Desde el final de la Segunda Guerra Mundial, cuando la tecnología del radar de vigilancia sirvió tan bien a los militares durante el conflicto que  se permitía salir a barcos a luz del día y se les asigna un papel de paz como una ayuda a la navegación para la navegación comercial, que ha sido posiblemente para el marino el mejor amigo en la navegación.
A fines de 1940, ya no fue coherente el uso del magnetrón como la fuente básica de transmisión de potencia y el tubo de rayos catódicos como el mecanismo de visualización de imágenes del radar.
Aunque la tecnología ha desarrollado inmensamente y es más sofisticado en los últimos 60 años, el requisito básico de la marina comercial y militar del radar sigue siendo la misma –
medir el alcance, y con otros atributos y añadiduras de un objetivo (arpa). Sin embargo, a pesar de este patrimonio común, las tecnologías empleadas en las funciones militares y comerciales se han ido distanciando significativamente. Pero que están a punto de cambiar.

Alimentada por la guerra fría, ante la necesidad de detectar objetivos más pequeños, maniobrables y sigilosos en todo momento, y los grandes presupuestos de defensa de las naciones occidentales, la tecnología del radar de vigilancia militar se ha convertido casi más allá del reconocimiento de su origen durante la guerra.
Gran parte del desarrollo se ha gastado el dinero en unas pocas áreas clave:
– Mejora en la extracción de una señal discriminando del ruido .
– Extraer más información de la señal recibida y mejorar su presentación para el operador y sistema de combate.
– La mejora de la eficacia de la visualización de la información y el aumento de los niveles de automatización en la tecnología del radar.

Además, cualquier Marino o navegante sabe que ya no es suficiente  proporcionar sólo una información (distancia), además tiene que agregar la información de altitud y la capacidad de realizar un seguimiento automático de un gran número de objetos en movimiento (incluidas las aéreas, tanto en las metas y sub velocidades supersónicas), al mismo tiempo, proporcionar la vigilancia normal de cobertura.
Hoy en día la tecnología naval de radar también tiene que trabajar en los entornos electromagnéticos hostiles, en un esfuerzo por mejorar el conocimiento de la situación de la guerra y de combate a la capacidad de realizar las amenazas. El lado negativo de los acontecimientos que han dado esta capacidad naval de radar está en la línea inferior – el desarrollo de la RF, la señal analógica y digital de las tecnologías de procesamiento para apoyar la mejora aumenta el costo de adquisición de los equipos.

 En cambio, la evolución comercial del radar marino ha sido dejada en manos de los proveedores de equipos. Esto ha significado que la inversión en las comunicaciones de radar marino ha sido alimentada por las fuerzas del mercado, por lo que tal vez no sea del todo sorprendente que el desarrollo comerciales de radar marino ha progresado a un ritmo mucho más lento – y en una dirección ligeramente diferente – con relación a la urgencia  de la evolución de sus homólogos militares y de la aviación civil

Sin embargo, ha habido notables mejoras, que han contribuido a una mejor imagen del radar y añadir nuevos instrumentos valiosos para ayudar al navegante.
ARPA, estabilización de movimiento, opciones de orientación de las imágenes, interferencia de rechazo, alta resolución de visualización en la muestra de color a la luz del día, carta electrónica de barrido y superposiciones de correlación de exploración han tenido un impacto significativo en la manera en la navegación marítima comercial.

Hoy en día, la mayoría de los radares marinos están probablemente en el pináculo de su rendimiento cuando se utiliza detección convencional “no-coherente” (magnetrones)-hoy en día el equivalente de la tecnología original de 1940. Pero la verdad es que para muchos usuarios este nivel de rendimiento simplemente no es lo suficientemente bueno de (los radares tradicionales que usan magnetrones de alta potencia para generar señales de micro-ondas con pulsos cortos de señal). 

Los radares que transmiten señales con frecuencia controladas y características y técnicas de fase, son conocidos como radares “coherente”. El radar marino convencional se denomina un radar “no-coherente”.

Cuando la energía electromagnética es reflejada por un blanco en movimiento la frecuencia de la señal reflejada se cambia según el movimiento preciso del blanco.
Si el objetivo se aleja del transmisor se alarga el plazo de las oscilaciones para llegar al blanco, lo que reduce la frecuencia de la señal reflejada. Por el contrario, si el objetivo se acerca hacia el radar aumenta la frecuencia.
Este efecto es conocido como efecto Doppler, que es un fenómeno experimentado por fuentes acústicas cotidiana, como el sonido de un coche que pasa rápido oyente  – nos damos cuenta de que el sonido es más baja en la frecuencia cuando el vehículo retrocede en comparación con el sonido cuando se está acercando.
Con esta tecnología altamente controlada se  puede comparar la señal recibida con la señal de transmisión, este radar puede medir con precisión los cambios en la frecuencia de la señal reflejada.
Se pueden utilizar técnicas de procesamiento digital rápidos para separar los objetivos del ruido de mar (sea clutter)  porque las variaciones en la frecuencia que forman la señal de ruido son diferentes de las variaciones de la frecuencia dada por los objetivos.
Los radares convencionales “no-coherente” no pueden medir la frecuencia por lo que no pueden utilizar este mecanismo para diferenciar los objetivos de ruido
 .

