Este documento proporciona una introducción a los sistemas radar. Explica los principios básicos de un sistema radar como la reflexión, el efecto Doppler y la ecuación radar. También describe los diferentes tipos de radar como el de onda pulsada, onda continua pura y onda continua de frecuencia modulada. Por último, presenta un anexo sobre el sistema de radionavegación VOR, explicando su funcionamiento y limitaciones.

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Tecnologías de las Radiocomunicaciones II – Prof. Miguel Ángel Sánchez Soriano
TEMA 6: Introducción a los Sistemas Radar
BIBLIOGRAFÍA:
- Cap. 14 de “Microwave Engineering”, D. Pozar
- Application Note de “IEEE Microwave Magazine”, J. Carroll, G.
Paparisto y D. Vye
- www.radartutorial.eu
6.1 Introducción
6.2 Principios de un Sistema Radar
6.3 Tipos de Radar
Anexo: Sistema de Radionavegación VOR

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6.1 Introducción
 RADAR: radio detection and ranging
 Utilidad:
 Detección de blancos (target)
 Medición de la velocidad y distancia de blancos
 Medición de la orientación de los blancos
 Determinación del tipo de blanco
 Aplicaciones:
 Civiles
 Navegación marítima y aérea, control de tráfico, meteorológico…
 Militares
 Reconocimiento, navegación marítima y aérea, misiles
teledirigidos, detección de otros radares…
 Científicas
 Astronomía, medidas de precisión de distancias, mapeo de
zonas…

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6.1 Introducción
 Historia del RADAR:
1865 El físico Inglés James Clerk Maxwell desarrolló su teoría electromagnética (descripción de las ondas
electromagnéticas y su propagación).
1886 El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz descubre las ondas electromagnéticas y con este descubrimiento
probó experimentalmente que las señales eléctricas pueden viajar a través del aire libre, como había sido predicho
por James Clerk Maxwell.
1904 El ingeniero alemán Christian Hülsmeyer inventa el “Telemobiloscopio” usado como un dispositivo anti-
colisión de los buques. Este aparato mide el tiempo que las ondas electromagnéticas tardan en ir y regresar al
golpear contra un objeto de metal (de esta forma es posible calcular la distancia usando este sistema). Esta es la
primera prueba práctica de un radar. Hülsmeyer patentó su invención en Alemania y en el Reino Unido.
1917 El francés Lucien Lèvy inventa el receptor superheterodino. Se utiliza por primera ver el concepto de
frecuencia intermedia.
1921 El físico Americano Albert Wallace Hull inventa el Magnetrón, eficaz tubo de transmisión.
1922 Los Ingenieros eléctricos Albert H. Taylor & Leo C. Young del laboratorio de investigación de la Armada
Americana (USA) detectaron un barco de madera por primera vez.
1930 Lawrence A. Hyland (también del laboratorio de investigación de la Armada Americana, detectó por primera
vez un avión.
1931 Un buque es equipado con un radar. Se utilizan como antenas los platos parabólicos con alimentadores de
bocina.
1936 El desarrollo del Klystron por George F. Metcalf y William C. Hahn, ambos de la General Electric. Éste será
un componente importante en las unidades de radar usado como tubo amplificador o como oscilador.
1939 Dos ingenieros de la universidad de Birmingham, John Randall y Henry Boot construyeron un pequeño pero
potente radar usando un Magnetrón. Los Aviones B- 17 fueron equipados con este radar.
1940 Diferentes equipos de radar se desarrollan en los EE.UU., Rusia, Alemania, Francia y Japón.

