RADARES Y OTROS EQUIPOS ELECTRONICOS

En el caso de la bateria con el cable y las limaduras de hierro, necesariamente debiamos cerrar el circuito, esto es asegurar el paso de electrones por todo el circuito, en una antena y debido a la alta frecuencia en que se trabaja el circuito no se cierra con el cable, si no que se "cierra" a través del aire (o medio en que se encuentre). Así tenemos que una configuracion basica sera el generador de alta frecuencia con un extremo conectado al cable que hace de antena y el otro extremo a "tierra " o chasis, de forma que la corriente tratará de pasar de la antena a tierra generando las onda electromagneticas con un patron en forma de "sombrilla", otra configuración básica es el DIPOLO, allí los extremos del generador van a sendos cables que se orientan en una misma linea pero que no se tocan teniendo tamaños proporcionales a la mitad de la longitud de onda en que se quiera trabajar, asi el espacio entre una punta y la otra de los cables estarán a una distancia ideal para que la "cresta" de una onda no interfiera con la siguiente.

Aqui ya se empieza a ver que una antena se diseña con caracteristicas fisicas que favorecen a la transmisión (y recepción) de señales con una longitud de onda en particular( y por lo tanto una frecuencia en particular), si la misma antena se usa a frecuencias diferentes empezarán a interferir las crestas de una onda con los valles de la siguiente anulándose parcialmente, una excepcion a esta regla son frecuencias multiplos de 2, esto es para frecuencias del doble o la mitad de la de diseño la antena trabajará razonablemente bien (produciéndose los fenómenos de "armónicos".

Un dibujito:

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Gracias por la explicacion jc65. Si vas a continuar, me espero para hacerte unas preguntas.

Creo que el dibujo no se ve muy bien pero aquí pueden conseguir mas información: http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena)

Lo cierto es que las antenas se diseñan con caracteristicas físicas (dimension general, espaciado entre partes,etc.) de manera que cumplan bien su cometido en una frecuencia determinada, y al ir alejándose la frecuencia de este ideal, la "Ganancia" de la antena irá disminuyendo, cuanto? o en que porcentaje?, pues dependerá del tipo de antena. Por ejemplo una de las antenas mas conocidas, la del tipo Slot o slotted, tiene tipicamente un ancho de banda de solo un 6 o 7 %, es decir si esta diseñada para trabajar a 1GHz, a menos de 0.93 y a mas de 1.07 Ghz será inservible como antena (siempre será un bonito adorno )

Este tipo de antena servirá para la explicación que trato de dar sobre las antenas de barrido electrónico, la misma puede consistir de un tubo cuadrado metalico al cual le hacemos, por uno de sus lados, orificios en forma de ranura (slots, de ahi su nombre), estas ranuras estarán separadas entre si en una distancia igual a la mitad de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia ideal de trabajo de la antena, de forma que si por uno de los extremos del tubo lanzamos en su interior un "chorro" de microndas, este flujo podrá escapar solo por los orificios practicados, y si la frecuencia es la ideal cada cresta y cada valle de la onda coincidirá con un orificio, de forma que la energía de la microndas irradiará en la dirección en que apuntan dichas ranuras, pero si la frecuencia no es la correcta por una ranura saldrá la energía al tope(cresta), pero por la siguiente tal vez solo al 30%, o incluso la parte negativa de la sinusoide, generandose un efecto de cancelación de la onda resultante

Como se ve todo es cuestion de sincronizar las características físicas de la antena con la frecuencia a la que queremos trabajar...

Saludos, si voy poco a poco pero las preguntas ayudan a saber en que dirección escribir

Vas bien, sin embargo, un parentesis.

Por ejemplo una de las antenas mas conocidas, la del tipo Slot o slotted, tiene tipicamente un ancho de banda de solo un 6 o 7 %, es decir si esta diseñada para trabajar a 1GHz, a menos de 0.93 y a mas de 1.07 Ghz será inservible como antena (siempre será un bonito adorno )

Si esto es asi, significa que una antena slotted es mucho mas facil aplicarle ECM? porque con un margen tan corto para hacer "hopping", no hay mucho como contrarrestar los efectos del ECM.

