www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Noções básicas de radar

Ondas e Intervalos de Frequência

O espectro de ondas eletromagnéticas contem freqüências de até 1024 Hz. Esse intervalo é subdividido em diferentes sub-escalas devido a diferentes propriedades físicas. A subdivisão das frequências nos diferentes intervalos foi previamente medida de acordo com critérios que foram historicamente desenvolvidos e estão agora obsoletos, pelo que foi criada uma nova classificação das bandas de frequências. Esta nova classificação ainda não foi totalmente estabelecida internacionalmente. A designação tradicional de bandas de frequência é frequentemente utilizada na literatura. Na OTAN, a nova subdivisão é usada.

O gráfico a seguir mostra uma visão geral:

Figura 1: Ondas e intervalos de frequência usadas pelo radar.

Figura 1: Ondas e intervalos de frequência usadas pelo radar.

Ondas e intervalos de frequência usadas pelo radar.

Figura 1: Ondas e intervalos de frequência usadas pelo radar.

Portanto, atualmente existem dois sistemas de designação válidos para bandas de frequência que são comparadas na Figura 1. O IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) favorece o sistema de designação, que se originou historicamente e cuja distribuição intencionalmente não sistemática das letras à designação da banda em parte se origina da época da 2ª Guerra Mundial. Sua seleção foi inicialmente destinada a manter as freqüências usadas em segredo.

Uma nova classificação de bandas de frequência é usada dentro da OTANNorth Atlantic Treaty Organization (NATO). Seus limites de banda são adaptados às tecnologias e possibilidades de medição nas diferentes faixas de freqüência. Eles são quase logaritmicamente distribuídos e o sistema está aberto às altas freqüências. Neste sistema, outras bandas de frequência até o intervalo terahertz podem ser facilmente definidas no futuro. Este sistema de designação também é de origem militar e é uma divisão de bandas para a guerra eletrônica, na qual o equipamento de radar finalmente ocupa um lugar essencial.

Como uma atribuição às novas bandas de freqüência nem sempre é possível sem que a freqüência exata seja conhecida, fiz uso dos nomes das bandas tradicionais sem comentários, onde eles foram mencionados nas publicações do fabricante. Mas tenha cuidado! Na Alemanha, por exemplo, as empresas ainda usam nomes de bandas antigas. Os conjuntos de radar da chamada „família da banda C“ operam com certeza na nova banda G, mas os conjuntos de radar com a letra „L“ no designador (por exemplo, SMART-L) não operam mais na banda L, mas na banda D.

As freqüências de aparelhos de radar hoje variam de cerca de 5 megahertz em cerca de 130 gigahertz (130.000.000.000 de oscilações por segundo!). No entanto, certas frequências também são preferidas para certas aplicações de radar. Sistemas de radar de alcance muito longo geralmente operam em freqüências mais baixas abaixo e incluindo a banda-D. Os radares de controle de tráfego aéreo em um aeroporto operam abaixo de 3 GHz (ASR) ou abaixo de 10 GHz (PAR).

Figura 2: Alguns radares e sua banda de frequência

Figura 2: Alguns radares e sua banda de frequência

Body Scanner
Automotive Radars
Airborne
Radar
Battlefield Radar
Early Warning Radars
Over-The-Horizon (OTH)-Radar
SMR
PAR
ASR
En-Route
Radar
GPR

Figura 2: Alguns radares e sua banda de frequência

A- e B- Banda (HF- e VHF- Radar)

Essas bandas de radar abaixo de 300 MHz têm uma longa tradição, já que os primeiros radares foram desenvolvidos aqui antes e durante a 2ª Guerra Mundial. A faixa de freqüência correspondia às tecnologias de alta frequência dominadas naquele momento. Mais tarde, eles foram usados para os radares de alerta de alcance extremamente longo, chamados de radares Over The Horizont (OTH). Como a precisão da determinação do ângulo e a resolução angular dependem da relação do comprimento de onda com o tamanho da antena, esses radares não podem atender aos requisitos de alta precisão. As antenas desses aparelhos de radar são, no entanto, extremamente grandes e podem ter até vários quilômetros de extensão. Aqui, condições especiais de propagação anormal atuam, o que aumenta o alcance do radar novamente à custa da precisão. Uma vez que essas bandas de freqüência são densamente ocupadas pelos serviços de rádio de comunicação, a largura de banda desses aparelhos de radar é relativamente pequena.

