Efeitos de Propagacao do RADAR, Notas de estudo de Eletrônica

Baixe Efeitos de Propagacao do RADAR e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity! CURSO DE ENGENHARIA ELECTRÓNICA E TELECOMUNICAÇÕES CADEIRA: RADARES TURMA: 3RB, PERIODO LABORAL TEMA: EFEITOS DE PROPAGAÇÃO DISCENTE: ÂNGELO TEODORO MACIE DOCENTE: ENG. GARZON MAPUTO, ABRIL-MAIO DE 2016 Índice I. INTRODUÇÃO....................................................................................................................................1 II. OBJECTIVOS...................................................................................................................................... 1 i. Geral.................................................................................................................................................. 1 ii. Específicos.........................................................................................................................................1 1. A Atmosfera.......................................................................................................................................... 2 2. Efeitos de propagação do RADAR..................................................................................................... 2 2.1. Refracção...................................................................................................................................... 3 2.1.1. Refracção Normal................................................................................................................ 4 2.1.2. Super Refracção................................................................................................................... 5 2.1.3. Sub-refracção....................................................................................................................... 6 2.2. Efeito da superfície do mar (Reflexão).......................................................................................6 2.3. Difracção....................................................................................................................................... 7 2.4. Atenuação..................................................................................................................................... 7 2.5. Características do eco.................................................................................................................. 8 2.6. Lobing........................................................................................................................................... 8 III. Conclusão.......................................................................................................................................... 9 IV. Bibliografia...................................................................................................................................... 10 I. 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. 5 Próximo á superfície da terra, o índice de refracção é quase 1; porém á medida que a altitude aumenta, o índice decresce gradualmente. A refracção afecta o RADAR em duas maneiras distintas dependendo da altura. - Para alvos que tenham uma altitude acima dos 100 metros, o efeito é ilustrado na figura 3. Neste caso, o efeito impõe limitações na capacidade do RADAR ao calcular a posição do alvo. O efeito impõe um erro no cálculo do ângulo da elevação. Figura SEQ Figura \* ARABIC 3: Refracção a altas altitudes. O efeito sobre a onda electromagnética. (Chaoman. & Hall, 2000) 2.1. Refracção Normal O efeito da refracção normal, assumindo condições atmosféricas padrão, é encurvar para baixo a trajectória das ondas-radar, acompanhando a curvatura da Terra e aumentando o HORIZONTE- RADAR, em relação ao horizonte geográfico. (Navegação Radar) Se as ondas-radar se propagassem em linha recta, a distância ao horizonte dependeria apenas da altura da antena (assumindo a existência de potência suficiente para que os pulsos transmitidos alcancem o horizonte). Assim, sem os efeitos da refracção, a distância ao HORIZONTE- 6 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: . 7 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. 10 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. 11 IV. Conclusão Os efeitos de propagação devem ser tomados em conta quando se emite um sinal RADAR, isso para que se possa obter uma resposta correcta sobre o caso estudado ou analisado. Ao não se considerar esses efeitos corre-se o risco de perder o sinal RADAR. Viu-se que para cada banda de frequência do sistema RADAR existe um efeito de propagação que influencia nele, e dessa forma deve se escolher com cuidado. A atmosfera é composta de camadas que circundam a terra, e essas camadas é que definem as diferentes formas de propagação do sinal. 12