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Línea de vista cuasi-óptica

Imagen 1: los objetivos que vuelan muy bajo pueden acercarse inadvertidamente por debajo del horizonte

Línea de vista cuasi-óptica

Las ondas electromagnéticas se comportan casi como los rayos de luz y, por tanto, pueden calcularse según las leyes ópticas. Esto no es sorprendente, ya que la luz también se considera una onda electromagnética. La única diferencia es la frecuencia, que es mucho mayor para la luz que para las ondas electromagnéticas en el rango del radar.

La línea de vista cuasi-óptica es algo más amplia que la vista óptica debido a la difracción más pronunciada a bajas frecuencias. Por lo tanto, el horizonte del radar es más bajo que el horizonte óptico. Los obstáculos en el camino también tienen un efecto diferente. Unos cuantos árboles tienen un efecto fatal en la visión óptica, mientras que las ondas electromagnéticas posiblemente puedan penetrar este obstáculo.

Una ubicación elevada del observador es tan eficaz en la óptica como una configuración elevada de la antena para las ondas electromagnéticas, porque la curvatura de la superficie terrestre hace que los objetos planos desaparezcan muy rápidamente detrás del horizonte.

El diagrama de la figura 1 ilustra la visibilidad de los aviones que vuelan a baja altura, limitada por la curvatura de la tierra.

Figura 2: Dos triángulos rectángulos ayudan a calcular la visibilidad cuasi-óptica.

La derivación del cálculo del alcance en función de la altura de la antena y de la altura del objetivo se realiza según unas sencillas reglas trigonométricas, que se muestran en la figura 2. El alcance máximo resulta de las partes R1 y R2, que se calculan según la ley de Pitágoras:

(1)

El cuadrado de la altura de la antena en esta expresión es muy pequeño en comparación con el otro término y puede omitirse simplemente, dejando la aproximación.

(2)

El error resultante suele ser inferior al 1%. El mismo procedimiento puede realizarse en el segundo triángulo para la distancia R2 y la altura del objetivo:

(3)

A partir de ambas distancias parciales, se puede determinar el alcance máximo, teniendo en cuenta el horizonte del radar.

(4)

El radio terrestre equivalente req tiene en cuenta la refracción estándar y es igual a 4/3 del radio terrestre medio real de 6 371 km. Esta expresión de la raíz delante del paréntesis se puede sumar a un factor constante, teniendo en cuenta también las diferentes unidades de medida (Rmax en kilómetros, las alturas y req en metros).

(5)

La visibilidad cuasi-óptica es especialmente importante para los radares marítimos, ya que su altura de montaje está muy limitada por el mástil. Esto es especialmente cierto en el caso de los yates más pequeños, en los que el radar de navegación obligatorio debe montarse lo más alto posible.

Supongamos que el radar de navegación de un buque de guerra está a una altura de 20 m sobre el nivel del mar. Un pequeño barco pesquero alcanza una altura de 5 m con su superestructura. ¿A qué distancia sería visible el barco pesquero en el radar?

(6)

Ahora calcula de nuevo utilizando una ecuación completa (sin esta aproximación de omitir un término):

(7)

En comparación con el resultado anterior, la diferencia aquí es de sólo 50 m, lo que puede ignorarse ya que ambos resultados dependen de la refracción de la corriente, que se supuso que era sólo una cantidad estándar.