Essas bandas de frequência estão passando por um retorno, enquanto as tecnologias Stealth realmente usadas não têm o efeito desejado em freqüências extremamente baixas.

C- Banda (UHF- Radar)

Para esta faixa de frequências (300 MHz a 1 GHz), desenvolveram-se conjuntos de radares especializados que são utilizados como radar de aviso prévio militar, por exemplo para o Sistema Médio de Defesa Aérea Alargada (MEADS), ou como perfiladores de vento na observação meteorológica. Estas frequências são atenuadas apenas ligeiramente pelos fenómenos meteorológicos e permitem, assim, um longo alcance. Métodos mais recentes, os chamados radares de banda ultra larga, transmitem com potência de pulso muito baixa da banda A para a banda C e são usados principalmente para investigação de material técnico ou parcialmente em arqueologia como Radar de Penetração no Solo (GPR).

D- Banda (L-Banda Radar)

Esta gama é ideal para radares modernos de vigilância aérea de longo alcance até um alcance de 250 milhas náuticas (˜400 km). A interferência relativamente baixa dos serviços de comunicação de rádio civil permite a radiação de banda larga com potência muito alta. Eles transmitem pulsos com alta potência, ampla largura de banda e uma modulação intrapulso para alcançar intervalos ainda mais longos. Devido à curvatura da Terra, no entanto, a faixa que pode ser alcançada praticamente com esses conjuntos de radar é muito menor em baixas altitudes, uma vez que esses alvos são então obscurecidos pelo horizonte do radar.

Nesta faixa de frequências, os Radares de Enfrentamento ou os Radares de Vigilância de Rota Aérea (ARSR) funcionam para o controle de tráfego aéreo. Em conjunto com um Radar de Vigilância Secundária Monopulse (MSSR), estes radares operam com uma antena relativamente grande, girando lentamente.

E/F-Banda (S-Banda Radar)

Na faixa de freqüência de 2 a 4 GHz a atenuação atmosférica é maior que na banda-D. Os conjuntos de radar exigem uma potência de pulso muito maior para alcançar intervalos longos. Um exemplo é o mais antigo MPR (Medium Power Radar) militar com potência de pulso de até 20 MW. Nesta banda de frequências, já estão a começar consideráveis deficiências devido a fenómenos meteorológicos. Portanto, alguns radares meteorológicos funcionam na banda E/F, mas em condições climáticas subtropicais e tropicais, porque aqui o radar pode ver além de uma tempestade severa.

Os radares especiais de vigilância de aeroporto (ASR) são usados nos aeroportos para detectar e exibir a posição das aeronaves na área do terminal com alcance médio de até 50 a 60 km (˜100 km). Um ASR detecta a posição da aeronave e as condições meteorológicas nas proximidades de campos de pouso civis e militares. O designador S-Band é bom como rima mnemônica como antena menor ou menor alcance (ao contrário da banda L).

G- Banda (C-Banda Radar)

Para esta faixa de frequências, utilizam-se radares militares de campo de batalha com alcance curto e médio. As antenas são pequenas o suficiente para serem rapidamente instaladas com alta precisão para o controle de armas. A influência dos fenômenos meteorológicos são grandes, e é por isso que os radares militares são geralmente equipados com antenas com polarização circular. Nesta faixa de freqüência, a maioria dos radares meteorológicos também é usada para climas moderados.

I/J- Banda (X- e Ku- Banda Radar)

Entre 8 e 12 GHz, a relação do comprimento de onda com o tamanho da antena tem um valor mais favorável. Com antenas relativamente pequenas, pode-se obter precisão angular suficiente, o que favorece o uso militar como radar aéreo. Por outro lado, as antenas de sistemas de radar de controle de mísseis, que são muito grandes em relação ao comprimento de onda, ainda são bastante úteis para serem consideradas implantáveis.

Esta banda de frequência é usada principalmente em aplicações civis e militares para sistemas de radar de navegação marítima. Pequenas antenas rotativas baratas, oferece precisão muito boa. As antenas podem ser construídas como simples radiadores de slot ou antenas de patch.

Essa faixa de freqüência também é popular para radares de imagens transportados pelo espaço ou no ar baseados em Radar de Abertura Sintética (SAR), tanto para inteligência eletrônica militar quanto para mapeamento geográfico civil. Uma aplicação especial do Radar Invertido de Abertura Sintética (ISAR) e o monitoramento dos oceanos para evitar a poluição ambiental.