Esto seria paliado con la tecnologia aesa, supongo. Pero no me quiero adelantar, que vas directo a la explicacion de las fases

Eso es correcto, sin embargo estoy hablando de una antena slotted genérica, o mejor dicho pensada para maximizar la ganancia, esto es si las ranuras son muy estrechas presentará caracteristicas de gran ganancia pero poco ancho de banda, por el contrario al ser mayor el "hueco" se tendrá menor ganacia y direccionalidad pero se ganará algo en el ancho de banda, quizá para llegar a un 9 o 10 %

Sigo, aqui uno antena tipo slotted o ranurada:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Slot_antenna_section3.jpg

Aqui otro dibujito mostrando una onda con la frecuencia ideal y otra de mayor frecuencia.




Tengo problemas para subir las imagenes, pero si se logra ver en un caso coincidiran las crestas y valles con las ranuras, pero si se cambia la frecuencia como en el segundo caso ya no sucederá y la resultante no tendrá ni la fuerza o energía por efecto de cancelación de unas ondas y otras, ni la direccion deseada (perpendicular a la superficie de la antena)[img] [/img]

Ayuda con los dibujos!!!!!!, no logro que se alojen correctamente..

Pero igual sigo, como se ve si a una antena slotted le vario un poco la frecuencia las crestas de las ondas saldrán desfasadas provocando que la resultante sea algo menor en potencia y con una dirección diferente a la original, (tal vez hasta 2 o 3 grados apartada de la perpendicular), con este efecto tomado en cuenta nace el primer tipo de antena con direccionamiento electrónico, la cual llamaron de tipo FRESCAN, o de scaneo por variación de frecuencia, aqui se reunían varias antenas colocadas en paralelo y las cuales eran alimentadas por una fuente de microndas a traves de una guía de ondas de longitud conocida (y diseñada y fabricada con alta precisión) que normalmente tienen forma de serpentín, al recorrer el relativamente largo serpentin las microndas alimentaban a cada antena individual (de las colocadas en paralelo uno arriba de la otra) con una señal ligeramente desfasada de la original, este desfase es proporcional a la diferencia entre la frecuencia de diseño original, y la realmente aplicada, así que con variar un poco la frecuencia variamos un poco la direccion de la onda electromagnetica resultante de la suma de todas las antenas en paralelo.

La frecuencia la podemos variar electronicamente, asi pues tendremos la capacidad de variar electronicamente la direccion en que apuntará la antena.

En base a esto radares como los tipo FREGAT direcionan su haz o lobulo electromagnetico en el azimtuth gracias a su movimiento rotatorio mecanico, pero el la vertical en forma electronica (variando su frecuencia), manteniedose la antena fisicamente con una inclinación fija.

Otra forma de lograr ese objetivo es manipular la señal de microndas variando directamente su fase antes de entrar en cada una de las antenas en paralelo, esto es mantengo la frecuencia estable pero cambio la fase mediante unos dispositivo electrónicos llamados phase-shifters o desfasadores.

Como trabajan estos phase-shifters?, pues muy fácil, hacen que la señal ondulatoria pase por caminos de mayor o menor longitud a su conveniencia.

Asi vemos que en los FRESCAN la longitud del recorrido de la señal ondulatoria es fija y lo que se hace variar es la frecuencia, mientras que en los ESA la frecuencia es fija y lo que se hace variar es la longitud del camino a recorrer por la señal. En ambos casos el resultado es el mismo un cambio de la dirección del lóbulo resultante gracias a medios electronicos en vez de mecanicos...

jc65 escribió:Ayuda con los dibujos!!!!!!, no logro que se alojen correctamente..

Pero igual sigo, como se ve si a una antena slotted le vario un poco la frecuencia las crestas de las ondas saldrán desfasadas provocando que la resultante sea algo menor en potencia y con una dirección diferente a la original, (tal vez hasta 2 o 3 grados apartada de la perpendicular), con este efecto tomado en cuenta nace el primer tipo de antena con direccionamiento electrónico, la cual llamaron de tipo FRESCAN, o de scaneo por variación de frecuencia, aqui se reunían varias antenas colocadas en paralelo y las cuales eran alimentadas por una fuente de microndas a traves de una guía de ondas de longitud conocida (y diseñada y fabricada con alta precisión) que normalmente tienen forma de serpentín, al recorrer el relativamente largo serpentin las microndas alimentaban a cada antena individual (de las colocadas en paralelo uno arriba de la otra) con una señal ligeramente desfasada de la original, este desfase es proporcional a la diferencia entre la frecuencia de diseño original, y la realmente aplicada, así que con variar un poco la frecuencia variamos un poco la direccion de la onda electromagnetica resultante de la suma de todas las antenas en paralelo.

