RADARES Y OTROS EQUIPOS ELECTRONICOS

Saludos, dejo par de videos sobre el funcionamiento general de los sistemas que usan el misil Aster, y el nuevo seeker en banda Ka que llevarán las futuras versiones

Se observa el radar multifuncional del sistema en rápida rotación con refrescamiento de la data cada segundo, con detección del objetivo, lanzamiento del Aster, su seguimiento y uplink. Este puede ser el Empar (Kronos), Herakles, Sampson o Arabel.

Este otro muestra el nuevo seeker, el cual posiblemente trabaje en una frecuencia de 32/33 GHz (Ka), lo cual duplica la del seeker original en banda Ku (posiblemente 13/14 GHz). En terminos prácticos significa que con un mismo tamaño de antena se obtiene una mejor concentración de la energía, o haz de microondas mas estrecho. Esto trae beneficios como mejorar la resolución, y con ello la precisión, y si se escoge la frecuencia correcta y se mantiene la potencia, duplicar el alcance efectivo. Como desventaja, se disminuye el sector de "visión instantánea" del seeker.

jc por que no es posible el uso del smart L con los misiles aster ?

Xamber escribió:jc por que no es posible el uso del smart L con los misiles aster ?

Hola, te respondo aqui: http://www.venemil.net/t719p250-misiles#283639

Vengo del hilo "misiles" para hablar de las diferencias entre PESA y AESA (una vez mas).

Empiezo por indicar que la antena de un radar puede adoptar varias formas para maximizar la ganancia y direccionalidad de la señal emitida-recibida, una de las mas simples es tener una antena mas un reflector (normalmente parabólico) para concentrar esta señal de micro-ondas.

Para variar la dirección en que apunta se usan motores en la base del reflector.

Otra forma, algo mas eficiente, es reunir muchas pequeñas antenas en una superficie plana, formando un arreglo o ARRAY. Pero el sistema de direccionamiento sigue siendo por el efecto de alterar la posición de todo el arreglo, mediante motores en la base del mismo. Nace así el MSA o mechanical steering array, es decir apuntamiento o barrido mecánico del arreglo (de antenas)


Resulta obvio que para "barrer" o escanear un determinado sector del cielo, se debe variar mecánicamente al reflector o a arreglo, lo cual resulta en un proceso lento, y peor aún de carácter secuencial, es decir que para llegar de una posición extrema a la contraria se debe pasar por todas las intermedias (algo así como la música en los casettes)

Una solución a este problema de la velocidad reside en mantener el arreglo de antenas en una posición fija, pero variar la dirección del haz emitido-recibido mediante un artilugio electrónico en vez de mecánico. Esto permite gran rapidez en el cambio del haz, y hacerlo en forma aleatoria.

Naciendo así el radar con antena ESA o electronic steering array. el cual a su vez puede dividirse en 2 familias los PESA y los AESA, esto es pasivos y activos, significando estas palabras que los componentes electrónicos que permiten el direccionamiento son de carácter pasivo (rsesistencias, bobinas y condensadores) o activo (transistores)-

El mencionado artilugio electrónico se basa en el hecho de que la ondas electromagnéticas se propagan a una velocidad(v), que si bien es muy alta (cerca de 300000 Km/s), es finita, y por lo tanto cumplirá con la formula V=D/t, es decir recorrerá una distancia en un tiempo determinado.

Luego si logramos hacer variar el camino que recorra la señal para llegar a cada una de las diversas antenitas del arreglo, dicha señal llegará con cierto desfase entre los distintos puntos del arreglo. Esto generará que el haz no salga perpendicular (90º) al plano, si no con un ángulo que en la práctica puede llegar hasta los +-60º.

El dispositivo electrónico capaz de retrasar las señales se denomina phase-shifter (PS) o "cambiador de fase" en Cristiano. Y es precisamente este PS el que puede ser pasivo o activo otorgándole el nombre correspondiente al radar PESA o AESA. Debe haber un PS por cada antenita del arreglo.

En el caso de los PESA, al ser el PS pasivo no amplifica la señal, mas bien la atenúa, por lo que el sistema de amplificación, tanto en transmisión(TX) como en recepción(RX) debe ubicarse fuera del arreglo, en los AESA por el contrario estos se situan en la propia antena en forma de módulos TX/RX (uno por cada antenita)



Como se ve en la gráfica en el PESA hay un solo gran amplificador de potencia (HPA) en transmisión y un solo amplificador de bajo ruido en recepción (LNA), y los PS se ubican en el arreglo de antenas, debiendo ser capaces de manejar alta potencia. En el AESA la amplificación se divide en muchos pequeños módulos Tx/Rx, cada ino con su propio PS de baja potencia.

