por
ejemplo en navegación aérea y marítima, en sistemas de identificación por
radiofrecuencia (RFID - Radio Frequency Identification), en estudios de propagación
de ondas de radio, etc.
f.3) Altímetros radar (RA – Radar Altimeter)
Un altímetro radar (también denominado radioaltímetro) mide la altitud de un avión
sobre el terreno. Este tipo de altímetros miden directamente la distancia entre el avión
y la superficie del terreno (o la superficie del mar, cuando el avión está sobrevolando
el mar). Por el contrario, los altímetros barométricos miden siempre la altitud sobre un
nivel predeterminado, usualmente el nivel del mar.
f.4) Radar de Seguimiento del Terreno (TFR – Terrain-Following Radar)
Es una tecnología que permite que un avión vuele a muy baja altura manteniendo una
altitud relativamente constante. El sistema trasmite –en la dirección de vuelo del
avión– una señal radar hacia la superficie de la tierra. El eco de las ondas reflejadas
por la superficie terrestre es analizado para detectar las variaciones del terreno, y
proporcionar la información necesaria al piloto automático para evitar los obstáculos y
accidentes del terreno.
Esta tecnología es utilizada por aviones militares para permitir vuelos a muy baja
altitud (por debajo de los 100 pies –30 metros–) y alta velocidad, evitando la detección
por los radares enemigos y la interceptación por sistemas de defensa antiaérea. Bajo
estas condiciones, es necesario utilizar un sistema de piloto automático, ya que un
piloto humano no es capaz de reaccionar tan rápidamente a las variaciones del
terreno y existiría una probabilidad alta de estrellar el avión. Esta tecnología está
implementada en aviones como el Tornado IDS o el F-111.
g) RADARES ESPECIALES
g.1) Radares de Predicción meteorológica
Los radares meteorológicos proporcionan datos sobre el estado actual de las
condiciones atmosféricas, permitiendo medir la velocidad y dirección del viento a
distintas alturas, localizar las nubes, y detectar cambios en la temperatura y la
humedad. Además, estos radares ayudan en la localización y seguimiento de
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FUNDAMENTOS DE RADAR
huracanes, tifones, tornados, vendavales, tormentas y otros fenómenos relacionados.
Los radares meteorológicos también desempeñan un importante papel en la seguridad
del tráfico aéreo y en la dirección de misiles antiaéreos y baterías de artillería. El
rango operacional de los radares meteorológicos varía de 300 a 500 km. Estos
radares tienen una resolución de rango relativamente buena -de unas decenas de
metros-, y la resolución angular típica es de 1° a 5°.
g.2) Radares de penetración en el terreno (GPR – Ground Penetrating Radar)
Estos radares se utilizan en geofísica para obtener información de la estructura del
subsuelo. Pueden ser utilizados en una gran variedad de materiales, como roca, tierra,
hielo, agua, etc. Pueden detectar objetos subterráneos, cambios en el material,
huecos, grietas, etc.
g.3) Radares de medida de velocidad
Son los radares de tráfico utilizados para medir la velocidad de los vehículos. Son
radares de onda continua (CW) y utilizan el efecto Doppler para medir la velocidad.
Este tipo de radares utilizan bandas de muy alta frecuencia, ya que el valor del
desplazamiento Doppler depende de la longitud de onda utilizada.
h) RADARES DE IDENTIFICACIÓN AMIGO–ENEMIGO (IFF)
Aunque un radar puede detectar aeronaves a grandes distancias, no es capaz de
identificar si las aeronaves son amigas o enemigas. El problema de identificar a los
aviones amigos y enemigos llevó al desarrollo de un sistema electrónico que
permitiese identificar automáticamente a las fuerzas amigas con la antelación
suficiente para garantizar la seguridad propia.
El sistema de Identificación Amigo-Enemigo (IFF) es un radar secundario diseñado
para identificar un avión como amigo o desconocido. El sistema IFF consta de un
interrogador y de un subsistema transpondedor instalado en cada aeronave amiga. El
radar IFF transmite una secuencia de pulsos de interrogación al avión detectado. Los
aviones amigos disponen de un transpondedor que recibe la interrogación del radar y
genera un mensaje de respuesta codificado que contiene la identificación del avión.
Un sistema IFF opera normalmente en conjunción con un radar de búsqueda (radar
primario). Los pulsos transmitidos por el interrogador IFF se sincronizan con las del
radar de búsqueda, y la antena del IFF se monta sobre la antena del radar de
búsqueda.
Funcionamiento del sistema IFF
El sistema IFF funciona de la siguiente manera:
Un operador de un radar de vigilancia aérea detecta un blanco no identificado en la
pantalla del radar. Entonces el interrogador IFF transmite una señal de interrogación
para que el avión se identifique. Esta señal de interrogación es recibida por el
Pág. 40
FUNDAMENTOS DE RADAR
transpondedor embarcado en el avión, que automáticamente envía una señal de
identificación. El radar IFF recibe la señal de identificación y la presenta en la pantalla
del radar. Cuando el operador del radar observa la identificación del avión y la
identifica como válida, entonces sabe que se trata de un avión amigo.
Sin embargo, si el avión no responde a la señal de interrogación, o si envía una señal
de identificación inválida, el operador del radar debe asumir que el objetivo es un
avión enemigo y debe alertar para que se tomen las acciones defensivas oportunas.
El radar IFF es similar a los radares convencionales, salvo que el receptor procesa
una señal radiada desde un transmisor situado en el propio avión detectado. Los
aviones enemigos se identifican por su falta de identificación o por una identificación
inválida. Por lo tanto, cuando no se obtiene una identificación positiva del avión
interrogado, se puede asumir que se trata de un avión enemigo.
Ya que las señales transmitidas desde el interrogador al transpondedor y desde el
transpondedor al interrogador son unidireccionales, la potencia de salida de ambos
transmisores puede ser relativamente baja. Nótese que en un radar convencional, la
señal transmitida por el radar tiene que recorrer el camino de ida y el de vuelta (eco
retornado). Usualmente se utilizan frecuencias separadas para la transmisión de la
interrogración y de la respuesta, de esa forma se eliminan posibles problemas con el
clutter. Como el blanco es activo, la dependencia con el tamaño del blanco es también
virtualmente eliminada (la sección radar del blanco no tiene ninguna influencia en la
potencia de la señal recibida por el radar IFF). Finalmente, el sistema IFF permite
incluir datos en el mensaje de respuesta que proporcionen la identificación del avión,
la altitud, el combustible restante, así como otros tipos de información.
Uno de los principales inconvenientes del sistema IFF es su vulnerabilidad a las
interferencias producidas por otras radiobalizas, sobre todo en zonas de alta densidad
de tráfico. Si hay demasiadas radiobalizas situadas en una región determinada, las
interferencias puede ser lo suficientemente altas como para hacer inútil el IFF.
Aspectos de Seguridad
Es claro que el enemigo podría hacer un tremendo daño si fuese capaz de imitar las
características de nuestras señales de identificación IFF. Esto podría hacerse
fácilmente si el enemigo pudiera obtener un transceptor con códigos que fuesen poco
seguros. Por esta razón, hay que aplicar estrictas medidas de seguridad tanto en lo
referente a las señales de identificación como a los equipos IFF. La señal de
identificación por lo general está (1) codificada, (2) se cambia con frecuencia, y (3)
posee una clasificación de seguridad alta.
Los equipos IFF están: (1) diseñado especialmente para autodestruirse en caso de
accidente o a voluntad del piloto, y (2) posee una clasificación de seguridad alta.
Si estas medidas de seguridad se observan cuidadosamente, el enemigo no puede:
(1) descubrir como está codificada la señal, (2) utilizar una señal válida durante el
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FUNDAMENTOS DE RADAR
periodo de validez de la misma, (3) obtener uno de nuestros equipos o partes de él, o
(4) diseñar un equipo similar al nuestro.
Tipos de equipos IFF
Un sistema IFF se compone de dos equipos: (1) el interrogador, y (2) el transceptor.
El interrogador realiza dos funciones: (1) transmitir una señal de interrogación, y (2)
recibir la señal de respuesta.
El transpondedor realiza también dos funciones: (1) recibir la señal de interrogación, y
(2) responder automáticamente a la señal de interrogación enviando la identificación.
Tipos de Interrogación
Hay dos tipos de interrogación: directa e indirecta. La interrogación es directa cuando
la señal de interrogación que desencadena la respuesta del transpondedor es un
pulso del radar maestro. La interrogación es indirecta cuando la señal de interrogación
es un pulso de un equipo separado operando en una frecuencia diferente de la del
radar maestro.
Los primeros sistemas IFF utilizaban interrogación directa. Sin embargo, la
interrogación directa resultaba insatisfactoria debido a que el transpondedor estaba
obligado a responder a radares que diferían ampliamente en la frecuencia de
operación.
Por lo tanto, los sistemas IFF más recientes usan interrogación indirecta dentro de una
banda de frecuencias reservadas para la operación de los sistemas IFF.
Pág. 42
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.07.- MEDIDAS CON RADAR
Como ya se ha comentado, el radar es un equipo capaz de determinar la posición y
velocidad de un objeto incluso a larga distancia y en condiciones meteorológicas
adversas. A continuación se describen las principales ecuaciones de las que se sirve
para conseguirlo.
a) Eco y Efecto Doppler
El principio de funcionamiento de los radares se basa en dos fenómenos físicos: el
eco y el efecto Doppler.
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.
Eventualmente, parte de la energía reflejada puede ser reradiada 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 la
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.
f r=f e 
v  vr
v  ve
[Hz]
(1)
siendo:
fr
fe
v
vr
ve
= frecuencia de la señal recibida [Hz]
= frecuencia de la señal emitida [Hz]
= velocidad de propagación (velocidad de la luz) [3 x 108 m/s]
= velocidad del receptor [m/s]
= velocidad del emisor [m/s]
El signo de las velocidades del receptor y el emisor dependerá de si éstas son de
alejamiento o acercamiento.
Pág. 43
FUNDAMENTOS DE RADAR
b) Medición de la distancia al blanco en un radar pulsado
La medida del rango, o distancia, es posible debido a las propiedades de propagación
de la energía electromagnética. Esta energía normalmente viaja a través del espacio
en línea recta, a una velocidad constante, y con variaciones mínimas ocasionadas por
fenómenos atmosféricos y condiciones meteorológicas que se discutirán más
adelante; sin embargo en este punto serán ignoradas.
La energía electromagnética viaja a través del aire aproximadamente a la velocidad de
la luz, que es de
o 300.000 Kilómetros por segundo o
o 186.000 millas(4) por segundo o
o 162.000 millas naúticas(5) por segundo.
Figura 12: Tiempo de retardo del eco retornado
En radares pulsados, la distancia a un blanco se realiza mediante la emisión de un
pulso radar y la medida del tiempo entre su emisión y la recepción del eco. La
distancia al blanco se calcula multiplicando la velocidad de propagación de las ondas
electromagnéticas (velocidad de la luz) por el tiempo empleado por el pulso emitido en
llegar hasta el blanco y regresar (―round trip time‖), dividido por dos al haber
considerado el tiempo de ida y de vuelta.
R=
c  TR
2
[m]
(2)
donde:
R = distancia al blanco (rango) [m]
TR = tiempo de propagación (ida y vuelta) [s]
c = velocidad de la luz [3x108 m/s]
4
Milla internacional - Llamada simplemente milla, se sigue usando en los países anglosajones y
equivale exactamente a 1609,344 m y a 5280 pies.
5
Milla náutica - Se introdujo en la náutica hace siglos y fue adoptada, con muy ligeras variaciones, por
todos los países occidentales. Una milla nautica equivale a 1.852 metros. La milla náutica corresponde
a un minuto geográfico (1/60 de grado) de latitud o longitud cuando se mide en la línea del Ecuador.
Pág. 44
FUNDAMENTOS DE RADAR
Un simple cálculo revela que un eco radar tardará aproximadamente 10.8 μs en
retornar en el caso de un blanco que se encuentre a 1 milla, contando desde el flanco
de subida del pulso transmitido. Por conveniencia, este valor puede también
expresarse como 1 milla náutica en 12.4 μs o 1 kilómetro en 6.7 μs. Nótese que cada
1 μs de retardo corresponde a un incremento en el rango de 150 metros.
TR = (2 x 1 milla) / 186.000 millas por segundo  10.8 μs
TR = (2 x 1 milla naútica) / 162.000 millas naúticas por segundo  12.4 μs
TR = (2 * 1 km) / 300.000 kilómetros por segundo  6.7 μs
TR = (2 * 150 m) / 300.000 kilómetros por segundo = 1 μs
Por ejemplo, si el tiempo transcurrido hasta la recepción del eco es de 62 μs, entonces
la distancia al blanco será de 5 millas naúticas:
Rango = 62 μs / 12.4 μs por milla naútica = 5 millas naúticas
Además de la distancia, es necesario medir la dirección angular del blanco para poder
determinar su posición. La dirección angular será simplemente la dirección en la que
esté apuntando la antena. Generalmente se utilizan antenas con un haz muy estrecho
ya que cuanta más directiva sea la antena más precisa será la medida.
c) Determinar la altitud de un blanco
La altitud (H) de un blanco es la altura sobre la superficie de la Tierra. La altitud puede
calcularse mediante la siguiente fórmula simplificada:
R

