Radarra (ingelesezkoradio detection and ranging-en akronimoa, euskaraz "irrati bidezko detektatze eta distantzia neurketa") objektuak detektatu eta kokatzeko sistema bat da, seinale elektromagnetikoak transmitituz eta objektu horiek islatutako uhinek eragindako oihartzunak jasoz.
Artikulu hau eskola ariketa bat da. Hori dela eta, beharbada hutsuneren batzuk izango dira edukian edo formatuan. Mesedez, oraindik ez egin ekarpen edo aldaketarik testuan. Bestela, idatzi [[Eztabaida:Txantiloi:Ariane Ensunza artikuluaren eztabaida orrian]].
Radarrak energia elektromagnetikoko pultsuak transmititzen ditu eta objektuetan islatutako energiaren frakzioa jasotzen du. Radar-ekipoek “oihartzun” horiek aztertzen dituzte radar-seinalea islatu duen objektu bakoitzaren presentzia zehazteko eta haren kokapenari eta abiadurari buruzko informazioa lortzeko.
Radar gehienek transmisiorako eta hargailurakoantena komun bat dute. Eskuarki, transmisio-potentzia oso handiak erabiltzen dituzte eta sentikortasun handiko hartzaileak behar dituzte.
Garrantzitsua da bi termino bereiztea: clutter eta target. Clutter: radarrak jasotako oihartzun guztiak aipatzen ditu, definizioz nahi ez direnak. Target edo "Zuria": radarrarak aztertu nahi duen objektua da.
Irratiaren eta haririk gabeko transmisioaren garapena (Guglielmo Marconik, besteak beste), eta horri esker garatu ziren antenak.
1917an, Nikola Teslak etorkizuneko radarren printzipio teorikoak ezarri zituen (maiztasunak eta potentzia-mailak).
1934an, magnetroiaren azterketa sistematikoari esker, uhin motzeko detekzio-sistemei buruzko saiakuntzak egin ziren, Nikola Teslaren printzipioei jarraituz. Horrela sortzen dira uhin dezimetrikoen radarrak.
XX. mendean zehar, asmatzaile, zientzialari eta ingeniari askok radarraren garapenean lagundu dute, batez ere Bigarren Mundu Gerra hasi baino lehenagoko gerra aurreko giroak, eta gerrak berak bultzatuta. Bertan parte hartu zuten herrialde handiek radar-sistema desberdinak garatu zituzten aldi berean, eta bakoitzak aurrerapen handiak egin zituen gaur egun radar-sistemei buruz ezagutzen dugunera iristeko.
Beste alderdi batzuk baloratzen dira: efizientzia, mantentze-baldintzak, balio-bizitza, tamaina, pisua...
Teknologiak
Hodi elektronikoak
Hodi elektronikoen barruan hainbat teknologia daude: Magnetroia, Klystron anplifikadorea, uhin-hodi progresiboa (ingelesez, Traveling_Wave edo TWT) eta eremu gurutzatuen anplifikadorea (ingelesez, Crossed-Field Amplifier edo CFA).
Egoera solidoko teknologia
Egoera solidoko teknologia transistore bipolarretan (3 GHz arte) eta MESFETetan (goi-maiztasunak) oinarritzen da. MMIC teknologiak (AsGa gaineko mikrouhin zirkuitu monolitikoak) egoera solidoko teknologia radar berrietan inplementatzeko aukera ematen du.
Egoera solidoko teknologiaren barruan daude: BJT egoera solidoa eta GaAs FET.
Sistema erradiatzailea (antena)
Transmisioan eta harreran irabazia ematen du.
Esleitutako norabidean dago (azimuta eta goratzea).
Antenaren kontrola: biraketa-abiadura eta erradiazio-diagramaren forma (berriz konfiguratu badaiteke).
Motak
Hiru mota bereiz ditzakegu:
Erreflektoreak
Sistema modernoenek islagailu paraboliko bideragarriak erabiltzen dituzte broadcast bidez igortzen den pultsu sorta estutzeko. Oro har, islatzaile bera erabiltzen da hargailu gisa. Sistema horietan, askotan bi radar maiztasun erabiltzen dira antena berean kontrol automatikoa ahalbidetzeko.
Uhin-gida artekatua
Artekatutako uhin-gida mekanikoki mugitzen da ekortzeko, eta egokia da bilaketa-sistemetarako (ez jarraipen-sistemetarako). Uhin-gida artekatuen zuzenkortasuna oso handia da antenaren planoan. Baina, parabolikoak ez bezala, ez dira gai plano bertikalean bereizteko. Parabolikoen kalterako, uhin-gida artekatuak itsasontzien estalkietan eta aireportuetako eta portuetako kanpoaldeetan erabiltzen dira, hauen kostua txikiagoa eta haizearekiko duten erresistentzia handiagoa direlako.