K- Banda (K- e Ka- Banda Radar)

À medida que a freqüência emitida aumenta, a atenuação na atmosfera aumenta, mas a precisão possível e a resolução da faixa também aumentam. Grandes faixas não podem mais ser alcançadas. As aplicações de radar nesta faixa de freqüência são, por exemplo, radar de vigilância de aeródromo, também conhecido como Radar de Movimento de Superfície (SMR) ou (como parte de) Equipamento de Detecção de Superfície de Aeroporto (ASDE). Com pulsos extremamente curtos de alguns nanossegundos, uma excelente resolução de alcance é alcançada para que os contornos de aeronaves e veículos possam ser vistos no monitor.

V-Banda

Devido à dispersão molecular da atmosfera, as ondas eletromagnéticas sofrem uma atenuação muito forte. As aplicações de radar estão limitadas a um intervalo de alguns dez metros.

W-Banda

Dois fenômenos de atenuação atmosférica podem ser observados aqui. Um máximo de atenuação em cerca de 75 GHz e um mínimo relativo em torno de 96 GHz. Ambas as freqüências são usadas praticamente. Emtorno de 75  a 76 GHz, os radares de curto alcance são usados na engenharia automotiva como auxiliares de estacionamento, sistemas de assistência de frenagem e prevenção automática de acidentes. Esta alta atenuação através da dispersão molecular (aqui através da molécula de oxigênio O2) impede a interferência mútua através do uso em massa desses conjuntos de radar.

Existem conjuntos de radar operando de 96 a 98 GHz como equipamentos de laboratório. Estas aplicações fornecem uma previsão para o uso do radar em freqüências extremamente altas como 100 GHz.

N-Banda

Na faixa de 122 GHz, há outra banda ISM para aplicações de medição. Como na tecnologia de alta frequência a faixa de Terahertz é definida de 100 GHz = 0,1 THz a 300 GHz, a indústria oferece módulos de radar para essa faixa de frequência como „radar Terahertz“. Esses módulos de radar Terahertz são usados, por exemplo, nos chamados scanners de corpo inteiro. Os scanners de corpo inteiro aproveitam o fato de que, embora essas frequências de Terahertz possam penetrar facilmente em substâncias secas e não condutoras, elas não conseguem penetrar na pele mais profundamente do que apenas alguns milímetros, devido à umidade da pele humana.


Em Merill Skolniks “Radar Handbook” (3ª edição), o autor defende a designação mais antiga de letras padrão IEEE para bandas de frequência de radar (IEEE-Std. 521-2002). Essas designações de letras (como mostrado na escala vermelha da Figura 1) foram originalmente selecionadas para descrever as bandas de radar usadas na Segunda Guerra Mundial. Mas as freqüências utilizáveis são maiores que 110 GHz agora - Existem geradores controlados por fase de até 270 GHz, poderosos transmissores de até 350 GHz atualmente. Mais cedo ou mais tarde, essas frequências também serão usadas para radares. Em paralelo, o uso do radar UWB está além dos limites das bandas tradicionais de freqüência de radar.

As diferentes designações para bandas de frequência de radar são muito confusas. Isso não é problema para engenheiros ou técnicos de radar. Essas pessoas habilidosas podem lidar com essas diferentes bandas, freqüências e comprimentos de onda. Mas eles não são responsáveis pela logística de compras, e. para a compra de ferramentas de manutenção e medição ou até mesmo para comprar um novo radar. Infelizmente, a gestão da logística formou-se principalmente em ciências empresariais. Portanto, eles terão um problema com os designadores de banda confusos. O problema agora é afirmar que um gerador de frequência para I e J-Band serve um Radar de Banda X e Ku e o Jammer de Banda D interfere em um Radar de Banda-L.

Os radares UWB usam uma ampla faixa de freqüência, além das fronteiras rígidas das bandas de freqüência clássicas. O que é melhor dizer: este, por exemplo, O UWB-radar usa uma faixa de freqüência de E a H-Band, ou usa as mesmas freqüências da banda S mais alta para a banda X?

Mas os conjuntos de radares oferecidos serão nomeados com os antigos designadores de banda de frequência pelos fabricantes de radares, desde que o IEEE declare que as novas faixas de freqüência: „…não são consistentes com a prática de radar e não devem ser usadas para descrever bandas de freqüência de radar“. Acho que é apenas uma questão de tempo, e até mesmo o IEEE mudará sua opinião. Lembre-se: Não faz muito tempo, mesmo quando todo o sistema métrico de unidades de medida foi considerado inapropriado dentro do IEEE.