Entre las ventajas del PESA se tiene que aprovecha gran parte de la arquitectura de los radares MSA ya probados y funcionando desde hace mucho tiempo, son mas económicos que los AESA por tener muchísimos menos componentes activos, que resultan ser de los mas costosos en electrónica, cumplen con el requerimiento de alta velocidad de cambio de la dirección del haz (en el orden de pocos milisegundos de una posición a cualquier otra), y el tipo de PS usado es muy robusto (hasta ahora, de de los mas de 100 buques AEGIS que usan el radar PESA AN/SPY-1 con 4 caras de aprox 4000 PS cada una, no ha habido necesidad de sustituir el primer PS por daño )

Por su parte los AESA, son algo mas delicados, pero el hecho de que se dañen varios de sus módulos t/r, no detiene su funcionamiento, por lo que tienen una "graciosa degradación" es decir fallan de poquito en poquito, dando chance a sustituir los módulos dañados cuando sea conveniente. además la velocidad de steering es del orden de las decenas de microsegundos, esto es unos 10 a 100 veces mejor que los PESA.

Otra ventaja no tan obvia, es que al ser módulos t/r independientes para cada antenita, se puede manejar la ganancia de cada una de ellas y usar técnicas de reducción de lóbulos laterales, no aplicables en los PESA.

Del tema se puede seguir hablando, si hay interés, pero creo que lo anterior resume las principales diferencias.

gracias JC65...

el libro gordo te enseña... el libro gordo entretiene... y yo te digo contento... hasta la clase que viene....

jajjaja...

por cierto... no veas como me cuesta entender esto del PS y de como puede generar un barrido por transmision no perpendicular...

pero con cada dato aportado voy entendiendo un "pelo mas"

GRACIAS !!!

agur

Hola Idelfonso.
Tu mismo trajiste, páginas atrás, un simil de los PS con los pistones de una trompeta, en a que con solo pulsar alguno, se altera el camino (y longitud) de la columna de aire.

pistón de trompeta o cualquier otro instrumento de viento

Chip contentivo de PS de 5 bits.

Una vez que dominas el tiempo de llegada de la señal a cada antenita o elemento radiante puedes conseguir el efecto deseado:

Saludos, vengo de otro hilo con esta inquietud:
"ante todo gracias como siempre por tus "iluminaciones" sobre este tema...

pero como sabes que soy "brutico" y busco entender "esto" de las señales y los radares a ver si los siguientes similes serian de aplicacion...

RADAR DE PULSO...
una luz estrobscopica, que con una emision de varios "flashes" te permite "ver sucesivas imagenes...
la duda??? dices que es facil de detectar... no por emitir en "varios pulsos" incluso deparados y no secuenciales, creo que seria mas dificil de "ver y localizar" por una ECM

RADAR CONTINUO...
una linterna... la enciendes e iluminas un sector... la luz rebota y "ves" lo que te muestra... una luz encendida "mas tiempo" creo que te hace mas visible y vulnerable...

y un LPI... no es un radar de "escucha pasiva" que emite algunos pulsos asi como hace el sonar???

Pues tus símiles, aunque correctos, la interpretación no tanto, y me explico: La capacidad de detectar un objeto en el radar depende sobretodo de la ENERGíA que logre captar de rebote del mismo, y en electricidad la energía es la potencia mutiplicada por el tiempo que dicha potencia se aplique E=P.t , así una bombilla puede tener una potencia nominal de 100W, pero la energía que consume es la multipicación de 100W por el tiempo en que esta este encendida, digamos una hora, entonces sería 100Wh, que sería la misma energía si tengo una bombilla de 50 W pero trabajando 2 horas.

Para los radares es algo similar, si quiero detectar algo puedo aplicar mucha potencia por poco tiempo, o poca potencia por mas tiempo, obteniendo la misma energía y por lo tanto capacidad de detección. Y este principio es el que usan algunos radares LPI (FMCW), transmito por largos períodos, de hasta 100% del tiempo, pero a una potencia muy baja, tan baja que se pueda "camuflagear" en su entorno, pues adicionalmente esta "regada" en varias frecuencias.

En azul oscuro un radar emite un pulso muy potente, pero breve, en azul claro otro fmcw emite un pulso equivalente en energía, de poca potencia pero de larga duración.