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6.2 Principios de un Sistema Radar
 Conceptos fundamentales:
 Reflexión
 Efecto Doppler
 Ecuación Radar
 Polarización
 Reflexión:
 Una onda electromagnética plana al llegar a una interfase entre dos
materiales, dará lugar a una onda transmitida y a otra reflejada  Ley
de Snell
 ¿Qué conviene para tener máxima reflexión en el blanco?
 Polarización:
 En función del blanco a detectar, va a depender un tipo de
polarización u otra
 Para blancos metálicos: lineal

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6.2 Principios de un Sistema Radar
 Efecto Doopler:
 Es el fenómeno por el cual, un observador percibe una onda de
frecuencia distinta a la que está emitiendo una fuente emisora, por el
hecho de desplazarse la fuente (o el observador) a una determinada
velocidad.
 La variación de la frecuencia es proporcional a la velocidad.
 ¿Y si el blanco no se dirige/aleja frontalmente al radar?
𝑓𝑓𝑑𝑑 = 𝑓𝑓𝑟𝑟 − 𝑓𝑓0 = ±
𝑣𝑣𝑡𝑡𝑓𝑓0
𝑐𝑐
𝑓𝑓𝑟𝑟 =
𝑐𝑐 ± 𝑣𝑣𝑟𝑟
𝑐𝑐 ∓𝑣𝑣𝑡𝑡
𝑓𝑓0
vt: v del blanco
vr: v del radar

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6.2 Principios de un Sistema Radar
 Ecuación Radar
Radar monoestático Radar biestático
- Densidad de potencia recibida:
- Potencia recibida:
Si están juntos, ambos radares
presentan la misma Ecuación Radar
Sección radar de un blanco: σ (m2)
Ratio entre la potencia reflejada por el
blanco respecto a la densidad de
potencia incidente en el blanco
𝜎𝜎 =
𝑃𝑃𝑠𝑠
𝑆𝑆𝑖𝑖
(m2)
]
[m2
efB
B A
D
=
σ

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6.2 Principios de un Sistema Radar
 Ecuación Radar
 Sección Radar:
 ¿Diseño de aviones invisibles?

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6.3 Tipos de Radar
 Según forma de onda
 Onda pulsada
 Onda continua
o Onda continua pura (CW)
o Onda continua frecuencia modulada (FMCW)
 Onda pulsada
 Distancia máxima de blanco
𝐷𝐷 =
𝑐𝑐𝜏𝜏𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
2
τ: ancho de pulso
τeco: tiempo de
retardo de eco
𝐷𝐷𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 =
𝑐𝑐𝑇𝑇𝑟𝑟
2
¿Distancia mínima de
detección?
Si D>Dmax  ambigüedad

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6.3 Tipos de Radar
 Onda continua
 Onda continua pura (CW)
 Onda continua frecuencia modulada (FMCW)
 Onda continua pura
 Para medir las velocidades de blancos.
 No sirve para medir distancias.
 ¿Y el radar pulsado, mide velocidades?
Circuito/ Diagrama de Bloques:

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6.3 Tipos de Radar
 Onda continua frecuencia modulada (FMCW)
 Si no hay movimiento del blanco:
 Si no hay movimiento, ft-fr =fb directamente proporcional a la distancia
del blanco
𝑓𝑓𝑏𝑏 =
𝑓𝑓𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚−𝑓𝑓𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝑇𝑇/2
× 𝜏𝜏 =
2∆𝑓𝑓
𝑇𝑇
× 𝜏𝜏, donde τ es el retardo de eco
 ¿Y si hay movimiento?
¿Circuito para este radar?
𝐷𝐷 =
𝑐𝑐𝜏𝜏𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
2
𝐷𝐷 =
𝑐𝑐 𝑇𝑇 𝑓𝑓𝑏𝑏
4∆𝑓𝑓

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6.3 Tipos de Radar
 Onda continua frecuencia modulada (FMCW)
 Si hay movimiento
𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑓𝑓𝑏𝑏 − 𝑓𝑓𝑑𝑑
𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑓𝑓𝑏𝑏 + 𝑓𝑓𝑑𝑑
¿Frecuencia Doppler fd?
¿Frecuencia de batido de distancia fbm?
𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏 =
𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏+𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏
2
→ 𝐷𝐷 =
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏
4∆𝑓𝑓
; 𝑓𝑓𝑑𝑑 =
𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏−𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏
2
 velocidad
¿Circuito para este radar?