La frecuencia la podemos variar electronicamente, asi pues tendremos la capacidad de variar electronicamente la direccion en que apuntará la antena.

Para para para para...!!! ejjejejeje

Aqui es donde esta el punto. No se ven bien los dibujos, pero voy a tratar de interpretar lo escrito.

Si se desfasan las ondas, lo que yo entiendo, es que puedo construirlas o destruirlas (sumandolas), pero lo que no logro entender es por que cambia el angulo con respecto a la perpendicular. Aqui es donde no entiendo.

Aqui unas paginas que muestran unas fotos de desfasadores:

http://www.radartutorial.eu/06.antennas/an16.de.html

http://www.microwaves101.com/encyclopedia/phaseshifters_ferro.cfm

En la segunda en la foto a, se ve uno en el que se aprecia lo indicado, la señal se puede hacer pasar directamente, o a traves de un tubo corto, o de uno de los largos enrollados, o a traves de cualquier combinacion de ellos, que como son 6 juegos da unas 64 combinaciones posibles.

En el tema fragatas pusistes una animacion que lo explica, creo haberla puesto yo tambien hace tiempo.
Imagina la salida de un automercado con 8 cajas de facturación, y tenemos clientes que acuden a ellas en grupos de 8 tambien para ser atendidos, pero a estos grupos de ocho como son familia los encadenamos entre si (para que no se pierdan ), si todas las cajeras atienden a la misma velocidad todos saldran simultaneamente y no hay problema, salen en paralelo y pependicular a la puerta, pero si la cajera 2 tiene un retraso t respecto a la 1 y la 3 tambien respecto a la 2 y asi sucesivamente, tendremos que al momento del salir el ultimo familiar (el nº 8 ) , el nº 1 ya estará en la calle , el 2 afuera de la puerta, el 3 en la puerta y asi sucesivamente, y por efecto de la cadena seguiran formando una linea , pero esta linea ya no será perpendicular a la puerta, sino que formara cierto angulo que será proporcional a los retrasos entre las cajeras

Ahora tengo que irme pero si hay interes y/o preguntas en la noche sigo

jc65 escribió:En el tema fragatas pusistes una animacion que lo explica, creo haberla puesto yo tambien hace tiempo.
Imagina la salida de un automercado con 8 cajas de facturación, y tenemos clientes que acuden a ellas en grupos de 8 tambien para ser atendidos, pero a estos grupos de ocho como son familia los encadenamos entre si (para que no se pierdan ), si todas las cajeras atienden a la misma velocidad todos saldran simultaneamente y no hay problema, salen en paralelo y pependicular a la puerta, pero si la cajera 2 tiene un retraso t respecto a la 1 y la 3 tambien respecto a la 2 y asi sucesivamente, tendremos que al momento del salir el ultimo familiar (el nº 8 ) , el nº 1 ya estará en la calle , el 2 afuera de la puerta, el 3 en la puerta y asi sucesivamente, y por efecto de la cadena seguiran formando una linea , pero esta linea ya no será perpendicular a la puerta, sino que formara cierto angulo que será proporcional a los retrasos entre las cajeras

Si, eso lo entendi. Pero bajo ese ejemplo, todos andaran en la misma direccion, pero formaran una especie de cuña, mas no significa que caminaran en un angulo distinto.

Esa es mi duda y por eso te mencionaba lo de las ondas. Entiendo que desfasar, es emitir en tiempos diferentes, pero entonces con ese dibujo animado que me comentas, me encuentro que las ondas "chocan" entre si, se destruyen en un lado pero se propagan hacia otro, formando un patron circular, como cuando se deja caer una piedra en agua. Las ondas electromagneticas funcionan asi, pero queria saber si al desfasar, pasa que se anulan las ondas en determinada direccion y sigue propagandose en otras.

Espero explicarme.

Por lo demas, entiendo que el phased array es un complejo de antenas que desfasan las ondas para hacer barrido electronico, mientras el AESA es un phased array, pero donde cada antena es capaz de trabajar a una frecuencia distinta, mientras el phased array trabaja en una misma. Cierto?

Buenos dias.