H
ha
Figura 13: Relación (simplificada) entre la elevación y la altitud
H = ha + R · sin 
(3)
donde:
R = Distancia al blanco (rango) [m]
 = Ángulo de elevación [grados]
H = Altitud del blanco [m]
ha = Altitud del radar [m]
Pág. 45
FUNDAMENTOS DE RADAR
Sin embargo, la fórmula simplificada anterior no tiene en cuenta la refracción de las
ondas electromagnéticas causada por la atmósfera ni la curvatura de la superficie
terrestre.
Se debe tener en cuenta la curvatura de la Tierra cuando estamos determinando la
altitud de un blanco. Los blancos muy alejados que están muy próximos a la superficie
terrestre no pueden ser vistos por un radar ya que están por debajo del horizonte
radar.
La refracción de las capas atmosféricas también afecta a la trayectoria de propagación
de las ondas electromagnéticas. Normalmente, debido a que la densidad de la
atmósfera decrece con la altitud, el haz del radar se desviará ligeramente hacia abajo,
de forma similar a cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma transparente. En
casos extremos, el haz puede sufrir una gran desviación hacia la superficie terrestre
impidiendo la normal propagación de las ondas. Este efecto se denomina
"propagación anómala". Tanto la curvatura de la tierra como la refracción atmosférica
normal se deben tener en cuenta al determinar la posición de un blanco.
De la siguiente figura podemos deducir la relación matemática existente entre la
elevación y la altitud teniendo en cuenta la curvatura de la Tierra.
R
R.sen 

ha
H
Ra
Ra

Figura 14: Relación entre la elevación y la altitud considerando la curvatura de la Tierra
Si consideramos el triángulo formado por el centro de la Tierra, la posición del radar y
la posición del blanco, y aplicando el teorema del coseno podemos escribir:
R2 = (Ra+ha)2 + (Ra + H)2 – 2 · (Ra+ha) · (Ra + H) · cos α
(4)
Pág. 46
FUNDAMENTOS DE RADAR
donde:
R
H
ha
Ra


= Distancia al blanco (rango) [m]
= Altitud del blanco [m]
= Altitud del radar [m]
= Radio de la Tierra [6370 km]
= Ángulo de elevación [grados]
= Ángulo que forman el radar y el blanco medido desde el centro de la
Tierra [grados]
Por otro lado se verifica la siguiente relación:
cos α = (Ra + ha + R · sin ) / (Ra + H)
(5)
Sustituyendo y operando nos queda:
R2 = (Ra+ha)2 + (Ra + H)2 – 2 · (Ra+ha) · (Ra + ha + R · sin )

R2 = (Ra+ha)2 + Ra2 + 2RaH + H2 – 2 · (Ra+ha) · (Ra + ha + R · sin )

H + 2RaH + (Ra+ha) + (Ra – R ) – 2 · (Ra+ha) · (Ra + ha + R · sin ) = 0
2
2
2
2
(6)
Si definimos los coeficientes de esta ecuación de segundo grado como:
a1 = 2Ra
a0 = (Ra+ha)2 + (Ra2 – R2) – 2 · (Ra+ha) · (Ra + ha + R · sin )
(7)
Las soluciones de esta ecuación son:
H 2  a1 H  a0  0
 a1  a1  4  a0
2
H
(8)
2
Ejemplo
El rango medido por un radar es de 30 km, la altitud del radar es de 100 m, el radio de
la Tierra es de 6370 km y el ángulo de elevación es de 20º.
a1 = 2 x 6370
a0 = (6370+0.1) 2 + (63702 – 302) – 2 x (6370+0.1) x (6370 + 0.1 + 30 · sin 20)
a1 = 12740
a0 = –132896,2
Pág. 47
FUNDAMENTOS DE RADAR
H1 = 10,422 km
H2 = –12750,4 km
(Esta solución no tiene sentido físico)
Por lo tanto, la altitud del blanco es de 10,422 km
Calculando la altitud con la fórmula simplificada se obtiene H = 10,36 km, es decir, se
comete un error de 62 m.
d) Medición de la distancia al blanco en un radar FM-CW
La determinación de la distancia a un blanco se puede realizar también con radares
no pulsados que transmitan ondas electromagnéticas continuas (CW) con algún tipo
de modulación. Por ejemplo, una modulación de frecuencia (FM) triangular, la
frecuencia realiza un barrido repetidamente entre dos frecuencias f 1 y f2. La distancia
se calcula a partir de la medición de las diferencias entre la frecuencia trasmitida y la
frecuencia del eco reflejado.
Figura 15: Medida de la distancia y la velocidad en un radar FM-CW
c.1) Blanco estacionario
En este caso, el rango es determinado a partir de la diferencia entre la frecuencia de
la señal transmitida y la frecuencia de la señal recibida (eco retornado). La frecuencia
de la señal transmitida va incrementandose linealmente desde f 1 hasta f2, para luego
volver a decrecer desde f2 hasta f1.
La frecuencia instantánea de la señal transmitida varía según la siguiente expresión
en el intervalo [0, T] y se repite con un periodo T:
 f T  f1  m  t


T
f T  f 2  m  (t  )

2

para t  (T 2)
para t  (T 2)
[Hz]
(9)
Pág. 48
FUNDAMENTOS DE RADAR
Tx
Rx
f2
f1
tiempo
TR
f
+fR
- fR
tiempo
Figura 16: Modulación de Frecuencia Triangular (blanco estático)
La señal recibida está retardada con respecto a la señal transmitida un tiempo igual al
tiempo de propagación de ida y vuelta. La diferencia entre la frecuencia recibida y la
frecuencia transmitida (f) oscila entre un valor máximo y un valor mínimo, y ambos
límites son proporcionales al retardo de propagación:
f(min)   f R= [ f1  m  (t  TR )]  ( f1  m  t )  m.TR  m 
2R
c
(10)
[Hz]
Y definiendo t’ = (t – T/2), tenemos:
f(max)=  f R  [ f 2  m  (t´TR )]  ( f 2  m  t´)  m.TR  m 
y
R=
fR  c
2m
2R
c
[Hz]
(11)
[m]
(12)
siendo:
f(max)
f(min)
TR
R
= Máxima diferencia entre frecuencia recibida y transmitida [Hz]
= Mínima diferencia entre frecuencia recibida y transmitida [Hz]
= Tiempo de propagación de ida y vuelta de la señal
= Rango (distancia del radar al blanco) [m]
Pág. 49
FUNDAMENTOS DE RADAR
c
f1
f2
m
= velocidad de la luz [3x108 m/s]
= Frecuencia inferior de la modulación FM
= Frecuencia superior de la modulación FM
= pendiente de variación de la modulación FM
c.2) Blanco móvil
En el caso de un blanco móvil, tendremos un desplazamiento adicional de la
frecuencia debido al efecto Doppler.
Supongamos que el blanco está aproximándose al radar, en ese caso, la frecuencia
de la señal recibida se incrementaría en una cantidad igual al desplazamiento
Doppler.
Tx
fD
Rx
f2
f1
f
tiempo
TR
(fR+fD)
- (fR-fD)
tiempo
Figura 17: Modulación de Frecuencia Triangular (blanco aproximándose)
Por lo tanto la diferencia máxima entre la frecuencia recibida y la transmitida sería:
f (max)  f R  f D
[Hz]
(13)
Y la diferencia mínima entre la frecuencia recibida y la transmitida sería:
f (min)  ( f R  f D )
[Hz]
(14)
Pág. 50
FUNDAMENTOS DE RADAR
Siendo fR la diferencia entre la frecuencia recibida y la frecuencia transmitida si el
blanco estuviese estacionario, y fD el desplazamiento Doppler debido a que el blanco
está en movimiento.
De aquí se deduce que:
fD 
fR 
(f (max)  f (min) )
(f (max)
2  vr
)  fo
2
c
 f (min) )
2 R
 m(
)
2
c
(
[Hz]
(15)
[Hz]
(16)
Supongamos ahora que el blanco está alejándose del radar, en ese caso, la
frecuencia de la señal recibida se decrementaría en una cantidad igual al
desplazamiento Doppler.
Tx
Rx
fD
f2
f1
f
tiempo
TR
(fR-fD)
- (fR+fD)
tiempo
Figura 18: Modulación de Frecuencia Triangular (blanco alejándose)
Por lo tanto la diferencia máxima entre la frecuencia recibida y la transmitida sería:
f (max)  f R  f D
[Hz]
(17)
Y la diferencia mínima entre la frecuencia recibida y la transmitida sería:
f (min)  ( f R  f D )
[Hz]
(18)
Pág. 51
FUNDAMENTOS DE RADAR
Siendo fR la diferencia entre la frecuencia recibida y la frecuencia transmitida si el
blanco estuviese estacionario, y fD el desplazamiento Doppler debido a que el blanco
está en movimiento.
De aquí se deduce que:
fD  
fR 
(f (max)  f (min) )
(f (max)
2  vr
)  fo
2
c
 f (min) )
2 R
 m(
)
2
c
 (
[Hz]
(19)
[Hz]
(20)
e) Medición de la velocidad del blanco en un radar Doppler
En un radar Doppler, la velocidad radial del blanco en relación a la antena del radar
puede medirse observando el desplazamiento de frecuencia de la señal recibida. Se
denomina frecuencia Doppler a la diferencia entre la frecuencia recibida y la
frecuencia transmitida.
Figura 19: Desplazamiento de la frecuencia Doppler
El desplazamiento de frecuencia (frecuencia Doppler) viene dado por la siguiente
expresión:
f D = fo  (
2vr
2v
) fo  fo  ( r ) fo
c
c
[Hz]
(21)
siendo:
fD
fo
vr
c
= Desplazamiento Doppler de la frecuencia [Hz]
= Frecuencia de la portadora [Hz]
= Velocidad radial del blanco [m/s]
= Velocidad de la luz [3x108 m/s]
La frecuencia Doppler es positiva (la frecuencia recibida es mayor que la frecuencia
transmitida) cuando el blanco está aproximándose hacia el radar. La frecuencia
Pág. 52
FUNDAMENTOS DE RADAR
Doppler es negativa (la frecuencia recibida es menor que la frecuencia transmitida)
cuando el blanco está alejándose del radar. Nótese que sólo la componente radial de
la velocidad tiene efectos sobre el desplazamiento de frecuencia Doppler.
Figura 20: Componente radial de la velocidad
Ejemplo1
Si un radar transmite una señal CW a una frecuencia de 2 GHz, y detecta un blanco
aproximándose hacia el radar con una velocidad radial de 15 m/s, la frecuencia
Doppler será:
Frecuencia Doppler (fD) = (2 x 15 x 2 x 109) / (3 x 108) = 200 Hz
Por lo tanto, la frecuencia recibida sería de 2.000.000.200 Hz (es decir, un incremento
del 0.00001 %)
Ejemplo 2
Los radares de medida de velocidad funcionan en España a una frecuencia de 34,360
GHz (banda Ka). Por lo tanto si se detecta un vehículo circulando a 180 km/h, la
frecuencia Doppler será (considerando un ángulo de 15º entre la trayectoria del
vehículo y la línea de vista del radar):
Velocidad radial (vr) = (180 / 3.6) cos(15º) = 48,3 m/s
Frecuencia Doppler (fD) = (2 x 48,3 x 34,360 x 109) / (3 x 108) = 11,063 kHz
Pág. 53
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.08.- CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS SISTEMAS RADAR
1) Portadora (RF Carrier)
La portadora es una forma de onda, usualmente sinusoidal, que puede estar
modulada o no. En los radares pulsados más simples, la portadora estará modulada
por una señal periódica de pulsos. En los radares CW, como los radares Doppler, la
modulación puede no ser necesaria. Nótese que con la modulación de pulsos, la
portadora solo es transmitida durante un tiempo igual a la anchura del pulso (PW) en
cada periodo de repetición (PRI). La frecuencia de la portadora es usualmente mucho
mayor que la frecuencia de repetición de los pulsos.
2) Frecuencia de Repetición de Pulsos (PRF - Pulse Repetition Frequency)
La Frecuencia de Repetición de Pulsos (PRF) es el número de pulsos transmitidos por
segundo por un radar. La PRF es un parámetro muy importante en un radar, ya que
determina la máxima distancia (Rmax) y la máxima velocidad Doppler (Vmax) que
pueden ser determinados de forma no ambigua por el radar.
Para obtener un eco que pueda ser más fácilmente discernible, la mayoría de los
sistemas radar están emitiendo pulsos continuamente y la frecuencia de repetición de
los pulsos (PRF) está determinada por los criterios de diseño del radar. Por lo tanto, el
eco producido por un blanco será visualizado sobre la pantalla, o integrado en el
procesador de señal, con cada nuevo pulso transmitido, reforzando y facilitando así el
proceso de detección. Cuanto mayor sea la PRF, mayor número de ecos por unidad
de tiempo serán recibidos. Sin embargo, al aumentar la PRF, disminuye el periodo de
repetición y, por lo tanto, el alcance máximo del radar se reduce debido a la
ambigüedad en los ecos recibidos. En el diseño del radar se debe intentar utilizar la
PRF más alta posible pero teniendo en cuenta otros factores que limiten su valor.
Cuando la antena del radar gira a una velocidad constante, el haz de energía alcanza
el blanco durante un tiempo relativamente corto. Durante este período de tiempo
limitado, el radar tiene que transmitir un número suficiente de pulsos a fin de que los
ecos puedan ser detectados por el radar. Por ejemplo, una antena rotando a 10
segundos por revolución (SPR) y con una PRF de 800 pps producirá alrededor de 22
pulsos por cada grado de rotación de la antena. Por lo tanto, la velocidad de rotación
de la antena determina, en parte, la PRF más baja que puede ser utilizada.
Velocidad rotación (grados/s) = 360 grados / 10 s = 36 grados/s
Pulsos por grado de rotación = (800 pps) / (36 grados/s)  22 pulsos/grado
Una PRF baja tiene la ventaja de que permite una potencia de pico muy alta con una
potencia media razonablemente baja. Una desventaja de una baja PRF es la facilidad
con la que un pequeño eco se puede perder.
Pág. 54
FUNDAMENTOS DE RADAR
3) Intervalo de Repetición de Pulsos (PRI - Pulse Repetition Interval)
El Intervalo de Repetición de Pulsos (PRI) o Periodo de Repetición de Pulsos es el
inverso de la PRF, y es el tiempo transcurrido desde el principio de un pulso hasta el
principio del siguiente.
PRI = 1 / PRF
Figura 21: Intervalo de repetición de pulsos
4) Máximo Rango No Ambiguo (MUR – Maximum Unambiguous Range)
La frecuencia de repetición de pulsos (PRF) de un sistema radar determina el máximo
rango operativo del radar antes de que se empiece a producir ambigüedad en la
determinación del rango. Este rango se denomina máximo rango no ambiguo del
radar. Es importante notar que el máximo rango no ambiguo es un concepto diferente
al del máximo alcance del radar. Este último está limitado por la potencia transmitida y
por la sensibilidad del receptor.
En sistemas simples, los ecos de los blancos deben ser detectados y procesados
antes de que el siguiente pulso del transmisor sea generado si queremos evitar la
ambigüedad en la determinación del rango. La ambigüedad en el rango ocurre cuando
el tiempo que tarda un eco en retornar desde un blanco es mayor que el periodo de
repetición de pulso. De esta forma, los ecos son asociados a blancos que parecen
estar más cercanos de lo que realmente están. Consideremos el siguiente ejemplo: un
radar instalado en un barco en el que la antena está localizada a 15 m sobre el nivel
del mar, por lo tanto, la distancia al horizonte es relativamente pequeña (unos 15 km).
Los blancos en la superficie del mar que estén más alejados no pueden ser
detectados, así que la frecuencia PRF puede ser bastante alta; un radar con una PRF
de 7.5 kHz retornará ecos ambiguos de blancos a 20 km sobre la superficie del mar, o
que estén sobre el horizonte. Sin embargo, si aumentamos la PRF a 15 kHz, entonces
el rango ambiguo se reduce a 10 km y los blancos más alejados solo aparecerían en
la pantalla del radar después de que el transmisor ha emitido otro pulso. Un blanco a
12 km parecería estar a 2 km, aunque la intensidad del eco sería mucho menor que la
que se recibiría si el blanco estuviese realmente a 2 km.
Para determinar la distancia de forma no ambigua el eco reflejado debe llegar antes
de transmitir el siguiente pulso. El máximo rango no ambiguo (MUR) viene dado por la
siguiente fórmula:
Pág. 55
FUNDAMENTOS DE RADAR
MUR=
c  ( PRI  PW ) c  PRI
c