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6.3 Tipos de Radar
 Onda continua frecuencia modulada (FMCW)
 Resolución espectral
 Nº de muestras en un periodo T/2: N=(T/2)/Ts=(T/2) x fs
 FFT en un periodo: 0, fs/N, 2fs/N… fs
 Luego, la resolución espectral es: fs/N, que es igual a 2/T
 Por tanto, resolución espacial: ∆𝐷𝐷 =
𝑐𝑐
2∆𝑓𝑓
Además, hay que mantener la siguiente relación:
 fs > 2∆f; fs=2N/T 2N/T > 2∆f  N> ∆f xT
 𝐷𝐷𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 =
𝑐𝑐�𝑇𝑇/2
2
=
𝑐𝑐𝑐𝑐
2𝑓𝑓𝑠𝑠
=
𝑐𝑐𝑐𝑐
4∆𝑓𝑓
De esta manera, el límite lo
impone el sistema y no la FFT
Si fs=2∆f

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 VOR: VHF Omnidirectional Range
 Se trata de un radiofaro
 El objetivo de VOR es proporcionar el ángulo radial entre la aeronave y el
radiofraro
 Adoptado por la OACI (Organización de Aviación Civil Internacional) en
1949.
 Las estaciones se sitúan a unas distancias de unas 50 millas náuticas en
los vértices de las líneas que determinan las aerorutas.
 Puede tener un alcance de hasta 200 km.
 El VOR determina el ángulo θ entre la dirección que une la aeronave con
la estación VOR y la dirección del Norte Magnético

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 Funcionamiento:
 Transmisor (radiofaro) Radiación dipolos
cruzados
1 0 0
0
sin cos cos cos cos( 90 )cos
sin( )cos
o
E t t t t
t t
θ ω θ ω
θ ω
∝ Ω + Ω +
= Ω −
2 0
cos
E t
ω
∝
3 0
( )cos
E M t t
ω
∝
¿Diagrama de
radiación?
E2
E3

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 Funcionamiento:
 Transmisor (radiofaro)
1 2 1 2
E E E
− ∝ +
1 2 3
t
E E E E
∝ + +
Cardioide giratorio

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 Funcionamiento:
 Transmisor (radiofaro)
 M (t):
 Señal de referencia: tono de 30 Hz cuya fase es cero cuando la
cardioide apunta al oeste 
 Modulada en FM:
 Señal vocal: de 300 a 3000 Hz de la portadora
 Señal indicativo del radiofaro: situada a 1020 Hz de la portadora.
Consta de 2 ó 3 letras MORSE
( ) sin
r t R t
= Ω
1
cos( ( ))
t r t
ω β
∝ +

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 Funcionamiento:
 Receptor (aeronave)

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 Limitaciones:
 Pureza del diagrama de radiación
 Recepción multitrayecto
 De edificios, terreno, etc.
 Solución:
 VOR de efecto Doppler: DVOR
 DVOR:
 Array de antenas
 Modulación en FM para transmitir la información de la azimut
 Es menos sensible a las reflexiones que AM
 Mejora de precisión: De 2º a 0,5º

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 DVOR:
 La señal de referencia se modula en AM y es radiada por una antena
omnidireccional
 Dos antenas opuestas entre sí (antenas satélite), giran a lo largo de un
círculo a una velocidad angular Ω. Esto produce una modulación FM
en función de la azimut θ:
¿Velocidad tangencial?
0
sin
d
r
f f
c
θ
Ω
= ±
Señal radiada:
1 ,max 0
cos(2 cos( ))cos(2 )
VOR d
E f t f t f t
π θ π
∝ + Ω +
¿f1? ¿fd,max? ¿Espectro y compatibilidad con
el receptor CVOR?
f0+9960 Hz
f0-9960 Hz
2r

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Anexo: Sistema de radionavegación VOR
 DVOR:
 ¿Cómo giramos las antenas satélite a 30 rps?