ITU-R INFORME M 2032 SPANISH-2003 Tests illustrating the compatibility between maritime radionavigation radars and emissions from radiolocation radars in the band 2 900-3 100 MHz《说.pdf

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1、 I. UIT-R M.2032 1 INFORME UIT-R M.2032*Pruebas de compatibilidad entre los radares de radionavegacin martima y las emisiones de los radares de radiolocalizacin en la banda 2 900-3 100 MHz (2003) 1 Introduccin Se han efectuado pruebas sobre dos radares de radionavegacin martima representativos con u

2、na atribucin primaria en la banda 2 900-3 100 MHz para valorar los efectos sobre aqullos de las emisiones caractersticas de los radares de radiolocalizacin con una atribucin secundaria en dicha banda. En este Informe los radares de radionavegacin martima utilizados en estas pruebas se identifican co

3、mo radares A y B1. Las pruebas se realizaron por separado en dos ensayos. En el primer ensayo, las emisiones de radiolocalizacin se simularon por medio de generadores de seal con impulsos sin modulacin intrapulso que se aproximaban a las emisiones de los radares de radiolocalizacin del tipo P0N desc

4、ritos en la Recomendacin UIT-R M.1460 Caractersticas tcnicas y operacionales y criterios de proteccin de los radares de radiodeterminacin y meteorolgicos en la banda 2 900-3 100 MHz. En el segundo ensayo, se realizaron las pruebas con emisiones del tipo P0N con impulsos ms anchos y ciclo de trabajo

5、ms alto, que ya no son representativos de los radares definidos en la Recomendacin UIT-R M.1460. Se utiliz asimismo la reconstruccin analgica de la grabacin digital de las emisiones de un radar de radiolocalizacin de frecuencias escalonadas con caracte-rsticas y parmetros semejantes a los del radar

6、2 de la Recomendacin UIT-R M.1460, como excitacin no deseada de uno de los radares martimos. Este Informe describe cmo se llevaron a cabo los dos ensayos de la prueba y sus conclusiones. 2 Objetivos Los objetivos de la prueba fueron los siguientes: cuantificar la capacidad del proceso de rechazo de

7、interferencia de los radares de radio-navegacin martima caractersticos para atenuar los impulsos P0N asncronos indeseados procedentes de las emisiones de radares de radiolocalizacin, en funcin de su ciclo de trabajo, anchura de impulso y nivel de potencia; *Este Informe respalda el texto de la Reuni

8、n Preparatoria de Conferencias (RPC) relativo al punto 1.17 del orden del da de la CMR-03. 1En estas pruebas se consideraron radares de impulsos para radionavegacin martima con anchuras de impulsos, frecuencias de repeticin de impulsos (FRI), anchuras de banda, factores de ruido y anchuras de haces

9、de las antenas caractersticos de los definidos en la Recomendacin UIT-R M.1313. Estos radares suelen emplear tcnicas y mtodos de proceso de reduccin de la interferencia definidos en la Recomen-dacin UIT-R M.1372 para poder funcionar en presencia de otros radares de radionavegacin y radio-localizacin

10、. Las tcnicas de reduccin citadas son relativamente asequibles en la actualidad por la disponibilidad de electrnica digital de procesamiento de seal de gran eficacia y bajo costo que se utiliza asimismo en una gran variedad de funciones de los radares de navegacin. Los radares de radio-navegacin mar

11、tima ms antiguos y menos complejos tal vez no dispongan de capacidades de rechazo de interferencia del mismo nivel que las que suelen ostentar los radares de la categora de la Organizacin Martima Internacional (OMI) definidos en la Recomendacin UIT-R M.1313 Caractersticas tcnicas de los radares de r

12、adionavegacin martima. 2 I. UIT-R M.2032 cuantificar la capacidad del proceso de rechazo de interferencia de los radares de radio-navegacin martima representativos de reducir las seales no deseadas procedente de los radares de radiolocalizacin de frecuencia escalonada; observar y cuantificar la efic

