El cambio de lóbulo es un método utilizado en los primeros radares para mejorar la precisión del seguimiento. Utiliza dos elementos de antena ligeramente separados para enviar el haz ligeramente a cada lado de la línea media de la antena. La señal del radar cambió entre los dos y produjo dos "pitidos" en la pantalla. Comparando las longitudes de las señales, el operador podía encontrar cuál daba el retorno más fuerte, indicando así en qué dirección se debía mover la antena para apuntar directamente al objetivo. [1] El concepto se utilizó sólo brevemente y fue reemplazado casi por completo por sistemas de escaneo cónicos al final de la Segunda Guerra Mundial . El concepto también se conoce con poca frecuencia como lóbulo secuencial , particularmente cuando la señal pasa entre varios ángulos diferentes en lugar de solo dos.
Las primeras antenas de radar generalmente consistían en varias pequeñas antenas dipolo delante de un reflector pasivo. Los dipolos se colocaron para que interfirieran constructivamente delante de la antena, "dirigiendo así" la señal en esa dirección. La dispersión angular del haz es función del número de elementos, y más elementos producen un haz más enfocado. Una gran cantidad de estos elementos sería ideal, pero poco práctico debido a que deben colocarse a una distancia específica entre sí dependiendo de la longitud de onda de la fuente de radio que se utilice. En los primeros sistemas de "onda larga", como los utilizados por Gran Bretaña y Estados Unidos, esto obligaba a colocar los elementos a varios metros de distancia, limitando el número de dipolos a quizás una docena para cualquier antena de tamaño razonable.
Los ángulos de haz resultantes para tal sistema eran generalmente demasiado amplios para usarse directamente para colocar armas . Por ejemplo, el SCR-268 de EE. UU. tenía un ancho de haz de 2 grados, y una vez que el objetivo entraba en ese haz, el operador no podía decir fácilmente en qué parte del haz se encontraba. Se necesitaría una precisión de ángulo de aproximadamente 0,1 grados para disparar directamente. En sus inicios, el sistema estaba emparejado con un reflector , que el radar dirigiría hacia el objetivo. Luego, el reflector rastrearía el objetivo manualmente y los artilleros apuntarían visualmente. En esta función, incluso durante el día, la información de alcance que proporcionaba el radar seguía siendo invaluable.
El cambio de lóbulo ofreció una precisión muy mejorada al agregar una pequeña cantidad de complejidad. En lugar de un único conjunto de elementos dipolares, se colocaron dos en cada punto de la matriz. Luego, la señal de radio se conmutaba alternativamente entre los dos conjuntos de dipolos, normalmente a través de un interruptor mecánico accionado por un motor. La señal de retorno de un conjunto se envió a través de un pequeño retraso, desplazando ligeramente su "pico" en el osciloscopio del operador hacia un lado. Dado que el cambio fue más rápido de lo que el ojo podía seguir, el resultado apareció como dos picos bien formados en la pantalla.
Dado que cada lóbulo estaba ligeramente descentrado, si el objetivo no estaba centrado en el centro de la antena (en su conjunto), una de las dos señales de retorno tendría mayor intensidad que la otra. Por lo tanto, el operador podría mantener la antena apuntando al objetivo simplemente moviéndola para que ambos retornos tengan la misma altura en la pantalla. Dado que los lóbulos estaban dispuestos para superponerse sólo ligeramente, solo había un ángulo muy pequeño donde los dos retornos serían iguales; incluso movimientos leves del objetivo fuera de la línea central rápidamente harían que una señal fuera mucho más fuerte. Por tanto, la medición resultante fue mucho más precisa.
El escaneo cónico era similar en concepto al cambio de lóbulo, pero como su nombre lo indica, se operaba de forma rotatoria en lugar de en dos direcciones. Esto permitió al operador obtener una vista 2-D de qué dirección tenía el retorno más fuerte y, como resultado, fue mucho más fácil de operar. El escaneo cónico sólo podría usarse fácilmente en una antena con una sola bocina de alimentación, lo cual sólo es práctico con radares de microondas . A medida que estos sistemas se pusieron en servicio, la conmutación de lóbulos generalmente desapareció.
Es posible bloquear un radar de conmutación de lóbulos con relativa facilidad si se conocen las frecuencias operativas básicas del radar. En el caso de un conjunto de conmutación de lóbulos que cambia de lóbulos 30 veces por segundo, se puede construir un bloqueador para enviar una señal débil en la misma frecuencia que también varía 30 veces por segundo, pero que solo envía una señal cuando el lóbulo del radar está apuntando en dirección contraria al avión, lo cual se puede encontrar fácilmente buscando un punto bajo en la señal recibida. En el extremo del receptor, las dos señales se mezclan y la señal adicional del bloqueador del avión "suaviza" la señal fuerte/débil que de otro modo se vería. Esto niega la información del ángulo del radar y puede dificultar cualquier cosa que no sea el seguimiento del ángulo aproximado.
Una forma de evitar este problema se conoce como lóbulo en recepción únicamente (LORO), [2] que utiliza un conjunto de elementos de antena para enviar una señal sin conmutación de lóbulos y dos conjuntos adicionales para conmutación de lóbulos en recepción. El funcionamiento es básicamente idéntico al de un radar lobular normal, pero niega cualquier información sobre el lóbulo al avión objetivo, por el coste de algunos elementos de antena adicionales (o más comúnmente, una segunda antena). Se pueden utilizar "bloques" de señal no sincronizados para bloquear los radares LORO, aunque no es tan efectivo como un sistema lobular normal y generalmente hace que el trabajo del operador sea más difícil, en lugar de imposible.
El SCR-268 , el primer sistema de radar del ejército de EE. UU., fue uno de los primeros equipos de radar en utilizar la conmutación de lóbulos de sus antenas receptoras como medio para apuntar haces de reflectores antiaéreos a los aviones.