Prosigo:

He buscado animaciones sobre el fenómeno y conseguí la siguiente que tal vez despeje dudas:



Como se ve una vez creado el "frente" de crestas de onda, y abandonar la antena (o cajas en el ejemplo), este frente avanzará con el angulo con el cual salió.

Existen algunos detalles que puede que dificulten su comprensión, por ejemplo en las cercanías de la antena habrán muchos ondas interfiriendose constructiva y destuctivamente, por lo que será un enredo en sus cercanías, pero una vez alejado el "frente de ondas" este tendrá un grosor de típicamente 2º para un radar de aerotransportado o de tiro. Otro detalle es el numero de antenas individuales que formarán el haz, ciertamente 8 son muy pocas, nuevamente para ese tipo de radares serían mas de 40. Por último el espaciamiento entre cada antena individual no debe ser mayor a la mitad de la longitud de onda de la señal de trabajo, puesto que el fenómeno no se daría...

Cevarez escribió:



Por lo demas, entiendo que el phased array es un complejo de antenas que desfasan las ondas para hacer barrido electronico, mientras el AESA es un phased array, pero donde cada antena es capaz de trabajar a una frecuencia distinta, mientras el phased array trabaja en una misma. Cierto?

Un radar con antena AESA tiene teóricamente la capacidad que describes, hasta ahora y hasta donde se ninguno lo hace. Todas las antenas trabajan con una misma frecuencia portadora base. Lo que si puede hacer un AESA (que un PESA no) es graduar la ganancia(o amplificación) individual de cada antena de forma que es mas flexible el control de lóbulos laterales, afinar el principal, crear o ausentar lobulos para supresion de interferencias, etc.

En esta otra animación se compara dos arreglos de fase y se alimentan con distintos desfases para generar distintos angulos, pero el de la izquierda trabaja con la frecuencia correcta para el espaciamiento entre los elementos o antenas individuales, mientras que el de la derecha el espaciamiento y/o la frecuencia son diferentes que la de diseño produciendose lobulos indeseados antes de tiempo:

Ya entiendo. Efectivamente, se juega con la destruccion de ondas en determinadas direcciones y al desfasar, se puede obtener una propagacion en una direccion determinada.

cierto?

Eso es correcto, por cierto ya arregle los dibujitos de la pagina anterior.

Ese mismo principio se esta usando actualmente para mejorar redes wi-fi.

Todo lo hablado hasta ahora es en un solo plano, pero si se aplica en 2 planos perpendiculares entre si tendremos que la señal se puede controlar tanto en altura como en azimuth. En la ultima simulación se puede observar una de las pocas desventajas de las antenas ESA respectos a las MSA (mechanical stering array) que es su poca cobertura angular, pues mas alla de los 60º (en una bien diseñada, antes si no lo esta) se empiezan a producir lobulos en direcciones no deseadas.

jc65 escribió:Eso es correcto, por cierto ya arregle los dibujitos de la pagina anterior.

Ese mismo principio se esta usando actualmente para mejorar redes wi-fi.

Todo lo hablado hasta ahora es en un solo plano, pero si se aplica en 2 planos perpendiculares entre si tendremos que la señal se puede controlar tanto en altura como en azimuth. En la ultima simulación se puede observar una de las pocas desventajas de las antenas ESA respectos a las MSA (mechanical stering array) que es su poca cobertura angular, pues mas alla de los 60º (en una bien diseñada, antes si no lo esta) se empiezan a producir lobulos en direcciones no deseadas.

JC65, lo que se tambien, es que los primeros radares "slotted" eran capaces de hacer barrido electronico en vertical, pero aun seguian haciendo el horizontal mecanicamente. Quizas, una forma de mejorar la cobertura angular al menos en horizontal (ya que en vertical hay limitaciones de altura), seria emplear el barrido electronico con barrido mecanico. Si la antena puede moverse unos 45°, mas 60° de "movimiento" electronico, se lograrian 105°, lo cual es mas que suficiente, para (en caso de aviones) disparar un misil haciendo una trayectoria perpendicular o incluso, con cierto angulo de escape, para guiar un misil AHR sin acercarse tanto al objetivo.

En tierra o en el mar, no tiene mucho sentido, porque se puede disponer de un arreglo de tres antenas para cubrir cada una 120°.

Ahora, un smart-s es phased array?