Phased array
Radarretarako erabiltzen diren beste antena mota batzuk phased array-ak dira. Phased array bat elementu erradiatzaileen matrize (array) bat da. Hauetako bakoitza elikatzen duen seinalearen fasea kontrolatuta dago, multzoaren erradiazioa oso direktiboa izan dadin. Hau da, seinaleen faseekin jolasten da, nahi ez diren norabideetan deuseztatu eta intereseko norabideetan interferentzia eraikitzaileak lortzeko (konstruktiboki interferitzeko).
Irrati-astronomian ere phased array-ak erabiltzen dira, irekidura sintetikoko tekniken bidez erradiazio-sorta oso estuak lortzeko. Irekiera sintetikoa hegazkinen radarretan ere erabiltzen da. [2]
Duplexore
Antena transmisorea eta hartzailea partekatzeko aukera ematen du.
Transmisorea eta hartzailea isolatzeko balio du..
Seinalea bideratzea (Transmisorea -> Antena eta Antena -> Hargailua) galerak izan gabe.
Hargailua
Demodulazioa.
Iragazpena.
Anplifikazioa.
Detekzio gaitasuna eta bereizmena hobetzeko teknikak
Helburuaren arabera, detekzio gaitasunak edo bereizmenak hobetu ditzakegu.
Target-aren oihartzun argiagoa lortzeko teknikak: dibertsitatea maiztasunean, radar polarimetrikoa (dual radarra), Log-FTC (ertzak detektatzea) eta hargailuaren maila dinamikoa murriztea (antena cosec2, STC (Sensitivity Time Control)).
Bereizmena hobetzea
Bi teknika:
Pultsuen konpresioa: bi objektibo, distantzian bereizmen handiagoa izatea eta target mota identifikatzea eta ezaugarritzea. Pultsu luzeak (maiztasunean edo fasean modulatuak) eta pultsu laburrak transmitituz lor daiteke. Metodo desberdinak daude.
SAR (Synthetic Aperture Radar): SARaren helburua antenaren apuntatzeko norabidearekiko norabide perpendikularrean bereizmena hobetzea da. Bereizmen handiena lortzeko, oso antena kopuru handiko array baten simulazioa egiten da.
Seinalea prozesatzea
Nahi den seinalea kentzea (clutter, zarata...).
Objektuari buruzko informazioa lortzea: oinarrizkoa (posizioa, abiadura...) edo landuagoa (irudia).
Kontrola
Radar-funtzioak monitorizatzen ditu.
Jasotako aginduen arabera konfiguratzen ditu elementuak.
Radarren sailkapen orokorra oinarrizko alderdi batzuen arabera egin daiteke:
Zuri-motaren arabera
Radar primarioa: targetak ez du aktiboki parte hartzen, radarra sekzioaren (ingelesez, Radar Cross Section edo RCS) mende dago soilik.
Radar sekundarioa: radarrak target-a galdekatzen du, eta horrek, normalean, datu batzuk ematenez erantzuten du (hegazkinaren altuera, etab.). Ibilgailu militarren kasuan, lagun-etsai identifikatzailea sartzen da.
Transmisorearen eta hartzailearen kokapen erlatiboaren arabera
Radar estatiko bakarra: transmisoreak eta hartzaileak antena bera partekatzen dute.
Radar biestatikoa: transmisorea eta hartzailea fisikoki bereizita daude (hartzaile bat baino gehiago).
Radar multiestatikoa: hainbat antenek emandako informazioa konbinatzen du.
Helburuaren arabera
Zaintza-radarra(scanning radar): espazio osoa arakatzen du, edo haren sektore bat, agertzen diren zuri guztiak erakutsiz. Honela sailkatzen dira: 2D radarrak eta 3D radarrak.
Jarraipen-radarra(tracking radar): zuri baten mugimendua jarraitzeko gai da. Adibidez, misilen gida-radarra.
Radar multifuntzionala(tracking while scanning radar). Bi moduetan funtzionatzen du.
Seinale-motaren arabera
Uhin jarraituko radarra (CW): etengabe transmititzen du. Poliziaren radarra uhin jarraitukoa izaten da, eta Doppler efektuari esker abiadurak detektatzen ditu.
Modulazioa duen uhin jarraituko radarra (CW-FM, CW-PM): seinaleari faseko edo maiztasuneko modulazioa gehitzen zaio, oihartzun bati dagokion seinalea noiz transmititu zen zehazteko (distantziak zenbatestea ahalbidetzen du).
