Noções básicas de radar

Linha quasi-óptica de visão

As ondas eletromagnéticas comportam-se quase como raios de luz e, portanto, podem ser calculadas de acordo com as leis óticas. Isto não é surpreendente, pois a luz também é considerada como uma onda eletromagnética. A única diferença é a freqüência, que é muito maior para a luz do que para as ondas eletromagnéticas na faixa de alcance do radar.

A visão quasi-óptica é um pouco mais ampla do que a visão óptica devido à difração mais pronunciada em freqüências mais baixas. O horizonte do radar é, portanto, inferior ao horizonte óptico. Obstáculos no caminho para lá também têm um efeito diferente. Algumas árvores têm um efeito fatal sobre a visão óptica, enquanto ondas eletromagnéticas podem possivelmente penetrar este obstáculo.

Um local de observação elevado é tão eficaz em ótica quanto uma configuração de antena elevada para as ondas eletromagnéticas, pois a curvatura da superfície terrestre faz com que objetos planos desapareçam muito rapidamente atrás do horizonte.

O diagrama da Figura 1 ilustra a visibilidade das aeronaves de baixo vôo, que é limitada pela curvatura da terra.

Figura 2: Dois triângulos em ângulo reto ajudam a calcular a visibilidade quase ótica.

A derivação do cálculo do alcance dependendo da altura da antena e da altura alvo é feita de acordo com regras trigonométricas simples, que são mostradas na figura 2. A faixa máxima resulta das peças R₁ e R₂, que são calculadas de acordo com a lei de Pitágoras:

(1)

O quadrado da altura da antena nesta expressão é muito pequeno em comparação com o outro termo e pode ser simplesmente omitido, deixando a aproximação.

(2)

O erro resultante é geralmente inferior a 1%. O mesmo procedimento pode ser feito no segundo triângulo para a distância R₂ e a altura do alvo:

(3)

A partir de ambas as distâncias parciais, o alcance máximo pode ser determinado, levando em conta o horizonte do radar.

(4)

O raio de terra equivalente r_eq leva em conta a refração padrão e é igual a 4/3 do raio de terra médio real de 6 371 km. Esta expressão raiz em frente ao suporte pode ser resumida a um fator constante, levando também em conta as diferentes unidades de medida (R_max em quilômetros, as alturas e r_eq em metros).

(5)

A visibilidade quasi-óptica é de particular importância para os radares marítimos, pois sua altura de montagem é severamente limitada pelo mastro. Isto é especialmente verdadeiro para iates menores, onde o radar de navegação obrigatório deve ser montado o mais alto possível.

Suponha que o radar de navegação de um navio de guerra esteja a uma altura de 20 m acima do nível do mar. Um pequeno barco de pesca atinge uma altura de 5 m com sua superestrutura. A que distância o barco de pesca seria visível no radar?

(6)

Agora calcule novamente usando uma equação completa (sem esta aproximação de omitir um termo):

(7)

Em comparação com o resultado acima, a diferença aqui é de apenas 50 m, que pode ser ignorada, uma vez que ambos os resultados dependem da refração atual, que foi assumida como sendo apenas uma quantidade padrão.