Buenas noches, me encontraron en la computadora aprovechando que mañana 28 es festivo en el edo Lara (Natalicio del Gral. Jacinto Lara)

Un radar con una antena tipo slotted no es capaz de hacer barrido electrónico, de hecho en ella es un defecto la desviación natural por efecto de la variación de frecuencia. (se denomina squint o lo que traduce como estrabismo o visco, es decir mira en la dirección equivocada) tal vez te refieres a varias antenas tipo slotted stakeadas o montadas una sobre la otra para formar el array o arreglo, el cual si es factible de hacer "barrer" electrónicamente. Bien sean uniendo esas n antenas slotted con un serpentín (FRESCAN) o alimentandolas en serie o en paralelo mediante phse-shifters.

Como bien indicas, este arreglo podrá scanear electronicamente en la vertical, y mediante el movimiento mecanico de rotación en la horizontal o azimuth. Los radares Chinos adquiridos, El Smat-s y en particular el Smart-s Mk2 trabajan bajo ese principio. (ver: https://venemil.forosactivos.net/t920p100-fragatas-y-corbetas)

Respecto a combinar scaneo electronico+mecanico en el mismo eje, en un avión ya lo hacen los Su-30mki con su radar Bars (solo en la horizontal), el SU-35 con su irbis (en un eje+bancada) y el del Saab Grippen NG (solo en bancada)

jc65 escribió:Buenas noches, me encontraron en la computadora aprovechando que mañana 28 es festivo en el edo Lara (Natalicio del Gral. Jacinto Lara)

Un radar con una antena tipo slotted no es capaz de hacer barrido electrónico, de hecho en ella es un defecto la desviación natural por efecto de la variación de frecuencia. (se denomina squint o lo que traduce como estrabismo o visco, es decir mira en la dirección equivocada) tal vez te refieres a varias antenas tipo slotted stakeadas o montadas una sobre la otra para formar el array o arreglo, el cual si es factible de hacer "barrer" electrónicamente. Bien sean uniendo esas n antenas slotted con un serpentín (FRESCAN) o alimentandolas en serie o en paralelo mediante phse-shifters.

Como bien indicas, este arreglo podrá scanear electronicamente en la vertical, y mediante el movimiento mecanico de rotación en la horizontal o azimuth. Los radares Chinos adquiridos, El Smat-s y en particular el Smart-s Mk2 trabajan bajo ese principio. (ver: https://venemil.forosactivos.net/t920p100-fragatas-y-corbetas)

Respecto a combinar scaneo electronico+mecanico en el mismo eje, en un avión ya lo hacen los Su-30mki con su radar Bars (solo en la horizontal), el SU-35 con su irbis (en un eje+bancada) y el del Saab Grippen NG (solo en bancada)

Mmm interesante sobre el Bars. Otra cosa hermano, que diferencia tenemos entre el PESA y el AESA?

Ese punto creo ya haberlo indicado en este hilo, los acronimos son AESA: Active Electronic Stering Array y Passive Electronic Stering Array, la diferencia es que los componentes electrónicos usados para producir el desfase en un caso son Pasivos (condensadores, resistencias, bobinas) que solo producen el desfase y perdidas de potencia en el proceso, y en el otro Activos (transistores y toda su familia) que adicional al desfase producen cierta ganacia de potencia.

En el PESA se tiene que la señal se amplifica en una unidad amplificadora central, para luego distribuirla a los distintos desfasadores en la antena y de alli al aire, en los AESA la señal llega a unidades o modulos Tx-Rx que contienen cada uno un desfasador mas una unidad amplificadora para transmision y otra para recepción.

Un caso muy particular se expuso en el comienzo de este hilo, donde se discutió sobre el radar Irbis, el cual tiene caracteristicas PESA en transmisión y AESA en recepción, por lo que se dice que es híbrido.

jc65 escribió:Un caso muy particular se expuso en el comienzo de este hilo, donde se discutió sobre el radar Irbis, el cual tiene caracteristicas PESA en transmisión y AESA en recepción, por lo que se dice que es híbrido.

Ah ok, bueno pero no se enoje jejejeje

Lo que pasa, es que esperaba algo mas elaborado en ese sentido, tal como posteaste. No entendia el Passive vs el Active de ambos sistemas. Ya me lo aclaraste.

Una vez mas, excelente exposicion. Creo que ya dejaste claro en que consiste cada sistema.