Radar pultsatua: ohiko funtzionamendua da. Aldizka pultsu bat transmititzen da, modulatuta egon daitekeena edo ez. Transmititutako azkenaren aurreko pultsuen oihartzunak agertzen badira, azken honenak balira bezala interpretatuko dira eta, beraz, existitzen ez diren zurien arrastoak agertuko dira.
Ebazteko gaitasunaren arabera
Radar konbentzionala: bereizmen-zelularen tamaina zuriarena baino askoz handiagoa da (radarrarentzat, objektua espazioko puntu bat da).
Bereizmen handiko radarra: bereizmen-zelularen tamaina zuriarena baino txikiagoa da. Zurien identifikazio pasiboa errazten du, radar-sinaduraren bidez.
Irudi-radarra: distantzia eta angeluko bereizmenak objektuen tamaina baino askoz handiagoak dira, eta horrela irudiak lortzen dira. Normalean radarraren mugimendua beharrezkoa da.
Aeronautikoa: aire-trafikoaren kontrola, aireportura hurbiltzeko gida, nabigazio-radarrak. Abiazioan, satelite-errepikagailuak ezartzen du komunikazio elektronikoa hegazkineko ekipoaren eta lurreko estazioaren artean.
Itsasokoa: nabigazio-radarra, talken aurkako radarra, hegaztiak detektatzeko radarra.
Zirkulazioa eta segurtasuna bidean: ibilgailuen abiadura kontrolatzeko radarra, larrialdiko balaztatze-laguntzako radarrak (ACC, Adaptive Cruise Control).
Zientifikoa: Lurra behatzeko sateliteetan, ozeanoen maila ikusteko, aztarna arkeologikoak aurkitzeko, etab.
Radar-ekuazioa
Harrera-antenari islatutako potentzia Pr radar-ekuazioaren bidez ematen da: [4]
non
Pt = transmititutako potentzia
Gt = transmisio-antenaren irabazia
Ar = harrera-antenaren benetako irekiera (eremua)
σ = zeharkako sekzioa, edo helburuaren gainbehera-koefizientea
F = patroiaren hedapen-faktorea
Rt = transmisoretik objektiborako distantzia
Rr = objektibotik hartzailearekiko distantzia.
Transmisorea eta hargailua leku berean dauden kasu arruntean, Rt = Rr. Hau da:
Horrek dio antena hartzailearen potentzia distantziaren laugarren potentziara murrizten dela proportzionalki, eta horrek esan nahi du urruneko helburutik islatutako potentzia oso txikia dela.
Target detektatzea
Alarma faltsuaren probabilitatea (pfa): radarrak zuri bat dagoela adierazteko probabilitatea, zarata erradioelektriko baino ez dagoenean.
Detektatzeko probabilitatea (pd): radarrak zuri baten presentzia adierazteko probabilitatea, zuri hori benetan dagoenean. Ehunekotan neurtzen da (normalean,% 50etik% 99,99ra).
Pultsuen integrazioa
Pultsuen integrazioa esplorazio berean target batetik datozen oihartzunen batura da.
Zarataren ohiartzuna aldatzean den bitartean, targetaren ohiartzuna elkarren segidako pultsuen artean berdin mantentzen da.
Bi mota bereiztu ditzakegu: integrazio koherentea (aurredetekzioa) eta integrazio inkoherentea (postdetekzioa).
RCS (Radar Cross Section)
RCSk edo radar sekzioak objektuak norabide guztietan sakabanatzen duen radarretik datorren energia kantitatea ezaugarritzen du.
Target-ak islatutako potentziaren eta objektu horretan eragiten duen potentzia-dentsitatearen arteko erlazioa:
Beraz, radar sekzioak esfera eroale perfektu baten sekzioa adierazten du, eta esfera horrek, norabide guztietan erradiatuz, radarrean objektu errealak sortutako potentzia bereko oihartzuna sortzen du. Esan daiteke oihartzuna sortzen duen objektuaren eremu eraginkorra dela.
Garrantzitsua da ikustea objektu gehienetan radar sekzioak ez duela eremu fisikoa irudikatzen.
Principles of Modern Radar. J.L. Eaves, E.K. Reedy. Van Nostrand Reinhold, New York, 1987 (Ingelesez).
Radar y Sistemas de Navegación por Satélite (I., II., III., IV. eta V. gaiak). David de la Vega Moreno. 2022. Komunikazio Ingeniaritza saila. Bilboko Ingeniaritza Goi Eskola Teknikoa. Euskal Herriko Unibertsitatea. (Gaztelaniaz).