Ahora reformulo tu símil, tenemos una muy potente luz estroboscópica en una situación de penumbras (la oscuridad total radioeléctrica no existe) contra una pequeña velita encendida en forma constante, ¿Cual es mas fácil de detectar desde la distancia?... no en valde las luces de emergencia para ubicación de naufragos y para accidentes en las carreteras son estroboscopicas, pues aprovechan mejor la poca energía disponible haciendo resaltar su presencia en el entorno.

Si no te convencí con este ejemplo, podemos buscar otros, pero recuerda el estrobo es muy potente pero la energía que consume es la misma que la pequeña velita, o led o bombilla de baja potencia, solo que emite en breves períodos de tiempo.

Ampliando un poco sobre los radares LPI o de baja probabilidad de ser detectados, es decir que ven sin ser vistos (casi), su tecnología va mas allá del manejo de la potencia de emisión, que es el factor principal. Pues se ayudan también que dicha potencia no se concentre en una sola frecuencia, y que esos cambios de frecuencia sean aleatorios, ademas que el lóbulo principal de emisión sea lo mas fino posible, y los laterales o secundarios sean lo mas tenues posible.

Otro factor que ayuda es que no sea constante la velocidad de escaneo, es decir no sea por ejemplo cada segundo, si no a veces cada segundo, otras veces cada segundo y medio, etc.

En resumen, a la pequeña velita, le colocamos un reflector que la oculte de las direcciones no deseadas, unos filtros de colores para que a veces sea azul, otra roja, otras verde, etc. y todos estos cambios se efectuan en forma aleatoria. Luego pasará desapercibida como cualquier otro reflejo aleatorio o "ruido" del ambiente.

Tambien hay que recordar que la gran mayoría de sistemas ECM estan diseñados para "dispara" la alarma ante un pulso potente, y no débiles señales aleatorias, pues generarían muchas falsas alarmas.

Hasta el día de hoy los radares FMCW bien diseñados, le están ganando la batalla a los sistemas ECM.

GUAO....lecciones para gallego practicante.... jjajjaaj

pues entendido...

la verdad es que esto de los radares me pone a veces de cabeza y por ello busco la via de ejemplos que pueda entender y el comportamiento de la luz creo qe es el mejor de los ejemplos y analogias...

como siempre muchas gracias por tu paciencia...

agur

jc65 escribió:Les recuerdo que cualquier duda o aporte es bienvenido para poder orientar la exposición.

Seguimos con el SA-2 Guideline según OTAN, S-75 Dvina según la URSS.

Este sistema derivado del S-25, lo superaba tanto en alcance como en lo principal: movilidad, pudiendose desplegar en locaciones remotas. y fue ampliamente producido y exportado en varias versiones.

Constaba de:

-Algún radar de alerta temprana, frecuentemente el P-12 o su derivado el conocido P-18


-El radar de control de tiro SNR-75 Fan Song


-Hasta 6 misiles desplegados por radar de FCS


-Equipos auxiliares, que podían incluir radares highfinders, recargas de misiles, equipos de mantenimiento, etc.

jc65 escribió:Su sistema de guía era tambien el radiocontrol, esto es el misil no posee sensores que le indiquen por donde ir, es la estación de radar SNR-75 la encargada de hacer seguimiento tanto al objetivo como a los 2 misiles que podía lanzar en simultaneo contar el.

Luego el misil solo debía contener un radioreceptor, con sus antenas apuntadas hacia atrás, para así recibir las instrucciones impartidas por el SNR-75. Adicionalmente un piloto automático que asegurara la estabilización en su eje longitudinal y un sistema para detectar la proximidad del objetivo.



Como se puede entender el misil no tiene idea de adonde va, es decir no "ve" a su objetivo, hará solo lo que se le diga, cruza a la derecha, izquierda, arriba, abajo, etc. pero debe ser lo suficientemente inteligente para saber, hacia adonde es arriba, o abajo, o izq. o derecha , cosa nada fácil para un cuerpo que vuela a velocidades supersónicas y con tendencia a girar sobre su propio eje., de ahí la necesidad del piloto automático que asegure una referencia de hacia donde es "arriba" y que este coincida con el "arriba" de la estación de control en tierra, aun cuando el misil se mueva, gire, vibre y cambie de rumbo.

Para esto se apela a un dispositivo denominado giróscopo, en este caso de tipo electromecánico, consistente de una rueda girando a alta velocidad y aislada en sus tres ejes por un sistema de cardánes, por lo cual siempre mantendrá su posición en el espacio, sin importar los movimientos del misil, y sirviendo de referencia espacial.

