ITU-R INFORME M 2076 SPANISH-2006 Factors that mitigate interference from radiolocation and Earth exploration-satellite service space research service (active) radars to maritime a 9 0.pdf

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1、 I. UIT-R M.2076 1 INFORME UIT-R M.2076 Factores que reducen la interferencia causada por los radares de radiolocalizacin y del servicio de exploracin de la Tierra por satlite/servicio de exploracin espacial (activo) a los radares de radionavegacin martima y aeronutica en las bandas 9,0-9,2 GHz y 9,

2、3-9,5 GHz y entre los radares del servicio de exploracin de la Tierra por satlite/servicio de exploracin espacial (activo) y los radares de radiolocalizacin en las bandas 9,3-9,5 GHz y 9,8-10,0 GHz (2006) 1 Introduccin La Cuestin UIT-R 234/8 propone estudiar las caractersticas tcnicas, los criterios

3、 de calidad de funcionamiento y otros factores de los sistemas de radiolocalizacin y radionavegacin que funcionan en las bandas 9 000-9 200 MHz y 9 300-9 500 MHz as como los criterios de proteccin contra la interferencia aplicables a dichos sistemas. Adems, la Resolucin 747 (CMR-03) formula el punto

4、 1.3 del orden del da de la CMR-07 que solicita examinar la posibilidad de elevar a la categora primaria la atribucin al servicio de radiolocalizacin en las bandas de frecuencias 9 000-9 200 MHz y 9 300-9 500 MHz, y de ampliar en 200 MHz las atribuciones existentes a ttulo primario compartido al ser

5、vicio de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) (activo) y al servicio de investigacin espacial (SIE) (activo) de la banda 9 500-9 800 MHz. En la Recomendacin UIT-R M.1796 figuran las caractersticas de radares terrenales representativos en la banda 8 500 MHz-10,5 GHz. El presente Informe es una

6、contribucin adicional a los estudios requeridos por la Cuestin UIT-R 234/8 y la Resolucin 747 (CMR-03). En la Recomendacin UIT-R M.1372-1 Utilizacin eficaz del espectro radioelctrico por las estaciones de radar del servicio de radiodeterminacin, se describen algunas de las principales tcnicas de sup

7、resin de la interferencia generalmente utilizadas en radares. La Recomendacin hace hincapi en el procesamiento posterior a la deteccin, pero una de las tcnicas descritas se puede aplicar antes de la deteccin. Los factores expuestos en el presente Informe abarcan algunos de los que se cubren en la Re

8、comendacin UIT-R M.1372 y otros que los complementan. 1.1 Resumen de las conclusiones La principal forma de degradacin por interferencia que probablemente cause la interferencia impulsiva, es el aumento de la tasa de falsas alarmas. Esto se contrarresta de forma natural mediante algunas caracterstic

9、as comunes de los radares, como lbulos laterales de antena pequeos y la emisin asncrona de impulsos. Son convenientes las respuestas a impulsos individuales, tales como constante de tiempo rpida, los efectos de filtrado adaptable y otros efectos de reduccin de la duracin de los impulsos. El tipo de

10、acoplamiento que puede causar ms problemas es el acoplamiento de lbulo lateral a haz principal. Con un diseo adecuado de los radares se puede reducir la interferencia impulsiva de muchas maneras, entre las que se encuentran: tcnicas de impulsos mltiples, incluido el procesamiento M de N; supresin de

11、liberada de impulsos asncronos individuales; percepcin de los efectos de los impulsos asncronos mediante un examen de los resultados del filtro de Doppler efectuado con posterioridad al procesamiento; 2 I. UIT-R M.2076 procesos no lineales y variables en el tiempo, como el control temporal de la sen

12、sibilidad y la limitacin; correlacin entre exploraciones. 2 Tipos de radares que funcionan en las bandas en cuestin Hay varios tipos de radares de radionavegacin que funcionan en las bandas 9 000-9 200 MHz y 9 300-9 500 MHz. Los radares de radionavegacin aeronutica situados en tierra funcionan en la

13、 banda 9 000-9 200 MHz; entre ellos se encuentran los radares de precisin de aterrizaje (PAR, precision-approach radars) y los radares de los equipos de deteccin en la superficie de los aeropuertos (ASDE, airport surface detection equipment). Se trata de radares de vigilancia de blanco discreto. La

14、banda 9 300-9 500 MHz es utilizada por un gran nmero de radares de radionavegacin martima, la mayora de los cuales van a bordo de barcos, y por radares de deteccin de tormentas aerotransportados. Los sistemas martimos son radares de blanco discreto y los sistemas aerotransportados son radares de bla

15、nco distribuido. El servicio de radiolocalizacin funciona con atribucin a ttulo secundario en las bandas 9 000-9 200 MHz y 9 300-9 500 MHz. Los radares de radiolocalizacin meteorolgicos instalados en tierra que funcionan en la banda 9 300-9 500 MHz tienen prioridad con respecto a los dems radares de

