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Electrónica especializada: Medios y equipos

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Comentarios

  • ALEXC
    ALEXCForista Sargento
    Forista Sargento
    jc65 dijo: Eso demuestra la utilidad de la vigilanciaMULTIESPECTRAL, es decir en varias regiones del espectro electromagnético, combinar radar en varias bandas, con Electro-optico (espectro visible y near infrared) y Termales.

    En nuestro contexto esa redundancia de sistemas para vigilar se ve representada en dos elementos:

    EOP: Electro-Optical Payloads

    SAR: Synthetic Aperture Radar

     Tanto los CN-235 de la ARC como los kingAir (ELI/3120) de la FAC, llevan integrados estos dos sistemas (EOP/SAR) para redundar el espectro electromagnético.... ahora solo falta confirmar si dentro de la carga util que traen los Hermes también traen integrados estos dos sistemas, que muy seguramente deberá ser asi por la forma como las FFAA han configurado sus Plataformas ISR:

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Buenos días,

    Connor_Sunraider dijo: Dime una cosa, ¿un radar debe contar con equipos especiales que le permitan moverse entre bandas o solo es cuestión de un aparato que ajusta la frecuencia de las ondas?, ¿en eso como influye la antena?, ¿hay antenas en las que no funcionen ciertas bandas?

    Los radares, dependiendo de su tecnología de diseño, pueden variar ligeramente su frecuencia de trabajo, pero en forma muy limitada, por ejemplo si lo puede hacer en un 10% es un super radar en ese aspecto, así que NO, no puede funcionar en varias bandas. 

    El motivo de ello reside en que la mayoría de sus componentes, se diseñan para ser eficientes en solo una estrecha región del espectro radioleléctrico, y si también al diseño de la antena.

    La función de cualquier antena es convertir la energía eléctrica en electromagnética y viceversa, y definitivamente para ellas: El tamaño si importa, y lo es prácticamente todo, y lo digo en doble sentido!!!!.

    Pero antes de que piensen mal, indico que los dos sentidos referidos son: Su eficiencia y su ganancia...

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    La eficiencia, tiene que ver con que al hacer la transfomación, siempre se pierde algo en forma calor ocancelación mutua, y dependiendo de la relación entre las medidas de la antena y la longitud de onda de la señal, esta se hará mas o menos  eficiente.

    La ganancia se refiere a cuan directiva puedo hacer mi señal radioleléctrica, es decir, a veces conviene que se esparsa omnidireccionalmente, como en una radio AM o FM, pero a veces requerimos que se concentre en una dirección particular, como en el radar y las comunicaciones punto a punto.

    Voy a tratar de explicar ambos conceptos como si lo hiciera a escolares de bachillerato. (se que muchos aqui tienen una mejor base, pero otros tal vez no)

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Muchos recordarán haber hecho un experimento con una batería, un largo alambre de cobre enrollado y polvo de hierro, que al conectar la batería, una fuerza "mágica" atraía al polvo de hierro, esta fuerza invisible es lo que denominamos campo electromagnético (E.M.), el cual es producido por el paso de una corriente a través de un conductor.

    Lo mas simpático de este fenómeno es que se cumple por igual en el sentido inverso, si ponemos un conductor dentro de un campo electromagnético,en el se inducirá una corriente eléctrica. Y si la corriente varía el campo E.M. varía de la misma forma, y viceversa.

    Esta es la base de la gran mayoría de los artefactos eléctricos como motores, electroimanes, transformadores, etc. y hasta cierto punto de las antenas de radio.

    Luego si por un conductor hacemos pasar una corriente que cambia de sentido, digamos 10 millones de veces por segundo, tendremos un campo E.M. variando 10 millones de veces por segundo o 10 MHz (Hz=Hetrz= 1/segundo)

    del mismo modo si colocamos un alambre conductor (nuestra antena) en medio de un campo E.M. que varía su sentido, digamos 3 miles de millones de veces por segundo (3 GHz), en dicho conductor se generará una pequeña corriente que también variará a razón de  3 Ghz, esta correiente la podemos amplificar, pasar por filtros y ya tendremos nuestro receptor de radio en banda S.!!!!!.

    Hasta aqui, el como funciona una antena, pero ¿porque debe esta antena tener un tamaño específico para ser eficiente?