Señor papa de los helados Jc65 algunos estados con bajo presupuesto militar siguen usando el S-75

Pudiera explicar como a estas alturas es posible "Modernizar" esos sistemas para que puedan usarse en conflictos modernos, como lo explico previamente con el T-55 ?

hola LOLO

adelantandome de manera "amateur", las modernizaciones de equipos como el S75 van principalmente orientadas hacia sus "puntos debiles", y sobe todo las "debilidades" generadas por los avances tecnologicos de los "blancos" por su capacidad evasiva o sus ECCM... luego muy probablemente salvo una evolucion muy grande como puede ser el cambio del misil "tonto" que solo sigue instrucciones, al misil inteligente... cambio que por lo general en el sistema sovietico se corresponde mas con un cambio completo de sistema, mas que a una evolucion...

ASI POR EJEMPLO... el AIM/RIM 7 sparrow/sea sparrow creado en los años 50 sobrevive hoy en dia gracias a una evolucion que paso de ser un misil "iluminado" (su primera y unica version) ha un misil de busqueda semi-activa y posteriormente activa hasta su ultima version a finales de los 90's (40 años)

por lo general las mejoras por lo tanto son calitativas... desde el reemplazo de modulos o unidades obsoletas a base de electronica de tubos o transistores... a unidades o modulos digitales y de circuitos integrados... desde aumento de sensibilidad y velocidad de los sistemas... hasta mejoras en los sistemas propulsores para aumentar velocidad y/o mayor alcance...

CLARO... que cada mejora supone conocer muy bien el sistema sobre el que se trabaja y sobre todo tener tecnologia y/o acceso a la misma para hacer reingenieria y mejoras... PERO SOBRE TODO mantener una relacion costo eficiencia que justifique efecivamente la realización de tales mejoras y desde luego que tales mejoras o "improvements" no cuesten mas que un sistema nuevo de mejores prestaciones...

POR EJEMPLO el reemplazo de modulos de tratamiento de señales analogicos por unidades digitales aparte de reducir peso y consumo electrico dan mayor velocidad al tratamiento de la información que manejan y desde luego permiten "incorporar" resistencias a las nuevas ECCM que  se hayan desarrollado... tambien permiten el "tapar huecos" algo asi como las n+1 versiones o parches de los SO windows por decir un ejempo...

los "nuevos propulsores" puede dar una mayor eceleracion inicial, alargar los plazos de revisión y mantenimiento de los mismos y reducir peso que puede ser empleado para una mayor carga explosiva o simplemente para hacer un misil mas liviano y maniobrable...

en fin... lo que se puede hacer es relativamente infinito... solo limitado por su costo... pero sobre todo por la "relación costo vs beneficio obtenido"

EJEMPLO... los ASPIDE de las LUPO (copia de los RIM 7) con tecnologia ochentera pueden beneficiarse de los avances logrados por sus "hermanos" los sea sparrow y las mejoras logradas hasta finales de los 90's... ya despues de ahi el sea sparrow ha evolucionado al RIM162 un misil que conserva "algunos componentes" de la ultima version del 7P, montados en un nuevo y mas grande "air frame" ya no compatible en principio con los "antiguos" lanzadores orientables BPMDS y a favor en su integación en los modernos sistemas de lanzamiento VLS, de ahi que el cohete sea de mayor diametro para montar un motor mas potente capaz de dar el impulso inicial necesario por el VLS además de permitir la "re-orientacion" del misil lanzado hacia el blanco designado...

agur

Hola.
Aparte de lo indicado por Ildefonso, es de notar que las prestaciones "numéricas" generales de ese sistema, sobre todo en techo, no son malas. Es decir un techo de mas de 18000 mts no lo tienen sistemas mas modernos como el TOR, Pantsir, Spyder, etc.

El gran inconveniente es que es un sistema casi inamovible, y como tal fácil presa de armamento moderno, y sobre todo de engorroso manejo, pues la segunda etapa del misil es de combustible líquido, esto es no puede permanecer dentro del misil por proongados períodos de tiempo gracias a lo corrosivo del elemento oxidante. Esto descarta la rentabilidad de su posible modernización. En todo caso su forma de funcionamiento es casi idéntica a la del SA-3 de cual han habido muchas modernizaciones, incluida la nuestra.