13、acia de las tcnicas de rechazo de interferencia de los radares de radionavegacin martima representativos destinadas a reducir el nmero de blancos falsos, ya sea en forma de lneas radiales (estroboscpicas) o de granularidad moteada; observar y cuantificar la repercusin en la atenuacin de la interfere

14、ncia de la aplicacin a las emisiones de los radares de radiolocalizacin de modulacin de los diagramas de sus antenas. 3 Radares probados El radar A es un sistema ms antiguo pero el B se introdujo recientemente (en torno al 2000). Los valores nominales de los principales parmetros de ambos radares se

15、 obtuvieron de documentos reglamentarios de homologacin, folletos comerciales y manuales tcnicos, y se presentan en los Cuadros 1 y 2. CUADRO 1 Parmetros de transmisin y recepcin del radar A Otros valores interesantes son el tiempo de permanencia en el blanco del haz principal de la antena y el corr

16、espondiente nmero de impulsos sobre el blanco durante la permanencia del haz principal. El Cuadro 3 muestra dichos valores. Para cada frecuencia de repeticin de impulsos, estos valores se obtienen a partir de los parmetros de los Cuadros 1 y 2. Antes del comienzo de las pruebas los tcnicos alinearon

17、 los radares a fin de lograr una calidad de funcionamiento ptima. Parmetro Radar A (antiguo) Frecuencia (MHz) 3 050 30 Potencia del impulso (kW) 60 Alcance (millas nuticas) 0,25-3 6-12 24-64 Anchura del impulso (s) 0,06 0,50 1,0 FRI (Hz) 3 600 1 800 900 Anchura de banda de FI (MHz) 22 4 4 Rechazo de

18、 respuesta no esencial (dB) 40 Factor de ruido del sistema (dB) 10 Anchura de banda de RF (MHz) 100 Velocidad de exploracin de la antena (r.p.m.) 33 Tiempo de exploracin de la antena (s) 1,8 Anchura de banda horizontal de la antena (grados) 1,25 Polarizacin Horizontal I. UIT-R M.2032 3 CUADRO 2 Parm

19、etros de transmisin y recepcin del radar B CUADRO 3 Parmetros derivados de los radares de radionavegacin martima objeto de la prueba 3.1 Caractersticas comunes a los radares Los dos radares martimos son esencialmente semejantes. Ambos tienen transmisores de magnetrn. Ambos pueden transmitir impulsos

20、 cuya anchura oscila entre 0,06 ( 0,08) s y 1,0 ( 1,2) s. Ambos utilizan varias anchuras de banda de FI, correspondientes a las distintas anchuras de impulso. Ambos radares pueden funcionar con escalas de alcance que pueden ir desde una fraccin de milla nutica hasta un mximo de 64 a 96 millas nutica

21、s (aproximadamente 118-178 km). Ambos tienen una frecuencia nominal de funcionamiento de 3 050 MHz. Ambos tienen un tiempo de exploracin de la antena prximo a 2 s y una anchura de haz horizontal comprendida entre 1 y 2. Ninguno de estos radares dispone de indicador de blanco mvil ni otro tipo de pro

22、ceso de seal basado en Doppler. Ambos radares disponen de una funcin que rechaza la interferencia de impulsos asncronos. Ambos radares utilizan amplificadores logartmicos de FI y acoplamiento en corriente alterna (c.a.) en el trayecto de la seal de vdeo, lo que utilizan prcticamente todos los radare

23、s de navegacin martima. Estas opciones de diseo obedecen aparentemente a la conclusin, establecida en 1956, de que la fluctuacin de la seal detectada en envolvente debida al retorno de eco con una distribucin de Rayleigh es esencialmente independiente de la intensidad del eco (o del efecto de la Par

24、metro Radar B (moderno) Frecuencia (MHz) 3 050 30 Potencia del impulso (kW) 30 Alcance (millas nuticas) 0,375-1,5 3-6 12 24-96 Anchura del impulso (s) 0,08 0,30 0,60 1,2 FRI (Hz) 2 200 1 028 600 Anchura de banda de FI (MHz) 28 3 3 3 Rechazo de respuesta no esencial (dB) 60(1)Factor de ruido del sist

