Efeitos de Propagacao do RADAR, Notas de estudo de Eletrônica

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CURSO DE ENGENHARIA ELECTRÓNICA E TELECOMUNICAÇÕES

CADEIRA: RADARES

TURMA: 3RB, PERIODO LABORAL

TEMA: EFEITOS DE PROPAGAÇÃO

DISCENTE:

ÂNGELO TEODORO MACIE

DOCENTE: ENG. GARZON

Índice

 - MAPUTO, ABRIL-MAIO DE 

• I. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................
• II. OBJECTIVOS
  • i. Geral
  • ii. Específicos .........................................................................................................................................
• 1. A Atmosfera
• 2. Efeitos de propagação do RADAR
  • 2.1. Refracção
    • 2.1.1. Refracção Normal
    • 2.1.2. Super Refracção
    • 2.1.3. Sub-refracção
  • 2.2. Efeito da superfície do mar (Reflexão). ......................................................................................
  • 2.3. Difracção
  • 2.4. Atenuação
  • 2.5. Características do eco
  • 2.6. Lobing
• III. Conclusão
• IV. Bibliografia......................................................................................................................................

1. A Atmosfera

Importa antes conhecer as regiões que constituem a atmosfera, uma vez que estes efeitos acontecem na atmosfera. A atmosfera é dividida em cinco (5) regiões concêntricas que possuem limites que não estão claramente definidos. Essas camadas, partindo da camada mais próxima a terra são: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e a exosfera como ilustra a figura abaixo.

Figura SEQ Figura * ARABIC 1: Camadas atmosféricas. (Tooley. & Wyatt)

2. (^) Efeitos de propagação do RADAR

Dependendo dos factores as ondas de rádio podem se propagar na atmosfera em várias maneiras que são: ondas da superfície, ondas ionosféricas, ondas na troposfera e ondas no espaço.

Figura SEQ Figura * ARABIC 2: Propagação através da atmosfera. (Tooley. & Wyatt)

2.1. Refracção

Tal como os raios luminosos, as ondas-radar são sujeitas à refracção na atmosfera como resultado da propagação através de regiões de densidades diferentes. No espaço livre, as ondas electromagnéticas propagam-se em linha recta. Porem, na atmosfera elas refractam. Refracção, é o desvio descrito pela onda quando antes ela se propagava em linha recta. O desvio da linha recta da propagação é causado pela variação do índice de refracção. O índice de refracção pode ser definido como:

onde:

C, é a velocidade da onda electromagnética no espaço livre;

V, é a velocidade da onda no meio.

RADAR seria igual à do horizonte geográfico, para uma mesma elevação da antena, ou seja, aproximadamente:

Onde: D, distância em milhas; H a altura da antena radar em metros.

Figura SEQ Figura * ARABIC 4: Refracção normal.

Caso a elevação da antena seja dada em pés, a distancia ao horizonte-radar em milhas náuticas, será dada por:

Desta forma, o Horizonte-radar excede o horizonte geográfico em cerca de 10%. O horizonte-radar não limita, por si mesmo, a distância de detecção de alvos. Assumindo que haja uma potência adequada, podem ser detectados alvos além do horizonte radar, desde que suas superfícies de reflexão se elevem acima do referido horizonte, de forma análoga à detecção visual de objectos situados além do horizonte geográfico. Assim, se quisermos estimar a distância de detecção radar de um objecto de altitude conhecida, basta computar o alcance geográfico para o referido objecto, considerando a elevação da antena do nosso radar, e acrescentar 10% ao valor obtido, tal como no exemplo abaixo: Dados: Altitude da antena Radar (H) = 50m; Altitude do alvo (h) = 100m; Alcance geográfico: ; Distância de detecção radar:.

2.2. Super Refracção

Figura SEQ Figura * ARABIC 5: Super refracção (Navegação Radar)

Em tempo calmo, sem turbulência, quando ocorre uma camada superior de ar quente e seco, sobre uma camada de superfície de ar frio e húmido, pode surgir uma condição denominada super-refracção, cujo efeito aumentar a curvatura para baixo da trajectória da onda radar, aumentando assim o alcance da detecção. A super-refracção ocorre muitas vezes nos trópicos, quando uma brisa terrestre quente e seca sopra sobre as correntes oceânicas mais frias.

2.3. Sub-refracção

Figura SEQ Figura * ARABIC 6: Efeito de sub-refracção. (Navegação Radar)

Se uma camada de ar frio e húmido se superpõe a uma camada estreita de ar mais quente e seco, pode ocorrer uma condição denominada sub-refracção. Cujo efeito é encurvar para cima a trajectória das ondas-radar e, assim, diminuir o alcance máximo de detecção. A sub-refração também afecta o alcance mínimo do radar e pode resultar na impossibilidade de detectar alvos baixos à curta distância. A sub-refracção pode ocorrer em regiões polares, quando massas de ar frio movem-se sobre correntes oceânicas mais quentes.

Figura SEQ Figura * ARABIC 8: Formação de um sinal difractado. (Chaoman. & Hall, 2000)

2.4. Atenuação

Atenuação é o efeito combinado da dispersão e da absorção da energia do feixe radar, conforme se propaga através da atmosfera. A atenuação causa uma redução na intensidade do sinal e do eco, sendo maior nas frequências mais altas (ou menores comprimentos de onda). A atenuação é causada pelos gases, vapor de água que compõem a atmosfera. O resultado da atenuação é a perca da intensidade dessa onda no espaço livre. A atenuação atmosférica é desprezível nas últimas bandas do espectro de frequência porem é importante nas frequências acima da banda X. Tecnicamente, uma atenuação de 1mm de comprimento de onda é que determina o limite máximo do uso das frequências do RADAR. A atenuação atmosférica é dada pela expressão:

Onde: é o coeficiente de atenuação; R, é o alcance. A atenuação pelo vapor de água está na ordem dos 22,3 GHz, enquanto a atenuação pelo oxigénio está na ordem dos 60 e 118 GHz.

2.5. Características do eco

Embora os ecos reflectidos sejam muito mais fracos que os pulsos transmitidos, as características do seu retorno são semelhantes às características de propagação do sinal. A intensidade do eco depende do total de energia transmitida que atinge o alvo e das dimensões e propriedades reflectivas do alvo.

2.6. Lobing

A presença de superfície da terra não só restringe a linha de visão, mas ele também pode ter um sério efeito sobre a cobertura de radar de alvos dentro da linha de visão. (Skolnik, 1962) Pode se afirmar que Lobing é o efeito em que afecta o sinal RADAR tendo em consideração a forma esférica da terra.

V. Bibliografia

Chaoman., & Hall. (2000). Radar Wave Propagation. In Chaoman., & Hall, Radar Wave Propagation (p. Chapter 8).

Navegação Radar. (s.d.). Obtido em 2 de Maio de 2016, de Navegação Radar: https:// www.mar.mil.br/dhn/bhmn/download/cap14.pdf

Skolnik. (1962). Introduction to RADAR SYSTEMS. New York: McGRAW HILL.

Tooley., M., & Wyatt, D. (s.d.). Aircraft Communications and Navigation Systems( Principles, Maintenance and Operation).