Solo que el misil del SA-3 es de 2 etapas de combustible sólido, y bastante mas liviano y por lo tanto fácil de trasladar. Y ya sabemos en que han consistido las modernizaciones del SA-3, igualmente aplicables al SA-2: Mejora sustancial de radar de adquisición inicial, es decir el P-18, llevándolo a ser digital, coherente y con ciertas capacidades ECCM. Reducción del cableado necesario entre el radar de tiro y las lanzaderas. Digitalización de la sección de recepción en el radar de tiro. Adición de sistemas electrópticos mas capaces, etc.

Los chinos, y la gente de Vietnam, grandes usuarios del SA-2 y sus derivados, los han mantenido y modernizado en forma leve, los paises del medio Oriente, menos dados al mantenimiento, creo que ya los han dado de baja.

Otra mejora del SA-3 aplicable al SA-2 es la optimización de los algoritmos que rigen el vuelo del misil, de forma de hacerlo mas eficiente y aumentar su alcance. La gente tetraedr en Bielorusia ofrecía paquetes de modernización parecidos para ambos sistemas, ahora solo lo hace para SA-3 (y SA-8 y 9)
http://www.tetraedr.com/en/production/

Mas información sobre este tipo de modernizaciones en:
http://www.ausairpower.net/APA-Legacy-SAM-Upgrades.html

El SA-2, 3 y 8 tienen como ventaja para su modernización, el hecho de que se actualiza el radar de control de tiro (FCS), que es uno solo, y prácticamente se deja intactos los misiles (que son muchos), de forma que la inversión no es muy cuantiosa ( si ya se posee el sistema )

Tambien suelen cambiar la electronica añosa basada en tubos, por circuitos de estado solido modernos totalmente digital.

Tambien el Dvina usaba combustible liquido en una de sus etapas, imagino que se reemplaza por combustible solido

Hola Gerardo, por ahí tengo algunos artículos inéditos de hace tiempo, recuerdame la forma de hacertelos llegar para que los montes en la página.

Muchas gracias, jc65 una actualización de esos Sa-7 es posible con cosas "Compradas en Amazon, Alienexpress, Ebay" como describiste con anterioridad con los T-55 ?

Hola, sa-7 son manpads, imagino te refieres sa-2. Aqui no cabe lo aplicable a los tanques, pues los elementos claves son de radiofrecuencia, en bandas s,c y x, muy altas frecuencias. Estos equipos son altamente especializados para sistemas de radares y telecomunicaciones.

En lo que si se podría aplicar elementos de origen comercial, es en los enlaces entre la estación de control de tiro y las lanzaderas, que podría ser en base a redes de fibra óptica o mejor aún tipo wi-fi. De igual manera sustituir todo lo que sea procesamiento y presentación de datos con computadoras tipo PC y monitores led.

En los propios misiles, la sección del piloto automático, podrían sustituirse los giróscopos electromecánicos por modernos y económicos gyros de estado sólido de uso común en aeromodelismo.

Muchas gracias señor jc

Por cierto a diferencia de Obongo Trump se a animado a tirarle unos pepinazos a Siria supuestamente de los 70 misiles lanzados solo 20 llegaron a su objetivo esperemos que los Sirios hayan leído tus posts XD

Saludos a la comunidad Venemil. Retornando al foro luego de un prolongado hiato.

hola JC65...

estabas perdido... bienvenido de nuevo a este "su foro"

agur y feliz navidad a todos

jc65 escribió:Saludos a la comunidad Venemil. Retornando al foro luego de un prolongado hiato.  

Gracias Nilo,  
Te deje un video en el hilo de las FFAA de España.

Para aportar algo, que me parece interesante dejo este otro video:


Explico: Este es un sensor de proximidad, periferico de la familia de procesadores educativos (y de uso industrial o comercial) Arduino., pero de interes para este hilo es que trabaja en banda X, es decir los mismos rangos de frecuencias en que lo hace  un radar como el n001 del SU-30 o el apg-66 del F-16.

No es un sensor de proximidad por sonido, luz o alguna otra propiedad física, esta realmente basado en radiofrecuencia, de hecho mide el efecto doppler del objeto detectado, y por lo tanto su velocidad de aproximacion o alejamiento, tal como muestra el video.

Costo de este miniradar? el sensor HB-100 que maneja todo lo relacionado a radiofrecuencia unos 5 USD$.

El total de los componentes mostrados no suman los 100 USD$.

Y dependiendo de como se programe podrá detectar objetos y determinar su velocidad radial hasta unos 20 mts, muy adecuado para activar una espoleta de aproximacion (proximity fuse), por ejemplo.