    Bueno, para eso debemos fijarnos en el fenómeno del desplazamiento de la corriente eléctrica en un conductor, si, entramos en nuestra habitación y pasamos el interruptor, la luz se enciende casi inmediatamente, en realidad se enciende nanosegundos despues, pues el efecto de la corriente en los conductores tiene una velocidad de desplazamiento finita y correspondiente a la velocidad c=300.000 Kms/s (OJO de su efecto, no de los electrónes circulando que son mucho mas lentos)

    Si nuestro cable desde el interruptor hasta el bobillo midiera 300.000 Kms, tardaría un segundo en encender la luz...


  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Luego debemos admitir que cuando una corriente circula por un cable, su efecto durará cierto tiempo en recorrerlo, tiempos muy breves, pero cuantificables, asi en 3 mts de cable el efecto de la corriente se reflejará solo después de 0.00000001 segundos de una punta a la otra. De la misma manera si hago variar la dirección de circulación de la corriente(será una corriente alterna) a razón de 100 Mhz (banda VHF) es decir una vez cada 0.00000001 seg , coincidiendo el momento en que se llega a la punta, con el momento en que debe regresar.

    Como se ve el tamaño de cable que conforma nuestra antena tiene que estar relacionado con la frecuencia de nuestra señal, para que haya armonía o sincronismo y consecuentemente eficiencia en la función a desempeñar por la antena.

    Veamos para ello una de las antenas mas sencillas, como lo es el dipolo de media onda:

    Aqui tenemos una fuente eléctrica alterna, o generador de señal alimentando un cable de longitud 1/4 de la longitud de onda (3 mts entre 4 = 0.75 mts) , la corriente comienza a circular en un sentido, hasta que se le acaba el cable, momento en el cual solo le queda convertirse en E.M, para "cerrar el circuito", recorre una distancia de 1/2 longitud de onda por el aire hasta la otra punta, allí nuevamente se convierte en energía eléctrica y termina de recorrer el otro 1/4 que le falta para completar los 3 mts, y comenzar un nuevo ciclo.

    Si variamos la longitud del cable o la frecuencia de la señal, no habrá sincronismo, y el comienzo de un nuevo ciclo de la señal interferirá con el ciclo anterior anulándose parcialmente uno con el otro.

    Llegamos a la conclusión que buscabamos: en antenas EL TAMAÑO SI IMPORTA, y esta intimamente relacionados el tamaño de una antena y la longitud de onda (y por ende la frecuencia) de la señal que manejará.

    A mayor frecuencia de la señal, menor será su longitud de onda y el tamaño de la antena necesaria para su correcto funcionamiento. Así una antena para un radar en banda L debe ser mucho mas grande que una para banda X.


  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Este fenómeno de sincronía también se puede conseguir, aunque con ciertas pérdidas de eficiencia si los conductores del dipolo son de 1/8, o 1/16, 1/32, etc. de la longitud de onda.En lo que se denominan frecuencias armónicas a la frecuencia principal de la señal. Por eso podemos tener radios portátles con antenas de 25 cm, aunque trabajen  en la banda de 2 mts.

    Luego varias pequeñas antenas, como los dipolos podemos reunirlas y combinarlas en ARREGLOS, o colocarles dispositivos reflectantes para mejorar su direccionalidad o GANANCIA, lo cual trataré de explicar si hay interés, y despues de algún comentario sobre lo tratado. (las preguntas son bienvenidas)

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado
    Editado Mon, 20 July 2015 #28

    Saludos.

    Lo primero es felicitar a todos los Colombianos en la celebración del primergrito de independencia, 20 de Julio de 1810.

    Lo otro, si no han habido preguntas, es porque se entendió todo muy bien o nada en lo absoluto, jajajaja. Espero que sea lo primero.

    Sobre la GANANCIA en las antenas , se refiere a cuanta potencia puede transmitir (recibir) en una dirección deteminada, en comparación a lo que haría una antena isotrópica, esto es una antena que irradie en todas direcciones por igual. Es decir combina su DIRECTIVIDAD + EFICIENCIA general.

    Esa antena isotrópica no existe, es solo teoría pero nos da el valor unitario que servirá e referencia, en una escala logarítmica.

    Si deseamos que nuestras transmisiones sean oidas por todos, como ocurre con una estación de radio o TV, nuestra antena transmisora debe tener baja directividad y por ende baja ganancia, el receptor sin embargo deberá tener alta ganancia y apuntar hacia la antena transmisora.

