El documento describe los conceptos de apertura de antena, radar de apertura sintética (SAR), y algunas aberraciones ópticas que afectan a los radares SAR. Explica que un SAR simula una gran antena al procesar las señales recibidas desde múltiples posiciones a lo largo de la trayectoria de vuelo de la plataforma, mejorando así la resolución. También describe cómo el SAR almacena los ecos de un objetivo a medida que la plataforma se mueve, simulando una larga ant

1. CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN
OIM-HJEROMAN SISTEMAS DE ARMAS Función Detección
TEMA: Radar de Apertura Sintética – SAR-01 SSAA-II-02-007[A-01][a]
28-10-2014 PENSAR EN NACIÓN
RADARES CON APERTURA SINTETICA SAR-01
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APERTURA DE ANTENA
Si bien el término es conocido para el desarrollo será
necesario recordar que se entiende por apertura de
antena. Dado que en técnicas de empleo radar una
misma antena es utilizada tanto en transmisión como
en recepción, en ambas situaciones la antena tiene
hipotéticamente la misma ganancia para la frecuencia
de operación. Pero la antena, también es sabido,
recibe solo una parte de la energía que retorna del
blanco. Como un segundo efecto es que la apertura
de antena la cual describe cómo la antena recibe la
potencia electromagnética entrante. En términos
geométricos la apertura de antena se puede describir
visualizando un área de un circulo que abrazando el
broadside recibe toda la radiación y la entrega a su
carga. Si la densidad de potencia se expresa en [wat
por metro cuadrado] la apertura estará en [metros
cuadrados]. La ganancia de antena es directamente
proporcional a la apertura. Una antena isotrópica tiene
una apertura de λ² / 4π o, una antena con ganancia G
tendrá una apertura de G • λ² / 4π . Las dimensiones
de una antena dependen de su ganancia de la longitud
de onda como una expresión de la frecuencia utilizada
por el radar. Aquí es que aparecen las dimensiones
reales, para altas frecuencias las antenas serán
relativamente pequeñas, en general las ganancias
logradas están entre 30 a 40 dB. Si se cambian
algunas características, es decir se malogra la calidad
técnica, o bien factores atmosféricos deforman las
condiciones originales, tales como la acumulación de
hielo éstas tienen gran influencia.
APERTURA SINTÉTICA
Un Synthetic Unperture Radar (SAR), o SAR, es un sistema de radar coherente, en un concepto mucho mas
amplio que un simple radar de abordo, se trata de un sistema de observación espacial y con posibilidades en
oblicuo, que utiliza en aeronaves, la trayectoria de vuelo de la plataforma para simular una antena de grandes
dimensiones con lo cual se introduce una apertura electrónica que amplía el concepto inicial de apertura simple,
introduce una posibilidad, cual es la de generar alta resolución en remoto en la detección las imágenes. De
alguna manera en el tiempo, transmisión-recepción en ciclos individuales (PRT) estos radares completan la
información con los datos de cada ciclo que se almacenaron electrónicamente. El procesamiento de señales
utiliza magnitud y fase de las señales recibidas de pulsos sucesivos de los elementos de una apertura
sintética. Después de un número determinado de ciclos, los datos almacenados se recombinan (teniendo en
cuenta los efectos Doppler inherentes para las diferentes posiciones geométricas del transmisor respecto del
objetivo en cada ciclo sucesivo, y finalmente para crear una imagen de alta resolución del terreno que se
sobrevuela. Ver simulación Simulación del efecto seleccion de PRT