2
2
2  PRF
[m]
(22)
El ancho de pulso (PW) en la fórmula indica que debe ser recibido el eco completo,
aunque en la mayoría de los casos se verifica que PRI  PW.
Ejemplos:
PRF = 1 kHz
PRF = 7.5 kHz
PRF = 15 kHz
=> MUR = 3x108 / (2 x 1000)
= 150 km
8
=> MUR = 3x10 / (2 x 7500)
= 20 km
=> MUR = 3x108 / (2 x 15000) = 10 km
Si se requiere un alcance mayor con este sistema, entonces se requieren PRFs más
bajas. De hecho, era bastante común que los primeros radares de búsqueda tuviesen
PRFs tan bajas como 1 kHz, proporcionando un rango no ambiguo de hasta 150 km.
Sin embargo, cuando tenemos una PRF muy baja surgen otros problemas, debido a
que se reciben menos ecos del blanco iluminado por el radar; además, en los radares
Doppler pulsados se puede producir ambigüedad en la determinación de la velocidad.
Por ese motivo, los radares modernos utilizan habitualmente PRFs en el orden de los
cientos de kHz y varían el intervalo entre pulsos (PRF stagger) para determinar
correctamente el rango.
5) Distancias Ciegas (Blind Ranges)
Las distancias ciegas de un radar ocurren cuando el eco de un blanco llega justo
cuando se está transmitiendo un pulso. En ese caso, el blanco no puede ser
detectado debido a que el transmisor del radar está emitiendo un pulso de RF y el
receptor del radar está bloqueado. Las distancias que sean múltiplos del máximo
rango no ambiguo serán distancias ciegas:
R(ciegas )=n  (
c
),
2  PRF
con n=1,2,3,…
[m]
(23)
Por ejemplo, un radar con una PRF=10Khz tendrá las siguientes distancias ciegas:
R (ciegas) = n x (3 x 108) / (2 x 10000) = 15 x n
[km]
R (ciegas) = 15 km, 30 km, 45 km, …
Para evitar el problema de las distancias ciegas y detectar blancos que estan más allá
del máximo rango no ambiguo, se utiliza una PRF variable o PRF stagger.
6) PRF variable (Staggered PRF)
Cuando el intervalo de repetición de pulsos es variable (es decir, el intervalo de tiempo
entre pulsos va cambiando) tenemos una PRF stagger o variable. El cambio en la
frecuencia de repetición permite al radar:
Pág. 56
FUNDAMENTOS DE RADAR

Diferenciar entre los ecos del propio radar y los ecos de otros radares que
operen en la misma frecuencia.
Sin stagger, cualquier eco de otro radar con la misma frecuencia aparecería
estable en el tiempo y podría ser confundido con los ecos propios. Con stagger,
los ecos propios aparecen estables en el tiempo en relación a los pulsos
transmitidos, mientras que los ecos de otros radares aparecen inestables en el
tiempo (no correlados), y por lo tanto son rechazados por el receptor.

Evitar el problema de los rangos ciegos y detectar blancos que estan más allá
del máximo rango no ambiguo.
Debido a la naturaleza periódica de los sistemas radar pulsados, es imposible
para un radar determinar la diferencia entre blancos separados por un múltiplo
entero de veces el máximo rango no ambiguo usando una sola PRF. Los
radares evitan este problema utilizando múltiples PRFs (o bien
simultáneamente en diferentes frecuencias o en una sola frecuencia con una
PRF variable). Si combinamos los ecos de varios pulsos, los blancos que estén
a una distancia inferior al MUR tendrán siempre el mismo tiempo de retardo con
respecto a la señal transmitida, sin embargo, aquellos ecos que aparezcan con
un retardo variable se corresponderán con ecos originados por pulsos
transmitidos anteriores.
Con una PRF stagger, se transmite un ―paquete‖ de pulsos, en donde el intervalo
entre pulsos va cambiando ligeramente. Esto significa que el segundo y sucesivos
ecos aparecerán en el receptor en instantes de tiempo ligeramente diferentes,
relativos al pulso transmitido actual. Estos ecos pueden entonces ser correlados con
su pulso T0 asociado en el paquete para generar el verdadero valor del rango. De
esta forma los ―ecos fantasma‖ serán cancelados, permitiendo solamente que los
verdaderos ecos puedan ser entonces usados para calcular el rango.
7) Máximo Rango
Como se verá más adelante al hablar de la ecuación radar, el Máximo Rango o
Máximo Alcance de un radar depende de la frecuencia de la portadora, de la potencia
del pulso transmitido, de la frecuencia de repetición de pulso (PRF) y de la
sensibilidad del receptor. La potencia del pulso determina la distancia máxima que el
pulso puede recorrer hasta un blanco antes de devolver un eco que pueda ser
detectado y procesado por el receptor.
8) Ancho/Duración de pulso (PW – Pulse Width, o PD – Pulse Duration)
El ancho de pulso () de la señal transmitida determina la zona muerta, es decir, la
zona en la que el receptor está bloqueado. Mientras el transmisor del radar está
activo, se realiza un blanking (un bloqueo) de la entrada del receptor para evitar que
los amplificadores se saturen o sufran daños.
Pág. 57
FUNDAMENTOS DE RADAR
La potencia media de salida de un radar es proporcional a su ancho de pulso (PW).
Cuanto mayor es el PW, mayor es la potencia media transmitida y mayor es el alcance
máximo del radar. La PW determina dos parámetros importantes: la resolución de
rango y el rango mínimo.
Figura 22: Ancho de pulso
9) Rango Mínimo
El Rango Mínimo es la distancia mínima a la que el blanco no puede ser detectado
debido a que el transmisor del radar está emitiendo un pulso de RF y el receptor del
radar está bloqueado. Por ejemplo, si el ancho de pulso de un radar es 1 μs, entonces
no se podrán detectar blancos a menos de 150 m (a la velocidad de la luz se recorren
300 m en 1 μs y este valor hay que dividirlo entre 2 para tener en cuenta el camino de
ida y el de vuelta), porque durante ese tiempo el receptor está bloqueado.
El flanco de subida del pulso transmitido causa que el diplexor conmute la antena para
conectarla al transmisor. Esta acción se produce de forma casi instantánea. Mientras
el transmisor está enviando un pulso, el receptor del radar no puede recibir los ecos
del blanco. Una vez que el pulso ha sido transmitido, el diplexor tiene que conmutar la
antena para conectarla a la entrada del receptor, sin embargo, esta acción no es
instantánea. El tiempo necesario para realizar la conmutación se denomina tiempo de
recuperación (Tr). El tiempo total en que el receptor no está en condiciones de recibir
el pulso reflejado es igual al ancho de pulso más el tiempo de recuperación. Cualquier
eco reflejado procedente de un blanco cercano que llegue antes de que el receptor
esté conectado a la antena no será detectado.
El rango mínimo, en metros, en el que un blanco no puede ser detectado se puede
determinar utilizando la siguiente formula (el ancho de pulso y el tiempo de
recuperación son expresados en microsegundos):
Rango Mínimo = 300 x (Ancho de pulso + Tiempo de recuperación) / 2
o, de forma equivalente:
Rango Mínimo = 150 x (Ancho de pulso + Tiempo de recuperación)
Por ejemplo, el rango mínimo para un radar con un PW=25 μs y un tiempo de
recuperación Tr = 0.1 μs será:
Pág. 58
FUNDAMENTOS DE RADAR
Rango Mínimo = 150 x (25 + 0.1) = 3765 m
La mayoría de los radares modernos están diseñados con tiempos de recuperación
muy bajos, de manera que su valor puede ignorarse en el cálculo del rango mínimo.
10) Potencia media. Potencia de pico. Ciclo de Trabajo.
El transmisor de un radar pulsado solo emite potencia durante la duración de un pulso,
permaneciendo inactivo hasta la transmisión del pulso siguiente. La potencia
instantánea es difícil de medir, y usualmente los equipos de medida miden la potencia
media.
Para una señal periódica, como es el caso de un radar pulsado, la potencia media
(Pavg) se define como la energía de un periodo de la señal dividida entre el periodo (T).
Por lo tanto, la potencia media se puede calcular como:
t T
Pavg=
1
 p(t )  dt
T t 0
[w]
(24)
siendo:
Pavg
T
p(t)
= Potencia media [w]
= Periodo de repetición de pulsos (PRI)
= Potencia transmitida instantánea
La potencia de pico (Ppk) de un radar pulsado se define como el cociente entre la
energía de un pulso y el ancho de pulso.
1
Ppk= 