25、ema (dB) 4 Anchura de banda de RF (MHz) Desconocida Velocidad de exploracin de la antena (r.p.m.) 26 Tiempo de exploracin de la antena (s) 2,31 Anchura de banda horizontal de la antena (grados) 1,9 Polarizacin Horizontal (1)La medicin mostr que el rechazo de la respuesta no esencial era de 44 dB. Pa

26、rmetro Radar A Radar B Tiempo sobre el blanco (ms) 6,3 12 Impulsos sobre el blanco 23 11 6 23 13,4 7,3 4 I. UIT-R M.2032 distancia) cuando la seal se procesa en un amplificador logartmico seguido de un acoplamiento en c.a.2. En la prctica, las fluctuaciones de la seal del eco de retorno provocado po

27、r la lluvia y el mar se apartan ligeramente del modelo de Rayleigh, con el resultado de que la fluctuacin del valor eficaz (r.m.s.) vara con la intensidad del eco y la distancia al mismo, aunque menos que si se utilizase un receptor lineal o uno logartmico con acoplamiento en corriente continua (c.c

28、.). Es muy importante destacar que ambos radares tienen capacidad de procesamiento para rechazar la interferencia de impulsos asncronos. La forma de procesar el rechazo de la interferencia, del radar B es algo diferente de la del radar A, pero el proceso se inspira en los mismos principios en ambos

29、radares. El radar A compara el contenido de una determinada clula de distancia de cada intervalo de repeticin de impulsos (PRI, pulse repetition interval) con el contenido de la misma clula del PRI anterior, y muestra en pantalla un punto (o eco) slo si ambas clulas contienen detecciones. En el proc

30、eso del radar B se anotan los niveles de seal en tres barridos consecutivos en vez de en dos. Para una distancia determinada, si la amplitud del impulso de la seal supera el del PRI anterior y el siguiente en una cantidad excesiva, sustituye la amplitud por la media ponderada de los valores del PRI

31、anterior y del siguiente. En la versin del radar B probada en el primer ensayo, la diferencia admisible entre la amplitud de seal en el PRI actual y en las ampli-tudes de los PRI anterior y siguiente era ajustable. En el segundo ensayo de la prueba, se revisaron los programas informticos que control

32、aban la funcin del rechazo de la interferencia para que slo el operador pudiese desactivarlos. El valor por defecto del sistema es que el control del rechazo de la interferencia est activado. La Fig. 1 muestra casos tpicos de impulsos asncronos con la amplitud utilizada en las pruebas actuales (2 s)

33、 como aparecen en los sucesivos barridos de distancia de un radar de radionavegacin semejante al radar A y al radar B cuando funcionan en el rango de distancias utilizado en las pruebas actuales. El diagrama muestra asimismo algunos de los impulsos que devolvera un blanco real a una distancia (2,37

34、millas nuticas, o sea 4,39 km) equivalente a un retardo de ida y vuelta de 29,25 s. (Se muestran exageradamente largos por las limitaciones del programa informtico utilizado para generar el diagrama; su longitud real sera un octavo de la representada.) En las condiciones que prevalecieron en las pru

35、ebas, un blanco puntual se reflejara en 23 barridos del haz principal de la antena, de los que slo aparecen 12 en el diagrama. Como los reflejos reales de los blancos son sncronos, todos los reflejos caen dentro de la misma clula de distancia. Ambos radares disponen de control temporal de sensibilid

36、ad (STC, sensitivity time control), seleccionable por el usuario, que atena el intenso eco de retorno del mar desensibilizando el receptor para cortas distancias aunque no para largas distancias. Ambos radares disponen asimismo de una constante de tiempo rpida (FTC, fast time constant), seleccionabl