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El SAR trabaja en forma similar a una configuración
plana, que ya se ha visto, pero a diferencia de tener un
gran número de elementos en paralelo en la antena, el
SAR utiliza una antena multiplexada en el tiempo. Las
diferentes posiciones geométricas de los elementos de
la antena serán, de todos modos, el resultado de la
plataforma en movimiento.
El procesador almacena todas las señales en retorno
al radar, así como las amplitudes y fases, durante el
tiempo T fijado desde la posición A a la D. Ahora bien,
es posible reconstruir la señal que se hubiere obtenido
por una antena similar con una longitud v.T,
donde v es la velocidad de la plataforma.
Tanto como la línea de mira cambia a lo largo de la
trayectoria de la plataforma, se produce la apertura
sintética por procesamiento de señal como efecto del
alargamiento virtual de la antena. Haciendo T mayor,
se hace mayor la “apertura sintética” y de este modo
se mejora la resolución.
Así como un blanco tal como puede ser un buque
como objetivo, desde que ingresa por primera vez al
haz del radar, comienzan a retornar ecos para cada
pulso transmitido los cuales son almacenados. Dado
que la plataforma continúa su movimiento hacia
adelante, todos los ecos del blanco de cada pulso son
registrados durante todo el tiempo que el objetivo está
dentro del haz.El punto en el cual el blanco sale de la
visión radar, un tiempo mas tarde determina la longitud
de la antena sintetizada simulada. La sintetizada
expansión del ancho de haz, combinado con el
incremento de tiempo sobre el blanco, del mismo
modo que el alcance se incrementa, un balance de
todas las acciones mantiene constante la resolución
en toda la franja.
Fig.1-02 Interpretación geométrica de la expansión del
ancho de haz sintetizado.
La resolución en azimut alcanzable por un SAR es
aproximadamente igual a la mitad de la longitud real
de la antena y no depende de la altitud de plataforma.
Los requisitos son:
 Transmisor , coherente completo estable.
 Procesador SAR eficiente y potente.
 Exacto conocimiento de la trayectoria de vuelo y de la velocidad de la plataforma.
Usando esta técnica, por los diseñadores de radar, se han podido alcanzar resoluciones que podrían exigirse
con aperturas reales de antenas tan grandes, que en la práctica tendrían el tamaño de hasta 10 m.
Un radar de apertura sintética es utilizado abordo de un transbordador espacial durante la Shuttle Radar
Topography Mission (SRTM).
El radar SAR puede ser asociado con lo que se denomina inversa SAR (abreviado a ISAR) una tecnología que
en los términos más amplios, utiliza el movimiento del objetivo en lugar del emisor para crear la abertura
sintética. Los radares ISAR radares tienen un papel importante abordo de aviones de patrullaje marítimo que les
proporcione la imagen de radar de la calidad suficiente para permitir que sea utilizada para fines de
reconocimiento.
T

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ABERRACIONES OPTICAS
Distorsión por Alcance Directo
La distorsión en alcance se produce porque el radar
mide la distancia directa, inclinada respecto de las
características del blanco que se desean observar, las
cuales son mas evidentes para una visión horizontal
sobre la superficie terrestre, la distancia real a lo largo
de la tierra. Esto se traduce en una variación en la
escala de imagen entre las mas cercanas a las mas
alejadas.
Escorzo (distorsión respecto a las reglas de la
perspectiva) se produce cuando el haz del radar llega
a la base de una figura con altura con inclinación
respecto del radar (por ejemplo, una montaña) antes
de llegar a la cima. Debido a que el radar mide la
distancia oblicua en la distancia, la pendiente (desde el
punto a al punto b) aparecerá comprimida y la longitud
de la pendiente estará representada incorrectamente
(a' a b') en el plano de la imagen. Fig1-03 Efecto SCORZO
Sobre-imposición (o superposición) se entiende
cuando, si se tiene un terreno empinado en el alcance
de inclinación del pico (b) es más corto que el pie de la
montaña (a en la figura) en tal ocasión se invierte el
orden de los dos objetos, el punto b " estará a una
distancia antes del punto del a que se muestra.
Efecto-Sombra se incrementa con un mayor ángulo
de incidencia θ, un efecto que tiene que ver con la
longitud de sombra algo similar a lo que se produce
por ejemplo con el tiempo de la puesta del sol.
Fig.1-04 Efecto por SOBRE-IMPOSICIÓN
Fig.1-05 Efecto SOMBRA
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