t 
 p(t )  dt
[w]
(25)
t 0
siendo:
Ppk

p(t)
= Potencia de pico [w]
= Ancho de pulso (PW)
= Potencia transmitida instantánea
La potencia de pico y la potencia media están relacionadas por la siguiente expresión:
Pavg x PRI = Ppk x PW
(26)
Nótese que la energía de un pulso (Ppk x PW) es igual a la energía en un periodo
completo (Pavg x PRI) de la señal, ya que durante el resto del tiempo la energía
transmitida es nula.
Pág. 59
FUNDAMENTOS DE RADAR
Figura 23: Relación entre la potencia media y la potencia de pico
Despejando la potencia media:
Pavg = Ppk x (PW / PRI)
(27)
Como PRI = 1 / PRF, la fórmula anterior puede ser escrita también como:
Pavg = Ppk x (PW x PRF)
(28)
El ciclo de trabajo (duty cycle) es una medida de la fracción del tiempo durante la que
el radar está transmitiendo. Se denomina ciclo de trabajo a la relación entre el ancho
de pulso (PW) y el periodo de repetición de pulsos (PRI). Se suele expresar en tanto
por ciento (%), multiplicando el valor obtenido por 100.
(29)
duty cycle = PW / PRI = PW x PRF
Ya que el ciclo de trabajo de un radar es normalmente conocido, la fórmula para la
potencia media puede ser expresada como:
Pavg = Ppk x duty cycle
(30)
Por ejemplo, un radar tiene las siguientes características: Pavg = 20.000 w, PW = 20
μs, PRF = 1.000 pps. Calcular el ciclo de trabajo y la potencia de pico.
Solución:
duty cycle = PW x PRF = 20 x 10-6 x 1.000 = 0.02
(2 %)
Ppk = Pavg / Duty Cycle = 20000 / 0.02 = 1.000.000 w
11) Clutter
Un radar debe realizar sus funciones en presencia de:
 Ruido
 Clutter
 Interferencias (EMI) y perturbaciones (Jamming)
Pág. 60
FUNDAMENTOS DE RADAR
Figura 24: Entorno de operación típico de un sistema radar
El clutter es una forma inevitable de perturbación de la señal radar. Ocurre cuando
objetos fijos cercanos al transmisor como edificios, árboles o el propio terreno (colinas,
oleaje en el mar, etc), obstruyen la onda electromagnética emitida y producen un eco.
El eco producido por el clutter puede ser mayor en tamaño e intensidad que el de los
objetos de interés. Los efectos del clutter disminuyen conforme la distancia aumenta,
principalmente debido al radio de curvatura de la Tierra y a la inclinación que suelen
tener las antenas con respecto al horizonte. Sin aplicar técnicas especiales de
procesado, los ecos procedentes de los blancos quedarían enmascarados por los
ecos procedentes del clutter (por ejemplo, de los accidentes geográficos del terreno o
de las olas en el mar).
Precisamente una de las técnicas más utilizadas para perturbar un radar (el
lanzamiento de ―chaff‖) se basa en la creación de falsos ecos que enmascaren los
ecos del blanco a proteger. El ―chaff‖ está constituido por pequeñas tiras reflectoras
que pueden ser utilizadas para ocultar movimientos de tropas, barcos o aviones,
creando multitud de ecos y abrumando al receptor del radar con multitud de falsos
blancos.
12) Altura de la antena. Horizonte radar.
Un factor que afecta el alcance máximo del radar es la altura de la antena. Las ondas
de radio se propagan en línea recta. Debido a la curvatura de la Tierra, esta forma de
propagación de las ondas de radio limita el alcance de un radar a blancos que estén
por encima del horizonte. Por este motivo, el rango máximo del radar depende de la
altura tanto de la antena como del blanco. La distancia al horizonte de un sistema
radar varía con la altura de la antena de acuerdo a la siguiente fórmula:
D  112.88  h
[km]
(31)
Pág. 61
FUNDAMENTOS DE RADAR
Siendo:
D
h
= Distancia al horizonte [km]
= Altura de la antena del radar [km]
Figura 25: Horizonte Radar
Un blanco que se encuentre a una distancia mayor a la del horizonte radar no podrá
ser detectado a menos que se encuentre a la suficiente altura para estar por encima
del plano del horizonte de la antena del radar.
Si la altura de la antena es h, la distancia al horizonte puede
calcularse conocido el radio de la Tierra.
La línea de visión de un radar hacia el horizonte es tangente
a la Tierra. Esta línea tangente toca la esfera de la Tierra
justo en un punto (punto B). Si O es el centro de la esfera,
entonces el segmento OB es perpendicular a la tangente.
Aplicando el teorema de Pitágoras al triángulo OAB, se
puede escribir:
(OA)2 = (AB)2 + (OB)2
Sustituyendo el valor de cada lado del triángulo tenemos:
(R + h)2 = D2 + R2 => R2 + 2Rh + h2 = D2 + R2
Despejando D, y reordenando términos, obtenemos:
D2 = h (2R + h)
El diámetro 2R de la Tierra es mucho mayor que h y por consiguiente el error
introducido si (2R+h) se reemplaza por 2R es muy pequeño. Realizando esta
sustitución tenemos
D  2 Rh
Pág. 62
FUNDAMENTOS DE RADAR
Esta ecuación nos permite calcular D, en kilómetros, si h y R están en kilómetros.
Además aún es posible simplificar, si sustituimos R = 6371 km, obtenemos
D  112.88  h
Si un radar está en lo alto de una montaña de 1 km de altura, h = 1 km, su horizonte
debería estar a 112.88 km (omitimos la refracción de las ondas en la atmósfera, que
puede modificar este valor). Por otro lado, a pie de playa con la antena a 2 metros =
0.002 km sobre el nivel del mar, el horizonte está solo a 5 km de distancia.
13) Velocidad de rotación de la antena
La tasa de exploración de la antena de un radar también afecta al máximo rango
detectable. Cuanto más despacio rote la antena, mayor será el rango de detección del
radar. Cuando la antena rota a 10 revoluciones por minuto (rpm), el haz de energía
electromagnética ilumina cada blanco justo la mitad de tiempo que si rotase a 5 rpm.
El número de pulsos que llegan a un blanco en cada ciclo completo de exploración de
la antena se denomina Impactos por Barrido (HITS PER SCAN). La señal en el
receptor es promediada sobre varios pulsos para eliminar los efectos del ruido.
Durante cada rotación de la antena, se tienen que enviar el número suficiente de
pulsos para obtener un eco que pueda ser utilizable. La sensibilidad del radar
aumenta con el número de impactos por barrido.
El tiempo de iluminación (―dwell time‖) de un blanco en cada rotación completa de la
antena depende del ancho del haz y de la velocidad de rotación de la antena.
TD = (AZ x 60) / (360 x n)
[s]
(32)
siendo:
TD = Tiempo de iluminación [s]
AZ = Aperturta de la antena en acimut [grados]
n = Velocidad de rotación de la antena [rpm]
Por lo tanto, el número de pulsos que llegarán a un blanco en cada ciclo completo
(―hits per scan‖) se puede calcular como:
m = TD / PRT = TD x PRF
[s]
(33)
siendo:
m
TD
PRT
PRF
= Hits per scan
= Tiempo de iluminación [s]
= Periodo de repetición de pulsos [s]
= Frecuencia de repetición de pulsos [pps]
Por ejemplo, si la antena de un radar tiene un ancho de haz de 2º y realiza una
rotación completa cada 10 segundos, un blanco será iluminado por el haz de la antena
Pág. 63
FUNDAMENTOS DE RADAR
durante 1/18 segundos en cada barrido. Durante este tiempo, un transmisor con una
PRF de 300 pps transmitiría 16.67 pulsos.
Velocidad de rotación antena = ( 360 grados / 10 s) = 36 grados por segundo
Tiempo iluminación = (2 grados / 36 grados por segundo) = 1/18 segundos
Hits per Scan = (300 pps x 1/18 segundos) = 16.67 pulsos
Con un número de pulsos muy bajo, la probabilidad de detección de un blanco
disminuirá; por lo tanto, la velocidad de rotación de la antena y el PRF deben ser
diseñados para maximizar la eficiencia del radar en la deteción de blancos.
14) Dirección o Rumbo al blanco
Para localizar un blanco, un radar tiene que determinar la dirección o rumbo en la que
se halla el blanco detectado. El rumbo verdadero (TRUE BEARING) de un blanco es
el ángulo que forma la línea de visión del blanco con el Norte geográfico. Este ángulo
es medido en el plano horizontal y en el sentido de las agujas del reloj desde el Norte.
El rumbo del blanco también puede medirse en relación al eje de simetría del buque o
del avión en el que está instalado el radar; en ese caso, se denomina rumbo relativo
(RELATIVE BEARING).
Figura 26: Relación entre el rumbo verdadero y el rumbo relativo
La determinación angular del blanco está limitada por la directividad de la antena. La
Directividad es la capacidad de la antena para concentrar la energía transmitida en
una dirección particular. Midiendo la dirección en la que la antena esté apuntando
cuando el eco es recibido, se puede determinar el ángulo de acimut (el ángulo de
elevación puede tambien obtenerse por un procedimiento análogo).
Las antenas de la mayoría de los radares están diseñadas para radiar energía en un
haz o lóbulo direccional que puede barrer el área de exploración simplemente girando
Pág. 64
FUNDAMENTOS DE RADAR
la antena. Como puede observarse en la figura siguiente, la forma del haz es tal que la
intensidad del eco retornado por un blanco varía en amplitud cuando el haz de la
antena va rotando.
Figura 27: Determinación del rumbo
En la posición A, la intensidad es mínima; en la posición B, cuando el haz está
apuntando directamente al blanco, la intensidad del eco es máxima. Por lo tanto, la
dirección al blanco puede ser obtenida moviendo la antena a la posición en la que el
eco es más intenso. En la práctica, las antenas de los radares de búsqueda se
mueven continuamente; el punto de máximo eco es determinado por los circuitos de
detección cuando el haz pasa sobre el blanco o visualmente por el operador. Los
radares de control de tiro o de guiado de misiles son posicionados hacia la dirección
de máxima intensidad del eco retornado y son mantenidos en esa posición bien
manualmente bien mediante circuitos electrónicos de seguimiento automático.
Para determinar el rumbo verdadero, debemos ser capaces de determinar la dirección
del Norte geográfico de la Tierra. En los radares más antiguos la dirección del Norte
geográfico debía ser determinada manualmente con ayuda de una brújula. Los
radares más modernos son capaces de determinar automáticamente la dirección del
Norte geográfico mediante el uso de un receptor GPS.
Los modernos radares prescinden total o parcialmente del uso de elementos
mecánicos para realizar el barrido de la antena. Estos radares emplean un barrido
electrónico basado en el uso de un array de antenas en el que la dirección del haz
puede ser controlado variando la fase de la señal en cada uno de los elementos del
array.
Pág. 65
FUNDAMENTOS DE RADAR
15) Ángulo de Elevación
El ángulo de elevación es el ángulo que forma la línea de vista radar-blanco con el
plano horizontal. El ángulo de elevación es positivo por encima del horizonte (el
ángulo de elevación del horizonte es de 0°) y negativo por debajo del horizonte.
La determinación del ángulo de elevación del blanco está también limitada por la
directividad de la antena. Midiendo la ángulo en el que la antena esté apuntando
cuando el eco es recibido, se puede determinar el ángulo de elevación. Los radares
de medida de altura usan un haz muy estrecho en el plano vertical.
16) Resolución de Rango y Resolución Angular. Célula de Resolución.
La resolución de un radar es su capacidad para distinguir entre blancos que están
muy cercanos en distancia o que son vistos por el radar en direcciones muy próximas
entre sí. Los radares de control de tiro, que requieren una gran precisión, deberían ser
capaces de distinguir blancos que estuviesen solamente separados unos pocos
metros. Los radares de búsqueda son normalmente menos precisos y solamente son
capaces de distinguir blancos que esten separados unos cuantos centenares de
metros. La resolución es usualmente dividida en dos categorías; resolución de rango y
resolución angular.
a) Resolución de Rango
La Resolución de Rango (R) es la capacidad de un radar para distinguir entre dos o
más blancos que están próximos entre sí en la misma dirección, pero que tienen
diferente rango. Cualquier separación más pequeña hace que los ecos retornados de
ambos blancos se combinen y aparezcan en el radar como un solo eco.
La resolución de rango es proporcional al ancho de pulso () y viene dado por la
siguiente expresión:
R=
c 
2
[m]
(34)
Para encontrar la resolución de rango de un radar es más cómodo utilizar la siguiente
fórmula (a la velocidad de la luz se recorren 150 m de ida y otros 150 m de vuelta en 1
μs):
Resolución de Rango  R = PW (en μs) x 150
[m]
Por ejemplo, determinar la resolución de rango de un radar que tiene una PW de 3 μs.
R = 3 x 150 = 450 metros
Esto significa que dos blancos con el mismo acimut y elevación tendrían que estar
separados al menos 450 metros para aparecer como dos blancos separados en la
pantalla del radar. Si los dos blancos están más cerca de 450 metros, aparecerían
como un solo blanco.
Pág. 66
FUNDAMENTOS DE RADAR
Utilizando técnicas de compresión de pulsos se puede obtener una alta resolución en
rango utilizando pulsos muy anchos, y por lo tanto permitiendo obtener una elevada
potencia media de la señal transmitida. Estas técnicas serán estudiadas en capítulos
posteriores.
b) Resolución Angular
La resolución angular es la capacidad de un radar para distinguir entre dos blancos
con el mismo rango pero diferente dirección. El grado de resolución angular depende
del ancho del haz de la antena. El ancho de haz de la antena (también denominado
ángulo de apertura de la antena) es el ángulo, medido tanto en horizontal como en
vertical, en el que la ganancia de la antena es la mitad que en la dirección de máxima
ganancia.
Figura 28: Puntos de potencia mitad que determinan el ancho del haz de un radar
El tamaño físico y la forma de la antena determinan el ancho del haz. El ancho del haz
puede variar típicamente entre 1 y 60 grados. En la figura anterior, solo el blanco que
se encuentra dentro del haz de la antena del radar reflejará un eco detectable. Dos
blancos con el mismo rango deben estar separados al menos un ángulo igual al ancho
del haz de la antena para que puedan ser detectados como dos blancos separados.
El ancho de haz de una antena depende de la frecuencia de operación y del diámetro
de la antena. Se puede aproximar por la siguiente fórmula (de teoría de antenas):