Algunas Empresas están desarrollando tecnologías de radar de banda X con tecnología de estado sólido, que usa técnicas FMCW (onda continua de frecuencia modulada) como simarad-northstar-lowrance,otras como kelvin hughes con su tecnologia SharpEye utilizando el efecto doppler.

El Radar de Banda Ancha transmite una onda continua con variación lineal de frecuencia (de ahí el término Banda Ancha). La señal mantiene su frecuencia en el camino de ida y vuelta desde los blancos. Mientras, el transmisor continúa aumentando la frecuencia. La diferencia entre las frecuencias transmitida y recibida, junto con el valor conocido del cambio de la frecuencia, permite calcular de manera precisa el retardo de la señal y la distancia al blanco. Ya que la FMCW mantiene constantemente la energía devuelta (frente a un pulso único), este sistema proporciona una detección de blancos superior a los radares de pulsos con unos niveles de potencia transmitida mucho más bajo.

Un radar marino convencional opera a 25 kW de potencia pico, con una duración media de pulso de 250 nanosegundos en una frecuencia de repetición de pulso de 1500 pulsos por segundo, tiene una potencia media de sólo 9 vatios.
Dado que un radar no-coherente ‘desecha’ la mitad de su potencia de transmisión, el rango equivalente del rendimiento de un sistema coherente podría lograrse con una potencia media de 4,5 vatios.
Algunos radares marinos ”coherente” están usando ya la tecnología conocida como FMCW, con la frecuencia modulada de onda continua.
Estos radares emiten una señal de frecuencia variable no-pulsada. Dado que la señal es continua, el pico y la media de la potencia son los mismos, por lo tanto el transmisor necesita una capacidad total de sólo 4,5 vatios.

Esto significa que un conjunto de radar “coherente” sólo tiene que transmitir la mitad de la cantidad de energía en comparación con un sistema “no-coherente” con el fin de obtener el mismo objetivo de detección de rango.
Una ventaja aún más importante es que elimina la necesidad de transmitir impulsos muy cortos, que son torpes para generar y producir indeseablemente alta interferencia para los sistemas de comunicaciones que operan fuera de las bandas de frecuencias de radar.

Se puede demostrar matemáticamente que un pulso angosto esta  compuesta por una gama muy amplia de las frecuencias de una combinación precisa. Esto se conoce como análisis de Fourier.
Este es el rango de frecuencias, conocida como ancho de banda de la señal, que es importante en la determinación de la gama de células fundamentales de la capacidad de un radar. De hecho, hay un número infinito de formas de onda de gran ancho de banda que puede ser utilizado, distinto del de un breve pulso. Los beneficios potenciales dada por compresión de impulsos Doppler y transformación son significativas, dando lugar a mejoras inmediatas que pueden dar más de 10 veces la visibilidad de los blancos en el desorden, en comparación con los sistemas actuales. Durante los años, esta podría tal vez lugar a más de 100 veces mejor.
Es esta capacidad potencial que llevó la OMI, en su recientemente revisado de normas de desempeño de radar , para fomentar el uso de radares “coherente” en la banda de 3 GHz.

En la práctica, las potencias al nivel más bajo 1-2 vatios puede satisfacer las diversas necesidades de la OMI. En la actualidad existen dispositivos semiconductores que están disponibles para esta capacidad de potencia.
Puede ser difícil de alcanzar todos los requisitos de la IMO para un radar FMCW y por lo tanto un sistema de impulsos, donde los pulsos son relativamente largos, pero modulada en frecuencia o fase, puede proporcionar las mejores soluciones.
Esto aumenta la flexibilidad del diseño, ya que diferentes longitudes de pulso se puede utilizar para optimizar el rendimiento de radar para distintas condiciones. Estos sistemas emiten impulsos que tienen una potencia de pico de varias decenas o quizás cientos de vatios.
Dispositivos semiconductores de potencia con esta capacidad a 3 GHz se están convirtiendo cada vez más asequibles.
Para ambos impulsos FMCW y los sistemas de transmisión de onda “coherente” tiene que ser construida con precisión. Una vez más, la tecnología moderna está empezando a permitir que esto se haga digitalmente, a un precio asequible.

Debido a la pequeña potencia y la baja tensión se necesitan semiconductores basados en sistemas de transmisión que no sólo sea compacta, sino sean capaces de un funcionamiento muy fiable.
En particular, estos sistemas no utilizan los componentes con una vida útil corta . La esperanza de vida de un magnetrón en un sistema convencional es sólo 10.000 horas, que sólo es poco más de un año de funcionamiento continuo.
Además, la muy alta tensión necesaria para impulsar el magnetrón considerando el costo de la circuiteria del transmisor y la electrónica basada en transmisores con magnetrón hacen que esta tecnologia sea propensa a su final.

 

comparacion-radar

 

En la Imagen de arriba esta un barco y muelle separados,en la fugura de la izq. muestra la pantalla de un radar de banda ancha con una gran definición de blancos , máxima discriminación de blancos en escalas cortas, muestra claramente los pantalanes, barcos y amarres comparado a la poca disriminacion de la pantalla del la figura der. de un radar convencional de 4 Kw

 kelvin-Hughes

 

por ultimo aca les dejo un video del radar simrad de banda ancha

 

 

 

Fuente :

Radar banda ancha “broadband”- simrad

“New Technology – Transmitters & Pulse Compression” – Profesor Andy Norris Kelvin Hughes SharpEye technology