radar monopulso

Las antenas monopulso producen una señal suma y dos señales delta. Esto permite realizar mediciones angulares utilizando un único pulso de recepción. La señal suma generalmente se transmite de vuelta a través de la guía de ondas utilizada para enviar el pulso de transmisión. Las dos señales delta corresponden a la elevación (arriba-abajo) y al desplazamiento (izquierda-derecha). ^{[ 3 ]}

La señal suma corresponde al haz de la antena a lo largo de su eje central. Las señales delta son pares de haces adyacentes al eje central del haz suma. Las mediciones de los haces delta producen valores positivos o negativos según el cuadrante.

La señal suma se genera mediante una bocina de alimentación posicionada para maximizar la señal en el centro del haz de la antena. Las señales de RF delta se generan mediante pares de bocinas de alimentación de antena ubicadas junto a la bocina de alimentación suma (esta última no se muestra en la figura). La salida de cada par de bocinas de alimentación delta se suma, lo que produce una señal de salida nula cuando la señal de RF entrante se encuentra en el centro del haz de la antena. La intensidad de la señal de cada haz delta aumenta a medida que la aeronave se aleja del eje central de la antena.

En la imagen de la guía de ondas que se muestra, una señal de RF polarizada horizontalmente llega a las dos bocinas de alimentación para producir una señal delta izquierda/derecha. La energía del frente de onda de RF se inyecta en ambas bocinas de alimentación. La señal de RF de ambas bocinas viaja a través de la guía de ondas, donde se combina. El combinador realiza una resta matemática de las señales eléctricas que llegan de las bocinas de alimentación. Esta resta produce la señal delta. Se utiliza una configuración de bocinas de alimentación similar para producir la señal delta arriba/abajo (no se muestra). El conjunto de la guía de ondas puede utilizarse de forma independiente. Para una antena de alta ganancia, el conjunto de bocinas de alimentación se ubica frente a la superficie reflectante, en el punto focal o cerca de él.

En la imagen de la guía de ondas que se muestra, la señal de suma se crearía mediante una única bocina de alimentación de guía de ondas centrada entre las dos bocinas de alimentación que se muestran.

Las señales de radiofrecuencia suma y delta se convierten a una frecuencia más baja en el receptor , donde se realiza el muestreo. Un procesador de señales genera la señal de error utilizando estas muestras.

El valor positivo o negativo de cada señal delta se genera mediante un desfase de 0° o 180° en comparación con la señal de suma. Se inyecta una señal de calibración en la ruta de recepción cuando el radar está inactivo, lo que establece un desfase conocido entre las diferentes rutas de la señal de microondas (modo de reposo).

El error angular se genera a partir de la señal delta mediante una relación compleja. Esto se aplica tanto a los haces delta izquierdo/derecho como a los haces delta superior/inferior (dos relaciones). En la descripción del Doppler pulsado se explica cómo se utilizan las partes real e imaginaria en el radar .

$${\displaystyle {\text{Error}}={\frac {\dfrac {({\text{Delta real}})+i({\text{Delta imaginario}})}{({\text{Suma real}})+i({\text{Suma imaginaria}})}}{\dfrac {({\text{Calculación delta real}})+i({\text{Calculación delta imaginaria}})}{({\text{Calculación de suma real}})+i({\text{Calculación de suma imaginaria}})}}}.}$$

El resultado es un número con signo . El objetivo del proceso de calibración es rotar el vector de error del ángulo complejo de la antena sobre el eje real para reducir las pérdidas en el procesamiento de la señal.

El error angular se utiliza para ajustar la posición del objetivo a lo largo del eje central de la antena. En un radar de dirección mecánica, el error angular vertical acciona un motor que mueve la antena hacia arriba o hacia abajo, y el error angular horizontal acciona un motor que la orienta hacia la izquierda o hacia la derecha. En un misil, el error angular es un dato de entrada para el sistema de guiado que posiciona las aletas de guiado que hacen girar el cuerpo del misil para que el objetivo se encuentre en el eje central de la antena.

Una rueda, un espejo y una luz pueden usarse para visualizar lo real y lo imaginario descritos en esta ecuación. El espejo se coloca a 45 grados sobre la rueda para que puedas ver tanto la parte frontal como la superior simultáneamente. La luz se fija a la rueda para que puedas verla incluso con las luces de la habitación apagadas. Te sientas justo frente a la rueda mientras un amigo la hace girar. La vista de la parte frontal (real) y la parte superior (imaginaria) de la rueda te indican su posición.

Los pares de valores reales e imaginarios forman un número complejo que se explica como partes real e imaginaria .

Se requiere calibración dinámica cuando existen tramos largos de guía de onda entre la antena y el primer convertidor descendente (véase Receptor superheterodino ). Esto compensa los cambios de temperatura que alteran el tamaño y la longitud de la guía de onda, lo que provoca variaciones de fase que generan señales de error angular incorrectas para tramos largos de guía de onda. El término Cal se crea inyectando una señal de calibración en la guía de onda de recepción mientras el sistema no está activo (suma y delta). El error angular de la señal de calibración se utiliza para evaluar el error angular durante el funcionamiento normal. El ajuste de la antena se utiliza para realizar ajustes que generen la señal de error deseada cuando la antena se calibra en un campo de antenas.

Cuando la longitud de la guía de ondas entre la antena y el receptor es corta, se puede omitir la señal de calibración y establecer el término de calibración en un valor fijo. También se puede almacenar un valor fijo para sistemas con guías de ondas largas, lo que permite un funcionamiento degradado cuando no se puede realizar la calibración de RF. Es posible que sea necesario ajustar el conjunto de la guía de ondas utilizando un rango de antena para obtener resultados consistentes.

La antena de matriz de cuatro cuadrantes consta de cuatro submatrices. Las submatrices están separadas por una distancia d . El ángulo θ (ya sea en elevación o acimut) se estima a partir de la relación monopulso, que es la relación entre la señal de diferencia y la señal de suma. La ecuación de estimación viene dada por $${\displaystyle \Delta /\Sigma =-j\tan \left({\frac {\pi d}{\lambda }}\sin \theta \right).}$$ La derivación de una forma más general de esta ecuación es presentada por Frid y Jonsson. ^{[ 2 ]}

El efecto Doppler se puede utilizar para diferenciar objetos según su velocidad. El procesamiento de señales de radar Doppler pulsado utiliza esta técnica. Se combina con el escaneo cónico o monopulso para mejorar la fiabilidad del seguimiento. Es necesario separar la señal del objeto de la interferencia para evitar que se desvíe de él. Esto evita problemas cuando el sistema se ve afectado por aeronaves que vuelan demasiado cerca de la superficie terrestre o que atraviesan las nubes.

Las antenas de escaneo cónico y monopulso son susceptibles a la interferencia de fenómenos meteorológicos y objetos estacionarios. Esta interferencia puede generar señales de retroalimentación que desvían el haz de la antena de la aeronave. Esto puede provocar una posición de antena poco fiable cuando la antena apunta demasiado cerca del suelo o de zonas con mal tiempo. Los sistemas sin modo de seguimiento Doppler pulsado pueden permanecer apuntando a objetos irrelevantes como árboles o nubes. Se requiere la atención constante del operador cuando no hay procesamiento de señal Doppler.