D
[radianes]
(35)
siendo:
 = Ancho de haz [rad]
 = Longitud de onda [m]
D = Diámetro de la antena [m]
Pág. 67
FUNDAMENTOS DE RADAR
c) Célula de Resolución
La resolución de rango y la resolución angular llevan al concepto de célula de
resolución. El significado de esta célula es muy claro: a menos que puedan detectarse
diferentes desplazamientos de frecuencia por efecto Doppler, es imposible distinguir
dos blancos que están localizados dentro de la misma célula de resolución.
Figura 29: Célula de resolución de un radar.
La célula de resolución está fijado por el ángulo de apertura (o ángulo de ganancia
mitad, -3 dB) de la antena medido tanto en el plano horizontal (acimut) como en el
vertical (elevación) y por la resolución de rango del radar (R). Cuanto más estrecho
es el pulso transmitido y más estrecho es el haz de la antena, más pequeña será la
célula de resolución.
17) Precisión (6)
La precisión de un sistema radar es la capacidad del radar para estimar o medir
correctamente el rango, la dirección, y en algunos casos, la altura de un blanco. La
precisión es usualmente calculada como una medida estadística del error del sistema.
El grado de precisión está fundamentalmente determinado por la resolución del
sistema radar. Algunos factores adicionales que afectan a la precisión de un radar son
la forma de los pulsos y las condiciones atmosféricas.
a) Influencia de la forma de los pulsos en la precisión
En el caso de un radar pulsado, la forma y la anchura del pulso de RF influye en el
mínimo rango, la precisión de rango y el alcance máximo. La forma de un pulso ideal
es una onda cuadrada con flancos de subida y bajada verticales (tiempos de subida y
6
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la
magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida.
La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la
resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la
distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm.
En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del
sistema. Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede
asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que
puede observarse en la magnitud de salida.
Pág. 68
FUNDAMENTOS DE RADAR
bajada nulos). Sin embargo, los equipos electrónicos no son capaces de producir esta
forma de onda ideal.

Un rango mínimo pequeño requiere un flanco de bajada abrupto: Dado que el
receptor no puede recibir ecos de un blanco mientras el transmisor está
transmitiendo un pulso, es claro que se necesita un pulso estrecho para detectar
objetos a corta distancia. Por otro lado, nos interesa que la pendiente del flanco de
bajada sea lo más abrupta posible para no aumentar el ancho del pulso. Por lo
tanto, además de un pulso estrecho, el flanco de bajada del pulso debería ser tan
vertical como sea posible.

Se requiere un flanco de subida abrupto para obtener una buena precisión en la
medida del rango: La pendiente del flanco de subida del pulso también afecta al
rango mínimo, así como a la precisión en la medida del rango, ya que no
proporciona un punto definido a partir del cual medir el tiempo transcurrido. Si
escogemos el punto inicial en el extremo inferior del flanco de subida
aumentaríamos el rango mínimo. Si escogemos el punto inicial en el extremo
superior del flanco de subida se reduciría la precisión en la medida de distancias
cortas.
b) Influencia de las condiciones atmosféricas en la precisión
Las ondas electromagnéticas se propagan a través del espacio en línea recta a la
velocidad de la luz, pero el índice de refracción de la atmósfera afecta tanto a la
trayectoria seguida como a la velocidad de propagación. La trayectoria seguida por las
ondas electromagnéticas en la atmósfera es, por lo general, ligeramente curva y la
velocidad se ve afectada por la temperatura, la presión atmosférica, y la cantidad de
vapor de agua presente en la atmósfera, que afectan al índice de refracción.
La ligera curvatura de la trayectoria seguida por las ondas electromagnéticas
transmitidas por la antena de un radar hace que el alcance radar se pueda extender
más allá de la línea del horizonte (sin utilizar propagación ionosférica).
Figura 30: Extensión del horizonte radar.
Pág. 69
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.09.- LA SEÑAL RADAR
a) La señal radar en el dominio del tiempo.
El diagrama siguiente muestra las características de la señal transmitida y recibida (en
este caso por un radar de onda pulsada).
Figura 31: Señal transmitida por un radar pulsado y ecos recibidos por el receptor
Para el caso de un radar pulsado podemos definir un conjunto de parámetros que
definen la forma y calidad del pulso.
Figura 32: Características de la señal de un radar pulsado
Pág. 70
FUNDAMENTOS DE RADAR
Amplitud. Es el nivel de voltaje referido a la línea base del pulso.
Línea Base (Baseline). Es el nivel de continua usado como referencia para evaluar
los niveles de voltaje.
Ciclo de Trabajo (Duty Cycle). Es la relación entre el ancho del pulso y el periodo,
expresado en porcentaje.
Frecuencia de repetición (PRF). Es el número de pulsos generados por unidad de
tiempo. Se mide en pulsos por segundo. El periodo de repetición es el inverso de la
frecuencia de repetición (PRI = 1/PRF).
Tiempo de Subida (Rise Time). Es el tiempo requerido para que la amplitud de un
pulso crezca desde el 10% hasta el 90% del valor final.
Tiempo de Bajada (Fall Time). Es el tiempo requerido para que la amplitud de un
pulso decrezca desde el 90% hasta el 10% del valor final. Los tiempos de subida y de
bajada de un pulso no son necesariamente iguales, de modo que hay que definir
ambos valores.
Ancho de Pulso (Pulse Duration). Es el tiempo o duración del pulso medido entre
los puntos del 50% de la amplitud de los flancos de subida y de bajada.
Sobreimpulso (Overshoot). Valor transitorio de la amplitud del pulso que sobrepasa
el valor final, cuando la transición se produce en el flanco de subida. Normalmente se
expresa en porcentaje.
Subimpulso (Undershoot). Valor transitorio de la amplitud del pulso que sobrepasa
el valor final, cuando la transición se produce en el flanco de bajada. Normalmente se
expresa en porcentaje.
Decaimiento (Droop). Distorsión del pulso caracterizado por una inclinación del nivel
superior del pulso.
b) La señal radar en el dominio de la frecuencia
Los radares de onda continua pura aparecen en la pantalla del analizador de
espectros como una sola línea espectral y cuando son moduladas con otras señales
sinusoidales, el espectro difiere poco del obtenido con las técnicas estándar de
modulación analógica usadas en sistemas de comunicaciones, como por ejemplo la
Frecuencia Modulada (FM), y consiste de una portadora mas un número relativamente
pequeño de bandas laterales. Cuando la señal está modulada con un tren de pulsos,
el espectro es algo más complicado.
El análisis de Fourier nos muestra que cualquier señal periódica por compleja que
sea, se puede descomponer en una suma de ondas sinusoidales armónicas (es decir,
que sus frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de la señal
Pág. 71
FUNDAMENTOS DE RADAR
periódica). Cuando un tren de pulsos es utilizado para modular la portadora de un
radar, el espectro típico será como el mostrado en la siguiente figura (el espectro de
esta señal depende de la anchura de los pulsos y de la PRF).
Figura 33: Espectro de una señal radar pulsada
Nótese que el espectro de la señal está compuesto por una serie de líneas
espectrales separadas y que la envolvente de dichas líneas tiene un lóbulo principal y
una serie de lóbulos secundarios. Por otro lado, nótese que el espectro está centrado
alrededor de la frecuencia de la portadora (f o).
El ancho de cada lóbulo secundario es (1/), siendo  el ancho de pulso. Por otro lado
el ancho del lóbulo principal es el doble del ancho de un lóbulo secundario. Por lo
tanto, el ancho de banda7 de la señal, que se puede aproximar por la anchura del
lóbulo principal, se puede calcular con la siguiente expresión:
BW 
2