16、 radiolocalizacin (nmero 5.475 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR). Los radares de radiolocalizacin tambin funcionan con atribuciones a ttulo primario en las bandas 9 500-9 800 MHz y 9 800 MHz-10,0 GHz. Los radares de apertura sinttica (SAR, synthetic-aperture radars) a bordo de vehculos espa

17、ciales de los servicios SETS/SIE (activo) funcionan actualmente en la banda 9,5-9,8 GHz con atribuciones a ttulo primario compartido. La propuesta de extender esa atribucin en 200 MHz viene motivada por el deseo de mejorar la resolucin en distancia de los SAR. 3 Tipos de posibles efectos de la inter

18、ferencia Los dos tipos de efecto ms importantes que los radares del servicio de radiolocalizacin o de los servicios SETS/SIE (activos) pueden causar sobre la degradacin de la calidad de funcionamiento en los radares de vigilancia de blanco discreto como los PAR y los ASDE o sobre los radares de nave

19、gacin martima se pueden clasificar en: detecciones de blanco fallidas; generacin de detecciones de blanco falso o falsas alarmas y seguimiento de blancos falsos. Puede considerarse que estos dos efectos son, respectivamente, una disminucin de la probabilidad de deteccin y un aumento de la probabilid

20、ad de falsa alarma. Aunque los radares de radiolocalizacin o del SETS/SIE (activos) podran posiblemente causar un cierto grado de desensibilizacin (detecciones de blanco fallidas, etc.), es de esperar que ese efecto sea pequeo, como lo han demostrado varias campaas de medicin, por lo que se centrar

21、la atencin en la generacin de blancos falsos. Aun cuando en el radar terrenal se haya diseado correctamente el funcionamiento de tasa de falsas alarmas constante (CFAR, constant-false-alarm-rate), las seales impulsivas de otros radares aumentan la posibilidad de que se generen detecciones de blancos

22、 falsos. No obstante, en el resto del Informe se muestra que estos efectos pueden evitarse en gran medida con un diseo adecuado. Los radares de blanco discreto, incluidos los radares de seguimiento especializados en un blanco, tambin estn expuestos a un empeoramiento de los errores de determinacin d

23、e la posicin y de los errores de clasificacin del blanco causados por seales no deseadas. Sin embargo, es ms I. UIT-R M.2076 3 probable que estos efectos se produzcan por una interferencia continua similar al ruido que por una interferencia impulsiva originada por otros radares. La degradacin de la

24、calidad de funcionamiento que los radares de radiolocalizacin y del SETS podran causar en los radares de blanco distribuido, incluidos los radares de deteccin de tormentas o los radares de vigilancia meteorolgicas, consiste en falsas alarmas discretas (por ejemplo, de un solo pxel), (estas alarmas q

25、ue en la jerga meteorolgica se denominan pecas) y la introduccin de imprecisiones en los clculos de las mediciones de fenmenos meteorolgicos. La degradacin que cualquier tipo de interferencia puede causar en los radares de generacin de imgenes de apertura sinttica se interpreta en la comunidad de la

26、s ciencias del espacio como un aumento de la varianza de la potencia de salida del procesador en un pxel cualquiera1. Estos efectos son diferentes al efecto que la interferencia continua similar al ruido causa en los radares de blanco discreto con control efectivo de la tasa de falsas alarmas. En es

27、e caso, la probabilidad de que ocurran falsas alarmas tiende a permanecer constante, pero la curva de probabilidad de deteccin en funcin de la distancia al blanco o de la seccin transversal del radar (RCS, radar cross section) sufre un corrimiento inevitable hacia una distancia menor o hacia una RCS

28、 mayor a medida que aumenta la potencia de la seal no deseada. Se trata de una desensibilizacin generalizada que afecta principalmente a los blancos pequeos, distantes o mal iluminados debido a condiciones de propagacin desfavorables tales como propagacin multitrayecto o propagacin por conductos adv

29、ersa. Tambin causa degradacin de otras funciones, tales como la precisin del seguimiento. Sin embargo, este documento no abarca la interferencia continua similar al ruido. 4 Caractersticas de reduccin de interferencia que normalmente poseen los radares Los efectos de la interferencia pueden disminui

30、rse mediante acoplamiento de potencia dbil o transitorio, ciertas no linealidades de los receptores, ganancia variable con el tiempo, procesamiento de seales, procesamiento posterior y separacin de la frecuencia de las portadoras. En las interacciones entre radares, la separacin en frecuencia no sie

31、mpre es necesaria para un funcionamiento compatible, porque de forma natural o mediante un diseo adecuado puede lograrse un alto grado de aislamiento en el acoplamiento de potencia y en el tiempo. Puede aparecer aislamiento por desacoplo de polarizacin en algunas combinaciones de radares de radioloc

32、alizacin con radares a bordo de vehculos espaciales, pero eso no se puede garantizar para el caso general ya que los radares de un servicio con atribuciones frecuentemente utilizan polarizacin horizontal, vertical y/o circular. En los puntos que siguen se identifican los mecanismos concretos que con