Comprendiendo:

El Radar del Flanker.

Sistema de Control de Armas WCS-VEP (N001 Myech)

Por  JC65/Julio 2016



niip



Antecedentes

En plena guerra fría, a comienzos de la década de los 80s, la URSS presentaba el diseño del SU-27 Flanker como respuesta a la supremacía impuesta por el F-15 Eagle, por lo que se propuso que el nuevo caza superara, o al menos igualara cada una de las características del caza norteamericano. Esto por supuesto incluía la aviónica, en especial el complejo de radio-localización y control de armas, a veces simplificadamente llamado Radar.

Así  se planteo que el mismo fuera al menos tan capaz como el APG-63 de la casa Hughes, que con su moderno diseño con antena plana de matriz  de fase, capacidad de rastreo por debajo del horizonte, dos diferentes PRF (frecuencia de repetición de pulsos),  seguimiento simultaneo a múltiples objetivos y un supuesto alcance de 200 Kms, representaba un objetivo bien difícil de alcanzar para la época.

Así la casa diseñadora NIIP con Viktor Grishin a la cabeza del equipo, comenzaron a buscar soluciones viables para alcanzar el reto,  y el diseño original, MYECH incluía una antena de barrido electrónico en la vertical y mecánico en el azimuth, pero esto  probó ser demasiado para la tecnología del momento, en especial para su previsible producción en masa. Al final, en el año 1982, se debió recurrir a un diseño de antena cedido por la casa rival Phazotron,  que era usado por el caza Mig-23 en su radar Saphir.



N019 Phazoton

Este consistía en un arreglo Twist-Cassegrain, o antena de espejo con inversión de polarización, que si bien presentaba una alta ganancia y agilidad de direccionamiento, superior al de las antenas parabólicas y comparable a las antenas planas de arreglo de fase, no podía competir con estas últimas en cuanto a pureza del haz emitido, pues presenta grandes lóbulos secundarios indeseados.

Aún así, para Marzo de 1983, cuando el diseño fue completado, el resultado no era convincente pues el alcance real se limitaba a 140 Kms contra aviones tipo “bombarderos”. Y sobre todo la disponibilidad del sistema era tan baja como 5 horas de uso promedio entre fallas (MTBF), con el tiempo mejoras de detalles y producción elevaron esta cifra a 200 horas, comparable a equipos similares de occidente.

A pesar de que el SU-27 entró en servicio en el año 1986, el N001 no fue aceptado para el servicio hasta 1991, quedando su producción a cargo de la planta Novator ubicada en Khmelnitskiy, Ucrania.



Anatomía del N001  

El complejo de armas incluye algo más que el radar, pero este es su base, y resulta interesante desglosar como esta compuesto (y funciona) el mismo

Su funcionamiento es en forma simplificada el siguiente:



Se tiene un sintetizador o generador de frecuencias (Oscilador maestro) que genera la señal a emitir a una frecuencia y forma de onda muy precisa, esta se pasa a una unidad transmisora, que la amplifica mediante un dispositivo llamado TWT (travelling wave tube), el cual no es mas que un tubo de vacío que se alimenta de la mencionada señal por un lado, y de una fuente de alto voltaje por otro, produciendo una réplica de la señal pero a gran potencia (en este caso 1000 W promedio). Esta pasa a la antena que la convierte en las microondas que surcaran el espacio en búsqueda de un objetivo.

Lo anterior es el camino de transmisión (TX), en recepción (RX) empezamos por la antena que recoge la débil señal que ha rebotado en el objetivo, y la pasa a un amplificador de bajo ruido (LNA), en este caso de estado sólido, es decir un grupo de transistores, que amplifican la señal a un nivel manejable por el resto de la circuitería.

Luego el receptor digital de 2 canales la toma, la baja a una frecuencia de mejor manejo por el sistema y se pasa por los filtros doppler, que se encargan, entre otras cosas, de separar la señal válida del resto de señales que se consideran como ruido.  Finalmente se convierte esta señal análoga a su equivalente digital, es decir el lenguaje de 1s y 0s que pueden manejar las computadoras modernas. Aquí se debe resaltar el motivo para que este módulo sea doble, y es la necesidad de procesamiento monopulso para poder “trackear” objetivos en forma eficiente. Primero se aplica monopulso en un plano, y luego en el complementario.