[Hz]
(36)
Siendo  el ancho de pulso (PW). Nótese que el ancho del pulso aparece en la parte
inferior de la expresión. Cuanto más estrecho sean los pulsos, tanto más ancho será
el lóbulo principal y por lo tanto, la señal ocupará un mayor ancho de banda.
Si examinamos el espectro en más detalle, vemos que contiene líneas espectrales
individuales que están separadas. La separación entre cada línea es igual a la
frecuencia de repetición de pulsos (PRF). Por lo tanto, habrá menos líneas
espectrales si utilizamos una PRF más alta.
7
Para señales, el ancho de banda es la anchura, medida en hercios, del rango de frecuencias en el que
se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Es calculado mediante el análisis de Fourier.
Pág. 72
FUNDAMENTOS DE RADAR
Figura 34: Detalle del espectro de una señal radar pulsada (lóbulo principal)
Si los tiempos de subida y bajada de los pulsos son nulos (es decir, los flancos de los
pulsos son infinitamente abruptos), entonces las bandas laterales serán tal como se
muestran en los diagramas espectrales anteriores. El ancho de banda utilizado por la
señal transmitida es enorme y la potencia total transmitida se distribuye sobre cientos
de líneas espectrales. En realidad, no es posible generar pulsos con flancos tan
abruptos, así que en los sistemas prácticos las bandas laterales contienen menos
líneas espectrales que un sistema ideal.
Los primeros radares limitaban el ancho de banda incorporando filtros paso-banda en
la cadena transmisora. Limitar el ancho de banda para incluir un número relativamente
bajo de bandas laterales produce beneficios significativos en términos de eficiencia en
ancho de banda y reducción del nivel de ruido (al trabajar el receptor con un menor
ancho de banda), minimizando el riesgo potencial de producir interferencias a otros
equipos. Como desventaja cabe señalar que si limitamos el ancho de banda, los
tiempos de subida serán más lentos, y entonces la resolución en la determinación del
rango será peor.
Los avances en la tecnología de procesado de señales han hecho que las técnicas de
perfilado de pulsos (―pulse profiling‖) sean muy frecuentemente utilizadas. La idea
básica de las técnicas de perfilado de pulsos es la de variar la forma de los pulsos
antes de que sean entregados al transmisor. Por ejemplo, aplicando una perfil
cosenoidal o trapezoidal, el ancho de banda puede ser limitado en origen. Cuando se
combina esta técnica con la de compresión de pulsos, entonces se obtiene un
excelente compromiso entre eficiencia y resolución de rango. Aplicando un perfil
trapezoidal a los pulsos, la energía en las bandas laterales se reduce
significativamente en relación al lóbulo principal, mientras que la amplitud del lóbulo
principal aumenta. Análogamente, el uso de un perfil cosenoidal tiene un efecto
mucho más marcado, ya que la amplitud de las bandas laterales es prácticamente
despreciable. Hay otros tipos de perfiles que pueden ser aplicados pero los dos aquí
citados son los mas frecuentemente utilizados.
Pág. 73
FUNDAMENTOS DE RADAR
c) Velocidades ciegas. Velocidad Máxima no ambigua.
Este concepto solo es aplicable al radar Doppler pulsado, que utiliza el
desplazamiento en frecuencia causado por el efecto Doppler para determinar la
velocidad radial de un blanco que se mueve con respecto a la posición del radar.
Figura 35: Efectos del desplazamiento Doppler sobre el espectro de una señal radar pulsada
El análisis del espectro de la señal de un radar pulsado revela que cada una de las
componentes espectrales se vera afectada por el efecto Doppler. Cuando la velocidad
del blanco causa una frecuencia Doppler igual a un múltiplo de la PRF, el radar no
puede resolver la ambigüedad. Estas velocidades se denominan velocidades ciegas.
Consideremos el desplazamiento positivo causado por un blanco aproximándose en el
diagrama anterior. Podemos ver que conforme la velocidad relativa aumenta, se
alcanzara un punto en el que las líneas espectrales que constituyen los ecos
retornados están ocultas por la siguiente línea espectral del pulso transmitido.
Por lo tanto, las velocidades que producen un desplazamiento de frecuencia Doppler
que sea múltiplo entero de la frecuencia de repetición de pulsos (PRF) serán
velocidades ciegas:
2  vr
)  fo ,
c
c  n  PRF
vr (ciega ) 
2  fo
f D  n  PRF  (
con n=1,2,3,…
(37)
[m/s]
(38)
Por ejemplo, un radar en banda X con fo=10 GHz y PRF=1Khz tendrá las siguientes
velocidades ciegas:
vr (ciegas) = n x (3 x 108 x 1000) / (2 x 10 x 109) = 15 x n
[m/s]
vr (ciegas) = 15 m/s, 30 m/s, 45 m/s, …
Pág. 74
FUNDAMENTOS DE RADAR
Para evitar el problema de las velocidades ciegas se deben elegir los parámetros del
radar para que las velocidades ciegas caigan fuera del rango de velocidades de
interés, por ejemplo, incrementando la PRF. Sin embargo, esto reduce el máximo
rango no ambiguo.
Ejemplo: Queremos evitar velocidades ciegas inferiores a 675 m/s (2430 km/h). Para
un radar operando a 10 GHz, tenemos:
PRF = (vr (ciega) x 2 x fo) / c = (675 x 2 x 10 x 109) / (3 x 108) = 45 kHz
MUR = c / (2 x PRF) = (3 x 108) / (2 x 45 x 103) = 3,3 km
La PRF obtenida proporciona un rango máximo no ambiguo de sólo 3,3 km. El valor
de la frecuencia Doppler, y por lo tanto, de la PRF se podría reducir operando el radar
a una frecuencia inferior, pero esto significaría utilizar una antena mayor para alcanzar
la misma resolución angular.
Por lo tanto, la máxima velocidad no ambigua del blanco está dada por la siguiente
expresión (nótese que la máxima velocidad no ambigua se corresponde con un
desplazamiento de frecuencia igual a la PRF dividido por 2 ):
vMAX  
c  PRF
4  fo
[m/s]
(39)
Por ejemplo, un radar en banda X con fo=10 GHz y PRF=10Khz tendrá una velocidad
máxima no ambigua y un máximo rango no ambiguo:
VMAX = (3 x 108 x 10000) / (4 x 10 x 109) = 75 m/s = 270 km/h
MUR = c / (2 x PRF) = (3 x 108) / (2 x 10000) = 15 km
Una posible forma de resolver el compromiso entre la máxima velocidad no ambigua y
el máximo rango no ambiguo es alternar entre diferentes frecuencias de repetición de
pulsos, una PRF baja para medir distancia y una PRF alta para medir velocidad.
Pág. 75
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.10.- LA ECUACIÓN RADAR
Todo lo dicho en esta sección, salvo que expresamente se diga lo contrario, se refiere
a un radar monoestático, es decir, a un radar que utiliza la misma antena para
transmitir y recibir, o que utilizando antenas diferentes, ambas estan situadas en el
mismo emplazamiento.
La ecuación radar es la base fundamental de la teoría de radares y representa una
relación entre la potencia transmitida y la potencia recibida por un radar dada una
determinada distancia hasta el blanco.
Para poder hacer uso de la señal transmitida por un radar para medir la distancia a un
blanco, el radar tiene que ser capaz de recibir el eco. Es decir, el receptor del radar
tiene que tener la sensibilidad suficiente como para detectar la señal reflejada por el
blanco. Esto significa que la potencia recibida debe ser mayor que la sensibilidad del
receptor.
a) Potencia recibida
La densidad de potencia que llega al blanco viene dada por la siguiente expresión:
b =
Pt  Gt
4   d 2
[w/m2]
(40)
siendo:
b
Pt
Gt
d
= Densidad de potencia incidente sobre el blanco [w/m2]
= Potencia transmitida por el radar [w]
= Ganancia de la antena transmisora
= Distancia hasta el blanco [m]
El RCS o sección radar del blanco indica el porcentaje de la potencia que el blanco
refleja hacia el radar. Viene dado en unidades de superficie (m 2) pero puede no
guardar relación con la superficie física del blanco. Utilizando este parámetro se
puede calcular la densidad de potencia reflejada que regresa al radar (radar
monestático). Para el caso de un radar biestático, el receptor estará situado en un
emplazamiento diferente al del transmisor, y por lo tanto, la distancia recorrida por la
señal desde el transmisor al blanco puede ser diferente a la distancia del blanco al
receptor.
 r = b 


P G
 t t2
2
4   d
4   d 4   d 2
[w/m2]
(41)
Pág. 76
FUNDAMENTOS DE RADAR
siendo:
r = Densidad de potencia reflejada sobre la antena del radar [w/m2]
 = Sección radar del blanco [m2]
Conociendo la ganancia de la antena receptora se puede calcular su área efectiva (la
fórmula se deduce de la teoría de antenas).
Ae =
2  G
r
4 
[m2]
(42)
siendo:
Ae
Gr

= Area efectiva de la antena del radar [m2]
= Ganancia antena receptora
= Longitud de onda de la portadora
El área efectiva de una antena surge del hecho de que la antena tiene pérdidas, por lo
tanto, no es capaz de captar toda la potencia que le llega. El área efectiva de una
antena también se puede calcular como:
Ae =   A
[m2]
(43)
siendo:
Ae

A
= Area efectiva de la antena [m2]
= eficiencia de la antena (valores típicos son entre 0.6 y 0.7)
= Area geométrica de la antena [m2]
Por lo tanto, la potencia recibida se puede obtener, mediante la formula siguiente, a
partir de la potencia transmitida, las ganancias de las antenas transmisora y receptora
(suponemos que el radar utiliza la misma antena para TX y RX), las pérdidas de
propagación en el espacio libre y la sección radar del blanco (función de sus
dimensiones y de la frecuencia utilizada por el radar).
Pr =  r  Ae 
Pt  Gt  Gr    
(4   )3  d 4
2
[w]
(44)
siendo:
Pr
Pt
Gt
Gr


d
= Potencia recibida por la antena del radar [w]
= Potencia transmitida por la antena del radar [w]
= Ganancia antena transmisora
= Ganancia antena receptora
= Longitud de onda de la portadora [m]
= Sección Radar del blanco [m2]
= Distancia al blanco [m]
Esta expresión constituye la versión simplificada de la ecuación radar ya que no
incluye las pérdidas que normalmente afectan al receptor ni tampoco factores de
Pág. 77
FUNDAMENTOS DE RADAR
desacoplo de polarización. Ademas, dado que la misma antena es utilizada para la
transmisión y la recepción, se verifica que Gt = Gr.
Transformando la expresión a unidades logarítmicas tenemos:
 4 
10 log 10 Pr (d )  10 log 10 Pt  10 log 10 Gt  10 log 10 Gr  10 log 10  2   2  PL (d )
  

 4 
Pr (d )[dBw]  Pt [dBw]  Gt [dB]  Gr [dB]  10 log 10  2   2  PL (d )[dB]
  
(51)
Sustituyendo =c/f, y expresando la distancia en Km y la frecuencia en MHz:
 4  d [ Km] 103  f [ MHz] 10 6 
 4  d 

PL (d )  10 log10 
  20 log 10 
c
  


2

 4  10  10
PL (d )  20 log 10 
8
 3  10

  20 log 10 d [ Km]  20 log 10 f [ MHz]


PL(d )  32.44  20 log10 d[ Km]  20 log10 f [MHz]
3
6
(62)
El término PL(d) representa las pérdidas de propagación en espacio libre. Estas
pérdidas dependen de la distancia al blanco y de la frecuencia de operación del radar.
Nótese que este término está multiplicado por 2, para tener en cuenta las pérdidas en
el camino de ida y vuelta.
b) Mínima Potencia Detectable.
La Mínima Potencia Detectable por un Receptor viene dada por:
S min = kT o BF n (S/N )o
(63)
siendo:
k
= Constante de Boltzman
To
= Temperatura de referencia (290 K)
B
= Ancho de Banda del Ruido del Receptor [Hz]
Fn
= Figura o Factor de Ruido del Receptor
(S/N)o = Relación señal-ruido a la salida del receptor necesaria para producir
una detección fiable.
Transformando la expresión a unidades logarítmicas tenemos:
10 log10 Smin  10 log10 KTo  10 log10 B  10 log10 Fn  10 log10 (S N )o

(70)
Pág. 78
FUNDAMENTOS DE RADAR
S min [dBm]  174[dBm]  10 log10 B  Fn [dB]  (S N ) o [dB]
La Mínima Potencia Detectable por un Receptor también se suele denominar Mínima
Señal Discernible (MDS – Minimum Discernible Signal). Valores típicos de la mínima
potencia detectable en receptores radar están en el rango de -104 dBm a -110 dBm.
c) Ecuación básica del Alcance máximo de un radar
Cuando la potencia recibida (Pr) sea igual a la mínima señal detectable (Smin)
tendremos el alcance máximo del radar (Rmax) en condiciones ideales (no se han
tenido en cuenta las fluctuaciones atmosféricas ni otros fenómenos de
comportamiento estadístico).
1
1
 Pt Gt Gr   2   4  PtGt  Ae   4
Rmax = 
 =

3
2
 (4   )  S min   (4   ) S min 
[m]
(71)
siendo Ae el Area Efectiva de la Antena Receptora.
Nótese lo siguiente:
i.
Rmax es proporcional a (Pt)1/4, por lo tanto, para duplicar el alcance máximo
necesitamos aumentar la potencia 16 veces.
ii.
La dependencia con 2 puede llevar a confusión, ya que por otro lado, la
ganancia de una antena es proporcional a (1/2). Esto sugiere que se deberían
utilizar longitudes de onda cortas (frecuencias altas) para aumentar el alcance
máximo de un radar.
G  1/2
iii.