    La antena de la izquierda transmite hacia todos lados (baja ganancia), la de la derecha receptora, lo hace de una dirección específica (alta ganancia)

    el dB, o decibelio es la medida de esa ganancia, como ya dije es una escala logarítmica, en Belios, pero por ser muy grande se suele usar decibelios, siendo 3db el doble de potencia, densidad, energía o lo que sea, que el radiador isotrópico ideal. Como se ve es una medición adimensional o comparativa.

    Obviamente para una comunicación punto a punto, o en radares de tiro, nos interesa que el patrón de radiación de la antena sea lo mas concentrado posible en la dirección de interés, por lo que sus antenas deben tener una altísima ganancia. Por ejemplo de 50 db, es decir 100.000 (un uno con cinco ceros) veces mas concentrada en la dirección de interés que si fuera la antena isotrópica ideal.

    Para verlo mas sencillo imaginemos una faro, si la luz no dispone de reflector parabólico la luz irradiará en todas direcciones, pero con muy poco alcance, si introducimos ese elemento reflector, el alcance aumentará drásticamente pero solo en la dirección de interés.

    .  




  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Como aumentamos la ganancia de una antena?, pues al igual que con la luz podemos usar elementos reflectantes, típicamente parábolas o sus derivados, pero también mediante arreglos de pequeñas antenas logramos antenas mayores de mas ganancia. (Eso es difícil de imaginar con el ejemplo de la luz, pero creanme que es cierto)

    Y es mas fácil tener antenas de mayor ganancia en altas frecuencias, que en bajas, por un fenómeno simple de geometría, que pasaré a explicar si hay el interés en ello. si no pues orientenme en que camino seguir.

  • TOLEDO
    TOLEDOWebmaster Subteniente
    Webmaster Subteniente

    A mi me nace una pregunta, en Colombia es facil hacer una antena radar como la que hicieron los Iraniesque cubre un amplio espacio, lo pregunto porque se ven como fáciles de hacer, además que me nace otra pregunta , si son eficientes?

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Hola

    La fabricación de antenas, en términos generales no es difícil, la teoría para ello esta disponible, mas lo dificil de fabricar son los equipos electrónicos tras dichas antenas.

    Ojo, hay que aclarar las diferencias entre las torres y estructuras metálicas, normalmente elevadas, y la antena propiamente dicha, por ejemplo en esta foto las antenas son los elementos rojos, el resto es solo la estructura que la eleva y soporta

    En el caso de la antena Iraní, la mayor parte es estructura, y las antenas son los elementos horizontales de este tipo

    Denominadas tipo Uda-Yagi, en honor a sus creadores, pero que algunos llaman "colgaderos de ropa".

    Por el tamaño de esas antenas se puede afirmar que el complejo Iraní debe trabajar en banda VHF.

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Sobre la eficiencia de las mismas, ya hemos hablado en el hilo, y dependerá de atender a la teoría y la precisión de la construcción.

    Despues de todo, todos hemos fabricado o modificado,alguna vez, una antena para mejorar la recepción de la TV y ver mejor algún partido de fútbol.

    Con resultados no tan eficientes.


  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Bueno, la forma mas fácil de mejorar la ganancia de una antena es mediante un reflector parabólico. La parábola es una figura geométrica que por definición hace converger lor haces que entren en forma paralela a su eje, a un punto denominado foco:

    de igual manera si del foco irradiamos líneas en todos sentidos, las que choquen con la parábola saldrán en forma paralela al eje. Aplicado a radiación electromagnética, si en el foco ubicamos una pequeña antena de baja ganancia, emitirá hacia todos lados, pero la mayor parte de esas emisiones serán desviadas en una sola dirección, precisamente la del eje de la parábola.

    En un principio podría pensarse que esta es una solución ideal y generará una ganancia infinita, pero hay 3 factores que la limitan. Me ayudo con un dibujito: 

    1- La antena en el foco irradia en direcciones que no "chocaran" con la superficie parabólica (líneas rojas), esto se puede mejorar haciendo que esa pequeña antena sea mas "direccional" esto es tenga mas ganancia, volviendo al problema original, pero al menos debemos suprimir en lo posible la radiación en esas direcciones.

    2- Esa pequeña antena, aunque pequeña no lo es infinitesimalmente, es decir ocupa un espacio, e irradiara como se indica en las líneas azul oscuro, es decir no saldrán paralelas al eje.

    3- En la vida real, se produciran imprecisiones en la fabricación, que generaran mas lineas no paralelas.