37、e por el usuario, que diferencia la seal de vdeo y se utiliza para discriminar el eco de la lluvia. 3.2 Diferencias entre las caractersticas de los radares A y B 3.2.1 Diferencias de mayor importancia El radar B tiene un preamplificador de RF con un factor de ruido nominal de 4 dB, mientras que el r

38、adar A no tiene, al parecer, preamplificador de RF y su factor de ruido oscila entre 9,3 y 11 dB. El radar B dispone de un proceso de seal ms completo y de mejor capacidad de seguimiento de los blancos, incluida la funcin local adaptable de tasa de falsa alarma constante (CFAR, constant false alarm

39、rate) y una funcin de correlacin de exploraciones sucesivas, de las que no dispone el 2CRONEY, J. abril de 1956 Clutter on radar displays. Wireless Eng., p. 83-96. I. UIT-R M.2032 5 radar A. La CFAR local (que acta en una pequea fraccin del barrido de distancia) es del tipo conocido como CFAR estads

40、tica ordenada, que permite la reduccin o evitacin del efecto desensibilizador de los impulsos interferentes. En este tipo de CFAR, se puede rechazar un nmero seleccionable de muestras de seal de fondo (contenidos de intervalos de distancia), de modo que slo las restantes (especialmente las de mayor

41、intensidad) puedan utilizarse para establecer el umbral de deteccin. Este proceso rechaza las muestras que tienen mayor amplitud de modo que cuanto ms muestras se rechazan menor es la influencia que pueden tener los impulsos de gran amplitud sobre la sensibilidad de deteccin de blancos vlidos. Rap 2

42、032-01403020100FIGURA 1Manifestacin de impulsos asncronos de 2 s en los barridos del radar y en las clulas de distancia Barridos sucesivos del radar de radionavegacinEquivalente temporalde ladistancia(s)delbarrido6 I. UIT-R M.2032 El radar B tambin puede llevar a cabo un proceso de correlacin de exp

43、loraciones sucesivas como medio adicional de discriminar entre seales que estn presentes constantemente, como las de los blancos vlidos, y las seales que aparezcan aleatoriamente, tales como las de la interferencia de impulsos asncronos. La mayor complejidad de las capacidades de procesamiento de se

44、al del radar B obedece a los progresos de la microelectrnica digital, incluido el abaratamiento de costos, que ha tenido lugar en los ltimos aos con posterioridad al diseo del radar A. La implementacin de este proceso de CFAR local requiere una importante cantidad de memoria digital, imposible de ob

45、tener cuando se desarroll el radar A. Se prev que los futuros diseos de radares de radionavegacin martima mejoren tambin estas caractersticas. 3.2.2 Diferencias de menor importancia Ambos radares presentan asimismo diferencias ms sutiles. Aunque ambos radares disponen de amplificadores logartmicos d

46、e FI, el radar A utiliza redes de diodos para efectuar la conformacin logartmica en el amplificador de FI, mientras que el radar B utiliza una configuracin de amplificador/detector logartmicos; es decir utiliza varias etapas de FI de ganancia logartmica cada una de las cuales est asociada a un detec

47、tor de envolvente. Las salidas de los amplificadores y detectores de FI se suman para proporcionar una seal de vdeo con una caracterstica logartmica. El Cuadro 4 resume las semejanzas y diferencias entre los radares de radionavegacin martima A y B. CUADRO 4 Semejanzas y diferencias entre los radares

48、 de navegacin martima A y B Caracterstica Radar A Radar B Situacin de la electrnica del transmisor y del receptor Bajo cubierta Pedestal de la antena Tipo de amplificador de FI Amplificador logartmico Amplificador/detector logartmicosAcoplamiento de vdeo c.a. c.a. STC S (ajustable por el operador) S

49、 (ajustable por el operador) FTC S (ajustable por el operador) S (ajustable por el operador) Rechazo de impulsos asncronos (Rechazo de la interferencia) Comparacin entre dos impulsos Comparacin entre tres impulsoscon sustitucin (vase el texto) Control automtico de ganancia S (seleccionable) S (seleccionable) Sin