Desorden (radar)

El ruido de fondo ^{[ 1 ] [ 2 ]} es el retorno no deseado (ecos) en los sistemas electrónicos, particularmente en referencia a los radares . Estos ecos suelen provenir del suelo , el mar, la lluvia, animales/insectos, contramedidas electrónicas y turbulencias atmosféricas , y pueden causar graves problemas de rendimiento en los sistemas de radar. Lo que una persona considera ruido de fondo no deseado, otra puede considerarlo un objetivo deseado. Sin embargo, los objetivos generalmente se refieren a dispersores puntuales y el ruido de fondo a dispersores extendidos (que cubren muchas celdas de alcance, ángulo y Doppler). El ruido de fondo puede llenar un volumen (como la lluvia) o estar confinado a una superficie (como la tierra). Se requiere conocer el volumen o el área de superficie iluminada para estimar el eco por unidad de volumen, η, o el eco por unidad de área de superficie, σ° (el coeficiente de retrodispersión del radar ).

El ruido de radar puede ser causado por objetos hechos por el hombre, como edificios, y —intencionalmente— por contramedidas de radar como chaff . Otras causas incluyen objetos naturales como accidentes geográficos, mar, precipitación , granizo , tormentas de polvo , aves, turbulencia en la circulación atmosférica y estelas de meteoritos . El ruido de radar también puede ser causado por otros fenómenos atmosféricos, como perturbaciones en la ionosfera causadas por tormentas geomagnéticas u otros eventos de clima espacial . Este fenómeno es especialmente evidente cerca de los polos geomagnéticos , donde la acción del viento solar sobre la magnetosfera terrestre produce patrones de convección en el plasma ionosférico . ^{[ 3 ]} El ruido de radar puede degradar la capacidad del radar de más allá del horizonte para detectar objetivos. ^{[ 3 ] [ 4 ]} El ruido también puede originarse a partir de ecos de trayectos múltiples de objetivos válidos causados ​​por reflexión terrestre , conductos atmosféricos o reflexión / refracción ionosférica (por ejemplo, propagación anómala ). Este tipo de desorden resulta especialmente molesto, ya que parece moverse y comportarse como objetos de interés comunes, como aviones o globos meteorológicos .

Las señales electromagnéticas procesadas por un receptor de radar constan de tres componentes principales: señal útil (por ejemplo, ecos de aeronaves), interferencias y ruido . La señal total que compite con la señal de retorno del objetivo es, por lo tanto, la suma de interferencias y ruido. ^{[ 5 ]} En la práctica, a menudo no hay interferencias o estas predominan y el ruido puede ignorarse. En el primer caso, se dice que el radar está limitado por el ruido, mientras que en el segundo, está limitado por las interferencias.

La lluvia, el granizo, la nieve y las virutas son ejemplos de ruido volumétrico. Por ejemplo, supongamos un objetivo aéreo, a distancia${\displaystyle R}$, está en medio de una tormenta.

Un problema con el ruido volumétrico, como la lluvia, es que el volumen iluminado puede no estar completamente lleno, en cuyo caso se debe conocer la fracción llena, y los dispersores pueden no estar distribuidos uniformemente. Consideremos un haz con una elevación de 10°. A una distancia de 10  km, el haz podría cubrir desde el nivel del suelo hasta una altura de 1750 metros. Podría haber lluvia a nivel del suelo, pero la parte superior del haz podría estar por encima del nivel de las nubes. En la parte del haz que contiene lluvia, la tasa de precipitación no será constante. Sería necesario conocer cómo se distribuyó la lluvia para realizar una evaluación precisa del ruido y la relación señal/ruido. Lo único que se puede esperar de la ecuación es una estimación al 5 o 10  dB más cercano.

La señal reflejada depende de la naturaleza de la superficie, su rugosidad, el ángulo de incidencia (ángulo que forma el haz con la superficie), la frecuencia y la polarización. La señal reflejada es la suma fasorial de un gran número de señales individuales provenientes de diversas fuentes, algunas de ellas móviles (hojas, gotas de lluvia, ondulaciones) y otras estacionarias (postes, edificios, troncos de árboles). Las muestras individuales de la señal reflejanda varían de una celda de resolución a otra (variación espacial) y varían con el tiempo para una celda dada (variación temporal).

Relleno del haz

Para un objetivo cercano a la superficie terrestre, de modo que la Tierra y el objetivo se encuentren en la misma celda de resolución de alcance, son posibles dos situaciones. La más común se da cuando el haz incide sobre la superficie con un ángulo tal que el área iluminada en un momento dado representa solo una fracción de la superficie intersectada por el haz, como se ilustra en la Figura 2.

El principal problema radica en que el coeficiente de retrodispersión no se puede calcular, sino que debe medirse. La dificultad reside en la validez de las mediciones tomadas en un lugar bajo ciertas condiciones al utilizarlas en otro lugar bajo condiciones diferentes. Existen diversas fórmulas empíricas y gráficos que permiten realizar una estimación, pero los resultados deben interpretarse con precaución.

El término « plegamiento de interferencias » se utiliza para describir las interferencias detectadas por los sistemas de radar . Este fenómeno se convierte en un problema cuando el alcance de las interferencias (detectadas por el radar) excede el intervalo de frecuencia de repetición de pulsos del radar, lo que impide una supresión adecuada de las mismas y provoca que las interferencias se retraigan dentro del alcance. ^{[ 6 ]} La solución a este problema suele consistir en añadir pulsos de relleno a cada pulso coherente del radar, aumentando así el alcance sobre el que el sistema aplica la supresión de interferencias.

La desventaja de hacer esto es que agregar pulsos de relleno degradará el rendimiento, debido al desperdicio de energía del transmisor y a un tiempo de permanencia más prolongado .