    Al final el patrón de radiación tendrá una forma de lóbulo alargado, en vez del cilindro deseado, y es mas se generarán lóbulos secundarios, normalmente indeseados.


  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Si no creen lo anterior observen esta imagen

    La luz de la linterna, generada por una bombilla con su reflector parabólico, genera un haz o lóbulo (por su forma) principal mas varios lóbulos secundarios o laterales.

    O esta otra mostrando la proyección del lóbulo principal, y claramente un aro de un lóbulo secundario

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Ahora, algo que ya había indicado sobre que es mas fácil mejorar la ganancia en antenas para alta frecuencia que para baja, pues hay que recordar que mientras mas alta la frecuencia, menor essu longitud de onda (λ), y ya vimos que la antena elemental de dipolo(y todas las demás) deben tener un tamaño de λ/2. Luego nuestra pequeña antena ubicada en el foco se alejará mas de ser un punto infinitesimalmente pequeño, en la medida en que bajamos la frecuencia. (punto 2)

    Así una misma antena parabólica tendrá una ganancia si trabaja a digamos 6 GHz, y el doble de ganancia si la usamos para 12 GHz.  Aunque sus diemnsión física es la misma, será "electricamente mas grande" para la frecuencia mayor.

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Si, efectivamente eso es así, aunque no en forma lineal, es decir hay valles de menor atenuaciónatmosférica, y picos de mayor:

    Nota en la parte de microwaves, se ve que en las frecuencias bajas VHF, bandas UHF(P), L,S y hasta la C hay muy poca atenuación, esta crece hacia la banda X, y la K, en particular hay un pico en la Ku, y luego un valle en la Ka, luego crece hacia las submilimetricas, con unos valles en los 80-90 GHz (ahora usados en radares de proximidad en coches),  posterior otros valles que ya vimos en la página anterior del hilo en las bandas IR, y la visible, para por último incrementarse en la región Ultravioleta.

    No es casualidad que los mamíferos hallamos desarrollado sentidos (evolución) en las regiones de menor atenuación atmosférica.

    También de notar en la gráfica, la causa principal de las atenuaciones, es decir las moléculas de H2O, O2, CO2, O3, etc presentes en la atmósfera.  


  • ALEXC
    ALEXCForista Sargento
    Forista Sargento
    Connor_Sunraider dijo: antes de pedirle a JC que nos hable sobre los equipos que ELISRA le instaló a los CN235

    En estos diascon la colaboración de jc65, se va a publicar un articulo sobre este tema del CN-235 EW. 

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Saludos,

    Si esta algo olvidado el hilo, y lastimosala razón para retomarlo, pero en fin hay que seguir pa lante...

    Efectivamente, en colaboración multinacional y multidisciplinaria se está preparando un artículo al respecto (suena muy rimbombante no?) . Bueno en realidad un pequeño artículo aficionado, sobre los aviones de vigilancia electrónica en forma genérica, y posteriormente pasar de lo general a lo particular, en este caso el CN-235.

    Pero para adelantar trato de constestar las inquietudes del amigo Connor S.

    SAR o radar de apertura sintética, es simplemente un radar que aprovecha el hecho de estar montado sobre una plataforma en movimiento (avión, satélite) para que su apertura sea muchísimo mas grande de lo que fisicamente es, y con esto mejorar ostensiblemente su resolución. Y antes que preguntes, la apertura es el "tamaño radioelectrico" de su antena.   

    Por ejemplo una antena de radar en banda X  de 2 mts de ancho puede generar un lóbulo principal de 1º, y sin uso de otras técnicas, esta sería su resolución, no podría distinguir entre 2 objetos diferentes que estén, en el mismo lóbulo, y 1º a 1 Km son como 17 mts, a 10 Kms 170 mts, a 100 Kms 1700 mts, como se ve una resolución muy pobre.

    Pero que tal si el ancho de nuestra antena fuese en vez de 2 mts, 20 mts la resolución mejoraría en un factor de 10, y que tal si la antena fuese de 2000 mts... la resolución a 100 Kms pasaría ahora ser de 1.7 mts, puedo distinguir a esa distancia entre 2 objetos separados por 1,7 mts, extraordinario, pero como construimos y montamos en un avión una antena con apertura de 2000mts ????

