Introducción a los sistemas radar
Un radar es un instrumento electrónico que utiliza ondas electromagnéticas de frecuencia muy elevada para determinar la posición, la velocidad y las características de los objetos situados fuera del alcance visual.
Fue desarrollado en 1934 por un equipo de técnicos británicos bajo la dirección de Watson Watt y demostró su eficacia en el ámbito militar durante la II Guerra Mundial.
Figura 1. Radar móvil situado en el remolque de un camión.
A partir de entonces sus aplicaciones se han diversificado enormemente, lo usan los meteorólogos para detectar tormentas, huracanes y tornados, los controladores aéreos para ordenar el tráfico de los aeropuertos, la NASA para crear mapas topográficos de los planetas y la policia para determinar la velocidad a la que circulan los vehículos.
Figura 2. Volcán Komagate en Japón, mapa radar desarrollado por la NASA
En los siguientes apartados se describe el principio de funcionamiento, ecuaciones y diagrama de bloques de los distintos tipos de radar.
Eco y efecto Doppler
El principio de funcionamiento de los radares se basa en dos sencillos 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 hacia el emisor.
Figura 1. Ejemplo de eco sonoro.
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.
Tipos de radares
En función de la señal transmitida se distinguen dos tipos de radares, el radar de pulsos y el radar de onda continua.
Radar de pulsos
El radar de pulsos envía señales en ráfagas muy cortas (millonésimas de segundo) pero de una potencia muy elevada. Para poder determinar la distancia el radar de pulsos mide el tiempo que la señal tarda en alcanzar el objetivo y volver al receptor (tiempo de vuelo).
A partir de este tiempo y la velocidad de propagación de una onda electromagnética se calcula la distancia.
Figura 1. Señal transmitida en un radar de pulsos.
Si se realiza un seguimiento del objetivo con varios pulsos separados un determinado tiempo "T (segundos)" se puede conocer también su velocidad según los cambios de posición con cada pulso transmitido.
Muchos radares meteorológicos utilizan esta tecnología ya que es interesante localizar una tormenta o un huracán pero su velocidad no es tan elevada como para ser medida haciendo uso del radar.
Radar de onda continua
Los radares de onda continua, como su nombre indica, utilizan señales continuas en vez de ráfagas cortas. Se diferencian dos tipos, el radar doppler y el radar FM.
El radar doppler se utiliza para realizar medidas precisas de la velocidad de un objeto. Este tipo de radar transmite una onda continua de frecuencia fija. Cuando esta señal encuentra un objeto en movimiento la frecuencia de la onda reflejada cambia con respecto a la transmitida que se toma de referencia. Utilizando esta variación de frecuencia el radar determina la velocidad del objetivo.
Los radares de tráfico de la policia y los utilizados en competiciones deportivas son algunos ejemplos de radares con esta tecnología.
Figura 2. Medida de la velocidad con un radar doppler en una competición automovilística.
Los radares FM también emiten señales continuas pero en este caso moduladas en frecuencia. A diferencia del radar doppler, estas varaciones en frecuencia de la señal transmitida permiten no sólo conocer la velocidad del objetivo sino también su posición.
Cesar Augusto Suarez
CI 17394384
CRF
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