Ya en forma digital el computador Baget 55-04 cumple su función DSP (procesamiento digital de señal), lo cual esencialmente consiste en aplicar operaciones matemáticas (transformada rápida de Fourier o FFT) a la señal digital.  Con esto se pasa del dominio real del tiempo, al dominio algo más abstracto, pero más útil,  de las frecuencias, de forma que se pueda extraer la información de valor contenida en ella.

El baget, está basado en la arquitectura 40486 con coprocesador matemático, ya pasados al olvido en los computadores personales, pero aún ampliamente usado tanto en este como en otros equipos militares. Este coloca la información depurada en el bus de datos para que sea usada por los otros bloques del WCS, en particular del computador de abordo BTsVM-900 que hará los cálculos para presentar la información al piloto, planificar el uso de armas, y todas las funciones necesarias de “alto nivel”.

Otros bloques indicados son necesarios para la correcta sincronización del bus de datos, del sistema de alta frecuencia (cuando transmitir y cuando recibir), y direccionar la antena.

Y precisamente la antena, es una de las partes que más interrogantes genera entre los aficionados al tema, pues no tiene las formas que suelen presentar otros modelos occidentales de mayor difusión, y si se quiere de mayor lógica o simplicidad de funcionamiento.

Como ya se indicó se usó una arquitectura de Twist-Cassegrain, mas algo diferente a los arreglos del mismo tipo usados en Europa, en los radares Cyrano y Agave de Francia, Fox de Inglaterra o PS-46 Sueco. Lo Soviéticos maduraron el concepto de antena doble espejo con inversión de la polarización de señal en la superficie del espejo plano (en vez del parabólico) y el feeder o alimentador de microondas fuera del eje central. Para entender su funcionamiento debemos recurrir al siguiente esquema:



La señal generada en el trasmisor es conducida por una guía de onda hasta el feeder, el cual NO está en el eje central de la antena como sucede en otros modelos Europeos. De allí se esparce en dirección al reflector paraboloide, el cual es esencialmente dieléctrico (plástico), pero con una malla metálica en forma de ranuras verticales. Como la microonda está polarizada horizontalmente encuentra que este paraboloide actúa como un espejo reflejándola de vuelta al espejo plano. Pero antes se encuentra con una malla que cambia su polaridad en 45º, para rebotar en el espejo plano y volver a pasar por la malla y rotarla otros 45º. Es decir ya va con polarización vertical.

Como está ahora polarizada verticalmente, se encuentra que el espejo paraboloide es transparente para su paso. Un símil útil para entender esto es el de una moneda y una ranura. Si se intenta introducir la moneda horizontalmente en una ranura vertical, esta rebota, pero si la tomamos y rotamos 90º para coincidir con la orientación de la ranura, pasará fácilmente. En recepción el funcionamiento es idéntico pero a la inversa.

Obviamente el detalle que posibilita esta solución es la malla con capacidad de cambiar la polarización, que se denomina ”meanderline” o malla de meandro, término extraído de la hidrografía por la forma de los conductores en la misma y su principio de funcionamiento (el cual se escapa del alcance de este breve artículo)

La orientación mecánica de la antena se logra haciendo mover al espejo plano solamente, lo cual es muy simple y permite gran rapidez y buena cobertura (aprox +-60º). Dejando al feeder sin necesidad de juntas móviles (con sus inconvenientes y grandes pérdidas). El detalle del feeder descentrado favorece las operaciones de escaneo y seguimiento (trackeo) de objetivos a expensas del alcance máximo horizontal. Nótese que esto hace que la posición “normal” de la antena sea apuntando levemente hacia arriba, lo cual es frecuente en aviones cazas, pues en combate cerrado los objetivos se concentran en dicho sector.



Capturas de un video de NIIP. Antena espejo plano y el feeder sin el reflector paraboloide

Su gran defecto es la generación profusa.de lóbulos secundarios, dada la naturaleza paraboloide de su espejo principal.  En todo caso esta solución es más eficiente que las antenas parabólicas, y más económica que las antenas planas de arreglo de fase, con su complicado entramado  “H” de guía de ondas.  






U.S.Navy Antenas del Apq-120 (F-4) y Apg-71 (F-14) Parabólica y plana respectivamente.



PERFOMANCE

Las características oficiales del WCS como se monta en el actual SU-30mk2, son ofrecidas por la casa NIIP en su página web, y son las siguientes:





 Que podemos resumir de la siguiente manera comparativa con otros radares presentes en Latinoamérica:

-          Control de armas. Capacidad de controlar y dirigir (datalink e iluminación) los misiles A-A de la familia R-27, R-73 y RVV-AE, y los A-S X-31, X-39 y X-59. Bombas de caída libre y cañón interno. Es decir de origen Ruso. Los Mig-29 Peruanos sometidos a upgrade (N019) tienen similar capacidad.