    No lo hacemos físicamente, si no  virtual o sintéticamente, la antena es de 2 mts, almacenamos la data adquirida por el radar en un momento dado, y desplazamos linealmente antena 2 mts, para repetir la operación y así sucesivamente 1000 veces, al final juntamos las 1000 muestras tomadas y computacionalmente las procesamos como si fuera una sola muestra pero de una antena de 2 Kms de ancho.

    De ese modo obtenemos imágenes de radar con calidad fotográfica, a distancias mayores y aun bajo mal clima y oscuridad total

     

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    En un caza hay pocas opciones para la ubicación del radar principal, la proa que es hacia donde se dirige el avión, se han hecho experimentos con radares auxiliares al principal en la cola, e incluso el PAK-FAruso lleva uno incrustado en en los bordes de ataque de las alas, en banda L

    El ELTA 2032, yo lo considero aun como un radar moderno para nuestro contexto, equiparable al del F-16A y C, tal vez algo limitado en el Kfir, precisamente por la "apertura" de su antena, limitada por el cono de a nariz algo estrecho. Pero con todos los modos de operación para el combate aire-aire, aire-tierra y aire-mar.

    Sobre la forma de las antenas en plataformas de vigilancia, espera por el artículo que allí se hablará de ello.

    Sobre el Tupolev, ese no es un avión stealth, de manera que volando a gran altura puede ser detectado y seguido por cualquier radar decente, y no creo que estuviese usando alguna ECM.

    Si desean que amplie sobre alguno de los temas, me avisan, pues creo que fueron respuestas algo cortas.




  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado
    Editado Fri, 14 August 2015 #40
    Connor_Sunraider dijo: Interesante esa disposición de antenas del PAK FA, en especial los del borde de ataque alar, ¿podrías ampliar un poco esos conceptos?

    Bueno, en un caza es importante poder maniobrar al mismo tiempo que el radar no pierda el enganche de su objetivo, en la mayoría de los casos, el radar en banda X que esta en su proa es de tipo MSA o arreglo de direccionamiento mecánico que permite girarlo hasta unos +-70 u 80º en azimuth y algo menos en la vertical, pero los mas modernos radares PESA y AESA están limitados a menos de +- 60º de direccionamiento (electrónico), y en algunos casos solo +-45º. 

    Para superar esto, aviones como el SU-30MKI y el SU-35 montan la antena PESA en un sistema mecánico para ampliar esta cobertura hasta los +- 150º (90º mecaníco y el resto electrónico)

    Aparentemente el PAK-FA no optó por esta solución, sino por montar antenas auxiliares laterales para el radar de banda X, y en en los slats de las alas un nuevo tipo de radar, esta vez en banda L o en UHF, de manera que tiene mayores posibilidades de detectar aviones de tipo stealth (F-22 es su potencial enemigo). El mismo solo tendría capacidad 2D, y baja resolución, pero daría una noción sobre la presencia y ubicación aproximada del F-22, para luego dirigir la antena ppal en banda X, concentrando toda su potencia en un pequeño sector del cielo con la esperanza de engancharlo.

    Un paper dedicado a este aqui:

    http://www.ausairpower.net/APA-2009-06.html

    También los Rusos fabricaron prototipos de SU-35 que portaban un pequeño radar en el aguijón de cola del avión, de manera que se cubría el hemisferio posterior, pudiendo este lanzar sus mislies de largo alcance, y posteriormente dar la vuelta y huir para evitar que los misiles enemigos lo alcacen. La idea no prosperó.

  • jc65
    jc65Colaborador Soldado
    Colaborador Soldado

    Saludos

    A raiz de una foto aparecida en el tema Codaltec, del que según la leyenda es su producto, y el cual evidencia ser la antena de un radar de tipo FMCW, comienzo unos postspara su discusión técnica.

    Lo primero es diferenciar un radar convencional,pulsado o de pulsos de uno de onda continua.

    El radar de pulsos se basa en la idea de enviar un pulso o breve señal electromagnético, con la esperanza de que esta rebote en un objetivo y una pequeña fracción de la misma regrese a la antena emisora, alli se amplifica y se identifica. Como la velocidad a la que viaja dicho pulso es constante y conocida, basta con medir el tiempo entre el momento de transmisión y su recepción para determinar la distancia ente el objetivo y el radar.

    Este sistema requiere que la antena se use durante un breve momento como transmisor del pulso, y que posteriormente deje de emitir y solo reciba, la proporción de tiempo asignada a cada función varía con las tecnologías usadas, pero suele estar entre un 0.01% y un 15% del tiempo para transmitir y el resto para recibir.


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