33、tribuyen a reducir los efectos de la interferencia. Muchos de estos mecanismos se aplican a impulsos originados en radares de radiolocalizacin o en sensores a bordo de vehculos espaciales y que se acoplan a radares martimos, aerotransportados y de control del trfico areo, mientras que otros se aplic

34、an principalmente a radares pertenecientes a una sola de esas categoras. 1Proyecto de revisin de la Recomendacin UIT-R RS.1166 Criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia para sensores activos a bordo de vehculos espaciales. 4 I. UIT-R M.2076 4.1 Aislamiento en el acoplamiento de poten

35、cia (efectos logrados mediante antenas) La interaccin entre dos radares de tipos diferentes por lo general tiene en cuenta el asincronismo entre los haces de exploracin de las dos antenas. Este asincronismo est prcticamente garantizado cuando uno de los radares es de radiolocalizacin y el otro es de

36、 radionavegacin, ya que como los radares fueron diseados para fines diferentes, las caractersticas de sus sistemas son tambin diferentes. La exploracin asncrona puede mejorarse si en la interaccin intervienen radares de radiolocalizacin tridimensionales, que emplean haces puntuales que exploran en e

37、levacin y en acimut, en contraposicin a los radares de navegacin diseados para su utilizacin en superficie (control martimo y de trfico areo), que por lo general son bidimensionales; es decir, slo exploran en acimut. Ocho de los cerca de 14 radares de radiolocalizacin descritos en la Recomendacin UI

38、T-R M.1796 poseen haces puntuales que exploran en elevacin y en acimut. Esto significa que los haces puntuales de estos radares de radiolocalizacin pasan la mayor parte del tiempo explorando regiones por encima del horizonte, donde no se pueden acoplar fuertemente con los radares de radionavegacin d

39、iseados para superficie o, en el caso de los radares aerotransportados, regiones con diversos ngulos de elevacin negativos, de forma que iluminan slo ocasionalmente un radar de navegacin situado en la superficie o aerotransportado particular. Los radares de radiolocalizacin ms potentes son diseados

40、para superficie y poseen nulos de radiacin en el horizonte, de forma que su acoplamiento con los radares de radionavegacin para superficie es dbil. Adems, los radares de radiolocalizacin a menudo utilizan sistemas electrnicos de control y exploracin siguiendo trayectorias que son deliberadamente ale

41、atorias o casi aleatorias ya que se adaptan al entorno explorado. En dichos casos, el haz principal del radar de radiolocalizacin no se orienta peridicamente hacia el radar de navegacin sino slo a intervalos irregulares. Esto hace que sea poco probable que los radares de radionavegacin de blanco dis

42、creto confundan con blancos vlidos las seales de radar interferentes de haz principal a haz principal. En cualquier caso, el hecho de que los haces principales de todos los radares sean estrechos hace que la fraccin de tiempo durante el cual prevalece la conjuncin de haz principal a haz principal se

43、a extremadamente pequea. En consecuencia, las nicas situaciones que pueden plantear problemas son: lbulos laterales del radar de radiolocalizacin dirigidos hacia lbulos laterales del radar de radionavegacin; haz principal del radar de radiolocalizacin dirigidos hacia lbulos laterales del radar de ra

44、dionavegacin; y lbulos laterales del radar de radiolocalizacin dirigidos hacia el haz principal del radar de radionavegacin. 4.1.1 Acoplamiento de lbulo lateral a lbulo lateral La mayora de los lbulos laterales de los radares de radiolocalizacin y de radionavegacin poseen ganancias que son al menos

45、30 dB inferiores a las ganancias del haz principal correspondiente. De hecho, los niveles medianos de los lbulos laterales de ese tipo de antena de alta ganancia tienden a ser aproximadamente 10 dBi y, por tanto, el factor de reduccin del lbulo lateral mediano es normalmente del orden de 40 dB. Los

46、radares de navegacin martima que funcionan en torno a los 10 GHz normalmente utilizan antenas con elementos radiantes de guiaondas ranuradas. Por ello, cuentan con una capacidad de reduccin de lbulos laterales bastante buena. Adems, poseen haces relativamente estrechos en el plano del acimut. En la

47、Fig. 1 se presenta un ejemplo de diagrama de antena en el plano acimutal, medido en un radar de navegacin martima comercial que funciona en la banda 9,3-9,5 GHz. Como se aprecia en la figura, el lbulo lateral ms potente se atena unos 25 dB y el nivel de potencia del lbulo lateral mediano es al menos

48、 47 dB menor que la ganancia del haz principal. I. UIT-R M.2076 5 FIGURA 1 Diagrama de ganancia de antena en el plano acimutal de un radar de navegacin martima que funciona en la banda de 10 GHz Este tipo de funcionamiento no se ve reflejado en la mayor parte de los valores de ganancia de lbulo late

49、ral que se han publicado, incluidos los que figuran en la Recomendacin UIT-R M.1796, ya que las especificaciones y las normas nicamente indican los niveles de los lbulos laterales cercanos ms grandes, lo cual es comprensible. Como las antenas nicamente pueden concentrar la energa y no la amplifican, la