G22  1/2
Esta ecuación simplificada no tiene en cuenta los siguientes factores que
pueden tener una gran influencia sobre el alcance máximo de un radar:





Efectos del medio de propagación (como atenuación atmosférica) y
propagación multitrayecto.
Ruido atmosférico
Pérdidas por desacoplo de polarización, pérdidas en el alimentador de
antena, pérdidas por desapuntamiento de la antena en el momento de
recepción del eco.
Fluctaciones de la sección radar del blanco. Cuando la orientación del
blanco cambia respecto a la posición del haz de la antena, la sección
radar puede variar.
Clutter debido a las reflexiones sobre obstáculos de la superficie
terrestre o del mar cuando son iluminadas por el haz del radar.
d) Integración de Pulsos
Pág. 79
FUNDAMENTOS DE RADAR
Es muy importante resaltar que la probabilidad de detección del radar se puede
aumentar mediante la integración de un cierto número de pulsos. Se denomina
eficiencia de integración de pulsos, Ei(n), a la siguiente relación:
S
 
 N i
E i (n) =
S
n 
 N n
(72)
Donde (S/N)i es la relación señal ruido necesaria para que un solo pulso de lugar a
una determinada probabilidad de detección y (S/N)n la relación señal ruido por pulso
necesaria para obtener la misma probabilidad de detección cuando se integran n
pulsos.
e) Relación Potencia de pico - Potencia media
Teniendo en cuenta que la potencia media se relaciona con la potencia de pico a
través de la siguiente expresión:
Pmed = Pt 

T
(73)
Discernir entre potencia de pico de un pulso y potencia media del ciclo como
verdadera medida del alcance de un radar es muy importante ya que en principio es
frecuente la falsa impresión de que un pulso de gran potencia, aunque sea
infinitamente estrecho, podría ser detectado, cuando de hecho un receptor solo capta
la potencia y el ruido recibidos dentro de su ancho de banda.
Una señal infinitamente estrecha temporalmente sería infinitamente ancha
espectralmente y por tanto al ser el ancho de banda de un receptor limitado, la
potencia recibida sería inapreciable (el resto de la potencia transmitida se pierde sin
ser aprovechada por el receptor).
Un radar de onda continua de igual potencia de pico que un radar pulsado tiene un
mayor alcance al tener mayor potencia media.
f) Pérdidas del Sistema
Al obtener la ecuación radar simplificada se asumió que las ondas electromagnéticas
se propagaban bajo condiciones ideales, sin embargo, existen una serie de factores
que pueden introducir pérdidas (Ls) en el sistema radar y que deben ser tenidos en
cuenta ya que pueden reducir considerablemente el alcance máximo del radar:
Pág. 80
FUNDAMENTOS DE RADAR

Pérdidas internas en el transmisor y en el receptor (componentes del sistema
como guias de onda, filtros, e incluso radomos8 introducen pérdidas en el
sistema).

Posicionamiento de la antena en el momento de la recepción del eco.

Integración imperfecta de pulsos en la llegada del eco.

Pérdidas por fluctuaciones en la reflexión de las ondas sobre el blanco. La
sección radar de un blanco presenta una gran variabilidad en función del
ángulo de incidencia. Estas pérdidas deben tenerse en cuenta ya que afectarán
al alcance del radar.

Atenuación atmosférica en la propagación de las ondas electromagnéticas. Las
pérdidas por absorción atmosférica se producen cuando las ondas
electromagnéticas atraviesan las capas de aire y de vapor de agua existentes
en la atmósfera. Una parte de la energía electromagnética se convierte en calor
y otra parte se dispersa debida a las moléculas de oxígeno y de agua. La
atenuación atmosférica aumenta enormemente con la lluvia y la niebla.
g) Ecuación del Radar Monoestático. Alcance Máximo.
Haciendo uso de las relaciones anteriores y despejando el valor del alcance máximo
obtenemos:
1
 Pmed  Gt  Gr   2    n  E i (n)  T  4
Rmax = 

3
 (4   )  k  T o  F n  B  (S/N )o  Ls  
(74)
siendo:
Rmax
Pmed
Gt
Gr


n
Ei(n)
T

k
To
Fn
= Alcance máximo [m]
= Potencia media de la señal transmitida [w]
= Ganancia antena transmisora
= Ganancia antena receptora
= Longitud de onda de la portadora [m]
= Sección radar equivalente del blanco [m2]
= Número de pulsos integrados en la detección
= Eficiencia integración pulsos
= Periodo repetición de pulsos [s]
= Anchura de los pulsos [s]
= Constante de Boltzman
= Temperatura de referencia (290 K)
= Factor de ruido del receptor
8
Un radomo es una cubierta impermeable utilizada para proteger una antena. El material utilizado en
la construcción de un radomo permite obtener una atenuación relativamente baja de las señales
electromagnéticas emitidas o recibidas por la antena. Los radomos se utilizan fundamentalmente para
proteger las antenas de los efectos de la exposición ambiental.
Pág. 81
FUNDAMENTOS DE RADAR
B
= Ancho de Banda recepción [Hz]
(S/N)o = Mínima relación señal-ruido utilizable a la salida del receptor
(para un solo pulso).
Ls
= Pérdidas del sistema
Si definimos la ganancia de integración de pulsos (GIP) como:
GIP [dB]  10 log10 (n  Ei (n))
(77)
Finalmente podemos establecer la expresión en unidades logarítmicas de la potencia
recibida por el radar:
Pr (d )[dBw]  Pt [dBw]  Gt [dB]  Gr [dB]  G IP [dB] 
 4
10 log 10  2
 

  2  PL (d )[dB]  Ls [dB]

(80)
siendo:
Pr = Potencia recibida [dBw]
Pt = Potencia transmitida [dBw]
Gt = Ganancia antena transmisora [dB]
Gr = Ganancia antena receptora [dB]
 = Longitud de onda de la portadora [m]
 = Sección radar equivalente del blanco [m2]
GIP = Ganancia integración de pulsos [dB]
PL = Pérdidas de propagación en espacio libre [dB]
Ls = Pérdidas del sistema [dB]
d = Distancia del radar al blanco [m]
h) Ecuación del Radar Biestático.
En el caso de un radar biestático, la antena transmisora y la antena receptora estarán
separadas, por lo tanto, la distancia que recorre la señal desde el transmisor al blanco
puede ser diferente de la distancia recorrida desde el blanco al receptor. En este caso,
la expresión que relaciona la potencia recibida y la potencia transmitida (en unidades
logarítmicas) será la siguiente:
Pr (d )[dBw]  Pt [dBw]  Gt [dB]  Gr [dB]  G IP [dB] 
 4
10 log 10  2
 

  PL (d1 )[dB]  PL (d 2 )[dB]  Ls [dB]

(83)
siendo:
d1 = Distancia del transmisor al blanco [m]
d2 = Distancia del blanco al receptor [m]
Nótese que las pérdidas de propagación en espacio libre se han separado en dos
términos diferentes: las pérdidas en el camino del transmisor al blanco y las pérdidas
en el camino del blanco al receptor.
Pág. 82
FUNDAMENTOS DE RADAR
Figura 36: Radar monoestático/biestático
Pág. 83
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.11.- ATENUACIÓN ATMOSFÉRICA
La propagación en el espacio libre responde a un modelo ideal análogo a las
condiciones de propagación en el vacío. En el entorno terrestre muy pocas situaciones
se ajustan a este modelo. La presencia de la tierra, la atmósfera y la ionosfera alteran
en la mayoría de los casos reales las condiciones de propagación.
La concentración de gases en la atmósfera introduce diferencias entre la propagación
en el vacío y en la atmósfera, encontrándose en mayor cantidad en la capa más baja
de la atmósfera, llamada troposfera, que se extiende desde el nivel del mar hasta
unos 10 Km de altitud aproximadamente. En condiciones atmosféricas normales la
concentración de gases disminuye con la altura, lo que provoca una variación del
índice de refracción de la atmósfera en función de la altura.
La troposfera constituye un medio de propagación no homogéneo en el que la
presencia de gases (sobre todo oxígeno y vapor de agua) introduce una atenuación.
Adicionalmente los hidrometeoros como la lluvia, la niebla y la nieve, pueden introducir
atenuaciones adicionales en función de la frecuencia y la intensidad de la
precipitación. La absorción molecular de los gases contenidos en la atmósfera y la
atenuación producida por los hidrometeoros son las principales causas de la
atenuación atmosférica.
En cuanto a la atenuación por hidrometeoros, la lluvia es el fenómeno que reviste
mayor importancia, ya que la nieve, la niebla y el granizo producen atenuaciones
mucho menores.
Atenuación y dispersión por lluvia
Las ondas de radio que se propagan a través de una región de lluvia se atenúan como
consecuencia de la absorción de potencia que se produce en un medio dieléctrico con
pérdidas como es el agua. Adicionalmente, también se producen pérdidas sobre la
onda transmitida debido a la dispersión de parte de la energía del haz que provocan
las gotas de lluvia. No obstante, la atenuación por dispersión es generalmente
reducida en comparación con las pérdidas por absorción.
En cuanto a la dispersión que sufren las microondas por efecto de la lluvia, ésta es lo
suficientemente alta como para que los radares puedan utilizarse para detectar la
presencia de celdas de lluvia. Este hecho es importante en lo referente a la
navegación y en la predicción del tiempo. Sin embargo, la dispersión por lluvia puede
tener también un efecto perjudicial cuando, por ejemplo, un rádar se utiliza para la
detección y seguimiento de aviones y la presencia de lluvia enmascara el blanco.
Gases atmosféricos
Pág. 84
FUNDAMENTOS DE RADAR
La atenuación por absorción molecular, se debe principalmente a las moléculas de
oxígeno y vapor de agua presentes en la atmósfera. Para frecuencias inferiores a los
10 GHz es prácticamente despreciable, mientras que a frecuencias superiores la
atenuación crece con la frecuencia.
Los vapores de agua y de oxígeno no condensados poseen líneas de absorción en la
banda de frecuencias de microondas y de ondas milimétricas. Por ello existen
frecuencias donde se produce una gran atenuación, separadas por ventanas de
transmisión donde la atenuación es mucho menor. En el caso del vapor de agua, se
producen fuertes líneas de absorción para longitudes de onda de 1,35 cm (23 GHz),
1,67 mm (180 GHz) e inferiores. En el caso del oxígeno, las longitudes de onda de los
picos de absorción son 0,5 cm (60 GHz) y 0,25 cm (120 GHz).
Figura 37: Atenuación por gases atmosféricos
Pág. 85
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.12.- SECCIÓN RECTA RADAR
La sección recta radar, RCS o , es una medida de la capacidad de un blanco para
reflejar la energía electromagnética que incide sobre el mismo. Matemáticamente es el
cociente entre la densidad de potencia incidente sobre el blanco y la potencia
rerradiada por éste y se mide en unidades de superficie (m2). Es una característica
específica de cada blanco.
Puede definirse de una forma más precisa de la siguiente forma: “La sección recta
radar de un blanco es el área ficticia que interceptando una parte de la potencia
incidente en el blanco, si radiase de forma isotrópica daría lugar a un eco en el radar
de igual potencia que el producido por el blanco real”.
Esta definición tiene en cuenta la capacidad de absorber y/o reflejar la energía del
blanco, asi como la direccionalidad de la energía reflejada.
La sección radar de un blanco depende de múltiples factores:





