El horizonte del radar es un área crítica de rendimiento para los sistemas de detección de aeronaves que se define por la distancia a la que el haz del radar se eleva lo suficiente sobre la superficie de la Tierra para permitir la detección de un objetivo al nivel más bajo posible. Está asociado con la región de rendimiento de baja elevación y su geometría depende del terreno, la altura del radar y el procesamiento de la señal. Esto está asociado con las nociones de sombra del radar , zona de interferencias y zona despejada .
Los objetos en el aire pueden aprovechar la zona de sombra y la zona de interferencia del radar para evitar la detección del radar mediante el uso de una técnica llamada navegación de siesta en la tierra . [1]
Sin tener en cuenta la refracción a través de la atmósfera, el horizonte radar sería la distancia geométrica del radar al horizonte sólo teniendo en cuenta la altura del radar sobre el nivel del mar, y el radio de la tierra (aproximadamente 6,4·10 3 kilómetros):
Cuando H es pequeño en comparación con , esto se puede aproximar mediante:
[El error porcentual, que aumenta aproximadamente en proporción a la altura, es inferior al 1% cuando H es inferior a 250 km.]
Con este cálculo, el horizonte para un radar a una altitud de 1,6 km (1 milla) es de 143 km (89 millas). El horizonte del radar con una altura de antena de 75 pies (23 m) sobre el océano es de 10 millas (16 km). Sin embargo, dado que la presión y el contenido de vapor de agua de la atmósfera varían con la altura, la trayectoria seguida por el haz del radar se refracta por el cambio de densidad. En una atmósfera estándar, las ondas electromagnéticas generalmente se desvían o refractan hacia abajo. Esto reduce la zona de sombra , pero provoca errores en la medición de distancias y alturas. En la práctica, para encontrar , hay que utilizar un valor de 8,5·10 3 km para el radio efectivo de la Tierra (4/3 del mismo), en lugar del real. [2]
Entonces la ecuación queda:
Y para los mismos ejemplos: el horizonte del radar a una altitud de 1,6 km (1 milla) será de 164 km (102 millas) y el de 23 m (75 pies) será de 19 km (12 millas). .
Además, las capas con una tendencia inversa de temperatura o humedad provocan conductos atmosféricos , que curvan el haz hacia abajo o incluso atrapan las ondas de radio para que no se propaguen verticalmente. Este fenómeno se produce en dos circunstancias:
La influencia de los conductos se vuelve más fuerte a medida que disminuye la frecuencia. Por debajo de 3 MHz, todo el volumen de aire actúa como una guía de ondas para rellenar la sombra del radar y también reduce la sensibilidad del radar por encima de la zona del conducto. Los conductos rellenan la zona de sombra, extienden la distancia de la zona de desorden y pueden crear reflejos para radares de baja PRF que están más allá del alcance instrumentado .
Los objetos más allá de Dh serán visibles sólo si la altura satisface el siguiente requisito:
donde es la altura objetivo y es el rango objetivo. Los objetos por debajo de esta altura están en la sombra del radar.
La zona de desorden es donde la energía del radar se encuentra a varios miles de pies de altura en el aire. Esto se extiende hasta una distancia de aproximadamente el 120% del horizonte del radar.
En estos ángulos de elevación hay una gran cantidad de reflectores en el suelo. Los vientos predominantes de aproximadamente 15 millas por hora hacen que estos reflectores se muevan y este viento levanta objetos más pequeños en el aire. Esta interferencia se llama desorden .
La zona de desorden incluye la zona litoral y el terreno cuando se opera en tierra o cerca de ella.
Un haz de ancho iluminará millones de pies cuadrados de superficie cuando el pulso del radar alcance los 16 km (10 millas). Los objetivos son generalmente mucho más pequeños, por lo que quedarán enmascarados por el desorden. Los reflejos desordenados pueden crear objetivos falsos no deseados.
La antena de radar sin mejora de reducción de interferencias en el procesamiento de señales normalmente no está apuntada cerca del suelo para evitar abrumar a las computadoras y a los usuarios.
La indicación de objetivo en movimiento (MTI) puede reducir el desorden en aproximadamente 35 dB. Esto permite detectar objetos tan pequeños como 1000 pies cuadrados (93 m 2 ). El viento y el clima predominantes pueden degradar el rendimiento del MTI, y el MTI introduce velocidades ciegas . [3]
El radar Pulse-Doppler puede reducir el desorden en más de 60 dB, lo que puede permitir detectar objetos de menos de 1 pie cuadrado (0,093 m 2 ) sin sobrecargar las computadoras ni los usuarios. Los sistemas que utilizan procesamiento de señales Doppler de pulso con un rechazo de velocidad establecido por encima de la velocidad del viento no tienen zona de interferencias. Esto significa que la región clara se extiende hasta el suelo.
La Región Despejada es la zona que comienza varios kilómetros más allá del horizonte del radar en ángulos de elevación bajos.
La región despejada es también la zona por encima de ángulos de elevación bajos con cielos despejados.
No hay una región clara en áreas con clima y actividad biológica intensa (lluvia, nieve, granizo, fuertes vientos y migración).
Se han desarrollado varios sistemas de radar que permiten detectar objetivos en la zona de sombra. Estos sistemas se conocen colectivamente como radares sobre el horizonte . Generalmente se utilizan tres sistemas; el más común utiliza la ionosfera como reflector y envía la señal hacia el cielo y luego escucha las pequeñas señales que regresan del cielo, otros usan una disposición biestática con antenas distantes que buscan objetos que pasan entre ellas, y un pequeño número de sistemas Utilice "ondas rastreras" que viajen hacia la zona de sombra.