-          Frecuencia de repetición de pulsos (PRF) alta, media y baja. La mayoría de los radares modernos solo tiene modos de PRF alto y medio. El alto es especialmente útil contra objetivos que se aproximan rápidamente, el medio para objetivos que se alejan, y el bajo posibilita búsquedas a extra larga distancia. Solo los F-16C y D (APG-68) Chilenos comparten esta bondad.

-           Múltiples modos A-A. Estos son comunes a todos los radares de caza modernos. Sobresale en este caso la posibilidad de simbiosis entre el radar y los sistemas de puntería de casco (igual capacidad tienen los F-16 Chilenos, Mig-29 Peruanos, Kfir Colombiano y F-5 de Brasil) y del sistema de localización óptica (OLS) (solo los Mig Peruanos)

-          Capacidad de trackear 10 objetivos y atacar a 2 simultáneamente y cobertura angular de +-60º. Son cifras comunes a otros radares, solo el APG-68 lo supera con 16 objetivos.



-          Detección de objetivo de 3 mts cuadrados de RCS a 150 Kms. Esta cifra es única en el subcontinente, y es producto de la combinación de un potente trasmisor (1 KW vs 0.6 KW en el APG-68) y una antena grande y consecuentemente de alta ganancia (37 dB)

-          Múltiples modos aire-tierra y aire-mar. Con los modos comunes a todo radar moderno, incluyendo SAR, DBS, RBM, etc. Resaltando los alcances, no igualados en Latinoamérica: 350 Kms para un portaviones y 250 Kms para buques medios.  

         

 

EVOLUCIÓN

El N001 nació para satisfacer la necesidad del Su-27, caza de superioridad aérea a operar dentro del territorio enemigo, y como tal era potente, robusto y autónomo. Pero limitado a cumplir solo funciones aire-aire. Contaba con un computador TS-100, que lo limitaba en diversas formas.

La primera modernización llegó con la necesidad de usar un nuevo armamento, el misil de guía activa RVV-AE, en los SU-27 activos. Luego cuando se instala en los SU-30Mk destinados a la exportación a China, esta exige que el avión cumpla con misiones aire-superficie, por lo que se procede a crear la versión N001-VE, el cual incorpora los procesadores de la serie Baget para habilitar los modos A-T y A-M.

Con el SU-30Mk2, se da un nuevo paso, y el complejo recibe el nombre N001-VEP, incorporando nuevos modos y más memoria en los procesadores y posibilidad de uso de nuevas armas, sobre todo del tipo anti-buques.

Una modernización ofrecida, pero no adquirida por cliente alguno, incluye la sustitución de la antena cassegrain, por una de escaneo electrónico en ambos planos y de peso ligero, gracias al uso de una matriz de elementos desfasadores pasivos reflectivos. Esta opción llamada PERO PANDA ofrecería mucha mayor agilidad en el direccionamiento de la señal, posibilitando el trackeo simultaneo de mas objetivos, intercalar en el tiempo distintos modos de operación y un mayor alcance en modos A-A.

A un nivel más modesto, tanto el diseñador Ruso NIIP, como el fabricante Ucraniano Novator, ofrecen mejoras de detalle, para mantener operativos los sistemas existentes, mejorando su mantenibilidad.

En resumen, el  WCS actual N001-VEP representa un sistema maduro y probado, capaz de satisfacer las necesidades de aviones de superioridad aérea y ataque a larga distancia en fuerzas aéreas de tamaño medio, aún sin la sofisticación de los más modernos recientes radares de escaneo electrónico, incluyendo los de tipo activo (AESA).



Fuentes:

- JSC V. Tikhomirov NIIP

-Overscan guide to Russian avionics.

-Reflector Antenna Design. G.M. Besenyei

-Wikipedia.

Autor: JC65.

Saludos, les dejo este articulo que aunque ya desactualizado en algunos detalles, sigue siendo valido en su mayoria.

hola JC65...

como bien sabes... como buen gallego que soy me cuesta esto de los phased arrays

quiero compartir ahora a tu retorno este video para gallegos que con el simple ejemplo de las gotas de agua generando ondas en un estanque de agua me ha hecho ver la "LUZ" sobre esto del beam steering



agur

por cierto...

un interesante video sobre magnetrones y su "influencia" en la correcta operacion de un sistema de radar...



agur