Frecuencia
Ángulo de incidencia de las ondas
Polarización de las ondas
Forma y tamaño del blanco
Material utilizado
En general, la sección recta radar de un blanco es bastante difícil de estimar de forma
teórica y normalmente se determina mediante medidas. En la siguiente figura se
muestra el diagrama RCS del avión B-26 en función del ángulo de azimut.
Figura 38: Diagrama RCS del avión B-26 para una frecuencia de 3 GHz.
Pág. 86
FUNDAMENTOS DE RADAR
Este diagrama representa, en coordenadas polares, el valor de la sección radar del
avión (en m2) en función del ángulo de acimut con el que inciden las ondas
electromagnéticas. Nótese la gran variabilidad que presenta en función del ángulo de
incidencia.
En la mayoría de los sistemas radar, existe un movimiento relativo entre el blanco y el
radar; esto hace que la sección radar fluctúe con el tiempo (en función del ángulo,
forma del blanco, etc). El hecho de que la sección radar fluctúe se traduce en una
pérdida de la relación Señal/Ruido. Estas pérdidas deben tenerse en cuenta ya que
afectarán al alcance del radar. Esto implica estimar el incremento de (S/N) necesario
para compensar las pérdidas por fluctuaciones.
En el siguiente diagrama se muestran los valores típicos de la sección radar de
algunos blancos.
Figura 39: Sección Radar (RCS) de algunos objetos (en m2) para una frecuencia de 10 GHz.
Pág. 87
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.13.- TABLA DE CONVERSION dBm - dBw
El decibelio no proporciona un nivel absoluto, sino una relación entre dos niveles de
potencia. Para establecer una medida absoluta de la potencia utilizando unidades
logarítmicas se utilizan dBm y dBW.
dBm – Es la potencia expresada en decibelios relativa a un milivatio.
dBW – Es la potencia expresada en decibelios relativa a un vatio.
Por lo tanto un nivel de 10 dBm es un nivel 10 veces superior a un milivatio, es decir,
10 mW. Análogamente un nivel de potencia de 20 dBW es un nivel 100 veces superior
a 1 W, es decir, 100 W.
La siguiente expresión permite convertir la potencia de dBw a dBm y viceversa:
dBm = dBW + 30
dBW = dBm - 30
(84)
La siguiente tabla permite convertir entre dBm, dBW y vatios.
dBm
+100
+90
+80
+70
+60
+50
+40
+30
+20
+10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
dBW
+70
+60
+50
+40
+30
+20
+10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
vatios
Múltiplo/Submúltiplo
10 000 000
10 Mw
1 000 000
1 Mw
100 000
100 kw
10 000
10 kw
1 000
1 kw
100
100 w
10
10 w
1
1w
0.1
100 mw
0.01
10 mw
0.001
1 mw
0.0001
100 w
0.00001
10 w
0.000001
1 w
0.0000001
100 nw
0.00000001
10 nw
0.000000001
1 nw
Tabla 7 – Tabla de conversión dBm, dBW y vatios
Se utilizan los siguientes múltiplos y submúltiplos de la unidad fundamental de medida
de potencia, el vatio (W):
Pág. 88
FUNDAMENTOS DE RADAR
pW (picovatios)
nW (nanovatios)
W (microvatios)
mW (milivatios)
W (vatios)
kW (kilovatios)
MW (Megavatios)
0.000000000001 W
0.000000001 W
0.000001 W
0.001 W
1W
1.000 W
1.000.000 W
10-12 W
10-9 W
10-6 W
10-3 W
1W
103 W
106 W
Tabla 8 – Múltiplos/Submúltiplos de potencia
Pág. 89
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.14.- Glosario de Términos
Agilidad en Frecuencia. La agilidad en frecuencia se refiere a la capacidad del radar
para variar rápidamente su frecuencia de operación de una forma pseudoaleatoria
manteniendo un ancho de banda instantáneo estrecho sobre un amplio ancho de
banda de operación.
Altímetro Radar. El altímetro radar es utilizado por los aviones para determinar su
altura sobre el terreno.
Antena de un Radar. La antena de un radar permite enfocar, dirigir y concentrar la
energía electromagnética irradiada sobre una dirección específica. Los tipos más
comunes de antenas utilizadas por los sistemas radar son los reflectores parabólicos y
las antenas en array.
Blanco. Cualquier objeto detectado por un radar se denomina blanco.
Chaff. Asi se denomina a las tiras de material reflectante desplegadas en grandes
cantidades a través de la atmósfera para confundir a los radares enemigos. El Chaff
fue introducido durante la Segunda Guerra Mundial (1943) casi simultáneamente por
los alemanes y los británicos.
Rango Mínimo. El Rango Mínimo es la distancia mínima a la que el blanco no puede
ser detectado debido a que el transmisor del radar está emitiendo un pulso de RF y el
receptor del radar está bloqueado.
Diversidad en Frecuencia. La diversidad en frecuencia se refiere al uso de múltiples
radares complementarios operando a diferentes frecuencias de forma colaborativa.
IFF (Identificacion Amigo o Enemigo). El sistema de identificación amigo o
enemigo (IFF) es un ejemplo de un radar secundario que es ampliamente utilizado en
entornos militares.
Indicador de Posición de Plano (PPI). El indicador PPI es el más extendido de los
formatos utilizados por los sistemas radar. Los blancos se muestran en un diagrama
en coordenadas polares, proporcionando información sobre el rango y el acimut de
cada blanco.
Material Absorbente Radar (RAM). Estos materiales tienen propiedades eléctricas
similares al espacio libre. Cuando una señal radar impacta contra un material
absorbente, la mayor parte de la energía electromagnética es disipada en forma de
calor y sólo una pequeña fracción de la energía es reflejada.
Pág. 90
FUNDAMENTOS DE RADAR
Máximo Rango no ambiguo. La frecuencia de repetición de pulsos (PRF) de un
sistema de radar determina el máximo rango operativo del radar antes de que la
ambigüedad se empiece a producir.
Perturbador. Los perturbadores radar se utilizan para degradar el funcionamiento del
receptor de un radar, transmitiendo una señal interferente que se recibe con una
potencia más alta que las otras señales, y por lo tanto dificultando la recepción de
dichas señales.
Radar Aeroembarcado. Un radar diseñado para ser instalado en un avión. La
plataforma asociada a este tipo de radares impone drásticas limitaciones en el tamaño
y el peso.
Radar Doppler Pulsado. Estos radares detectan el desplazamiento de frecuencia
Doppler en una señal pulsada para determinar la velocidad de los blancos móviles.
Radar Espacial. Sistema radar instalado sobre un satélite generalmente utilizado
para funciones de vigilancia y reconocimiento de la Tierra.
Radar Biestático. Un radar biestático usa antenas diferentes para transmisión y
recepción, y además localizadas en emplazamientos diferentes.
Radar Clutter. El término clutter se refiere a cualquier objeto que cause reflexiones
no deseadas de la energía electromagnética transmitida por el radar que retornan al
receptor radar.
Radar de Compresión de Pulsos. Estos radares hacen uso de técnicas específicas
de procesado de señales para proporcionar la mayor parte de las ventajas ofrecidas
por los sistemas con pulsos extremadamente estrechos manteniendo las limitaciones
de la potencia de pico del transmisor.
Radar Doppler. Estos radares permiten que la velocidad de un blanco pueda ser
medida utilizando el efecto Doppler.
Radar Laser (LIDAR). Es un radar que utiliza la luz en lugar de las señales de
radiofrecuencia utilizadas por el radar convencional.
Radar Marino. Es un radar que se utiliza para prevenir colisiones entre barcos y como
ayuda a la navegación cuando el barco está cerca de la costa.
Radar Meteorológico. Se utiliza como herramienta de ayuda para realizar
predicciones metereológicas.
Radar Monoestático. Un radar monoestático transmite y recibe a través de la misma
antenna o a traves de antenas localizadas en el mismo emplazamiento.
Radar de Onda Continua (Radar CW). Los radares de onda continua emiten una
onda electromagnética de forma continua.
Pág. 91
FUNDAMENTOS DE RADAR
Radar de Onda Continua Modulado en Frecuencia (Radar FM-CW). La onda
generada por este tipo de radares está modulada en frecuencia para permitir la
medida del rango de un blanco.
Radar de Penetración en el Terreno (GPR). El radar de penetración en el terreno
utiliza los principios del radar para obtener imágenes, localizar e identificar cambios en
las propiedades electromagnéticas del subsuelo.
Radar Primario. Un radar primario es aquel que recibe los ecos reflejados por un
blanco de sus propias señales transmitidas.
Radar Pulsado. Un radar pulsado transmite una secuencia de pulsos de RF de corta
duración, y estima la distancia del blanco midiendo el tiempo de retardo de los ecos.
Radar Secundario. Un radar secundario es un sistema de identificación de blancos
cooperativo (necesita la cooperación del propio blanco) en el que un interrogador
transmite una señal codificada al blanco y éste responde con una señal de
identificación.
Resolución de Rango. Es la capacidad del radar para diferenciar o resolver entre
dos blancos próximos entre sí, con la misma elevación y acimut.
Sección Recta Radar (RCS – Radar Cross Section) – La sección radar de un blanco
es una medida de su capacidad para reflejar la energía electromagnética en la
dirección del receptor radar. Por ejemplo, un avión ―invisible‖ al radar (diseñado para
ser indetectable) tendrá una RCS muy baja, mientras que un avión comercial de
pasajeros tendrá un RCS alta.
Velocidad Ciega Doppler. Las velocidades ciegas Doppler son una de las
principales debilidades de un radar MTI. Cuando el desplazamiento Doppler de la
frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia de repetición de pulsos (PRF) del
radar, el receptor del radar MTI devuelve una respuesta nula.
Pág. 92
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.15.- Lista de Acrónimos
AEW
AI
ARM
ASR
ASW
ATC
ATM
AWR
BMEW
BS
BW
CRT
CW
DME
ECM
EMI
EW
FM
GCI
GPR
HF
IFF
LOS
MTI
MUR
OTH
PAR
PD
PM
PPI
PRF
PRI
PSR
PW
RA
RADAR
RAM
RAR
RCS
RFID
SAM
SAR
SIF
Airborne Early Warning
Airborne Intercept
Antirradiation Missiles
Air Surveillance Radar
AntiSubmarine Warfare
Air Traffic Control
Air Traffic Management
Airborne Weather Radar
Ballistic Missile Early Warning
Battlefield Surveillance
Beamwidth
Cathode Ray Tube
Continuous Wave
Distance Measuring Equipment
Electronic Countermeasures
Electromagnetic Interference
Early Warning
Frequency Modulated
Ground Control Intercept
Ground Penetrating Radar
Height Finder
Identification Friend or Foe
Line Of Sight
Moving Target Indicator
Maximum Unambiguous Range
(Radar) Over The Horizon
Precision Approach Radar
Pulse Duration
Phase Modulated
Plan Position Indicator
Pulse Repetition Frequency
Pulse Repetition Interval
Perimeter Surveillance Radar
Pulse width
Radar Altimeter
Radio Detection and Ranging
Radar Absorbent Material
Real Aperture Radar
Radar Cross Section
Radio Frequency Identification
Surface-to-Air Missile
Synthetic Aperture Radar
Selective Identification Feature
Pág. 93
FUNDAMENTOS DE RADAR
SLAR
SMR
SPR
SPS
SS
SSR
TA
TFR
TWS
VOR
Side-Looking Aperture Radar
Surface Movement Radar
Seconds per Revolution
Seconds per Sector
Surface Search
Secondary Surveillance Radar
Target Acquisition
Terrain-Following Radar
Tracking-While-Scan
VHF Omni-directional Radio-range
Pág. 94
FUNDAMENTOS DE RADAR
2.16.- Bibliografia
a) Documentos/Apuntes/Libros
 Electronic Warfare and Radar System Engineering Handbook.
Naval Air Warfare Center (Weapons Division)
 Apuntes de la Asignatura de Radar. Escuela Politécnica Superior de la
Universidad de Alcalá.
 Radar Systems Análisis and Design using MATLAB. Bassem R. Mahafza. 2000.
Chapman & Hall/CRC.
b) Web
 Integrated Publishing. Electrical Enginnering Training Series. Radar
Fundamentals (http://www.tpub.com/content/neets/14190/index.htm)
 Radar Tutorial. (http://www.radartutorial.eu)
 Radar Fundamentals. Jason Lemons
(http://www.geocities.com/jasonlemons/radar.html)
 Introduction to Naval Weapons Engineering (http://www.fas.org/man/dod101/navy/docs/es310/syllabus.htm)
 Radar Glossary (http://www.argospress.com/Resources/radar/)
 Naval Ordnance and Gunnery Volumen 2. Capitulo 16. Radar and Optics.
(http://www.eugeneleeslover.com/USNAVY/CHAPTER-16-A.html)
Pág. 95