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Control y sincronización del radar

Los componentes del radar deben funcionar juntos en el momento correcto, por lo que cada radar necesita una serie de impulsos de control o sincronización. Éstos determinan qué circuito funciona en cada momento específico de cada periodo de repetición. Los primeros radares analógicos utilizaban impulsos de sincronización cortos, también llamados impulsos de arranque, generados por circuitos de tubos de vacío que funcionaban como osciladores de bloqueo asíncronos o multivibradores. En los radares modernos, se trata de impulsos cortos de onda cuadrada en los que el borde o la duración del impulso están controlados por los circuitos subsiguientes. Se generan de forma totalmente coherente, partiendo de un oscilador primario de alta estabilidad por recuento de frecuencias y seguido de una serie de divisores, multiplicadores y mezcladores de frecuencia. En el radar, la coherencia sólo afecta a la relación de fase entre el impulso transmitido y la señal devuelta. Un radar es completamente coherente si todos sus impulsos transmitidos proceden de una oscilación de fase constante. Los nombres y números de los pulsos de sincronización y control varían de un radar a otro.

Oscilador
principal
Contador de
frecuencia
Generador
de impulsos
Sincronizador
Excitador
Generador
de forma
de onda
Generador
STC
Transmisor
Conmutador
de antena
Receptor
Convertidor
analógico
/digital

Figura 1: Generación y distribución de las señales de reloj y sincronización.

Oscilador
principal
Contador de
frecuencia
Generador
de impulsos
Sincronizador
Excitador
Generador
de forma
de onda
Generador
STC
Transmisor
Conmutador
de antena
Receptor
Convertidor
analógico
/digital

Figura 1: Generación y distribución de las señales de reloj y sincronización.

Contador de
frecuencia
Generador
de impulsos
Sincronizador
Transmisor
Conmutador
de antena
Receptor
Convertidor
analógico
/digital

Figura 1: Generación y distribución de las señales de reloj y sincronización.
(imagen interactiva)

La Figura 1 muestra el esquema para la producción de pulsos de control y sincronización y sus distribuciones. Un oscilador maestro central, típicamente de 100 MHz, proporciona la referencia de fase para las señales del receptor y del transmisor. Este oscilador maestro puede incluso sincronizarse con una fuente de tiempo UTC distribuida por satélites GPS.

En la mayoría de los casos se trata simplemente de un oscilador de cuarzo. Puede montarse sobre un reóstato para obtener una mayor precisión de frecuencia y reducir las fluctuaciones.

La frecuencia del oscilador se divide para proporcionar tiempos para el retardo y la sincronización de todos los Disparadores, el procesador de señal digital y los ordenadores. En primer lugar, todas las frecuencias divididas se distribuyen al generador y los pulsos de reloj y sincronización.

Figura 2: Cuatro relojes de impulsos escalonados

Figura 2: Cuatro relojes de impulsos escalonados

El generador de reloj produce un reloj de sistema para todo el sistema de radar. La frecuencia relativamente alta del oscilador maestro proporciona una buena precisión, pero esta frecuencia no puede distribuirse a todos los subcircuitos. Para esta frecuencia todas las conexiones tienen la característica de una antena. Para 100 MHz una línea de 1 metro de longitud es un dipolo resonante. Entonces se utiliza una frecuencia, por ejemplo 25 MHz, para el reloj del sistema. Para proporcionar la misma precisión que un reloj de 100 MHz, hay cuatro líneas sincronizadas a 25 MHz, pero cada reloj del reloj 1 al reloj 4 se retrasa 1/(2·100) MHz = 5 ns. Estos cuatro relojes están distribuidos y cada subcircuito puede utilizar uno de estos relojes en función del tiempo de ejecución interno y de los retardos en las conexiones.

Los Disparadores más importantes se llaman Disparador de Rango Cero – en primer lugar igual al pulso de inicio transmitido; y en segundo lugar el pulso de longitud de onda. Ambos pulsos pueden ajustarse con desfases: algunos conjuntos precisan un pre-disparador unos microsegundos antes del inicio del disparo de la forma de onda. Estos predisparadores controlan los conjuntos de radar que no están activos en el momento de la transmisión, por ejemplo el receptor, el procesamiento de la señal de radar y las pantallas. El pulso que contiene la longitud de la forma de onda del transmisor controla los conjuntos del radar que están activos durante el tiempo de transmisión, por ejemplo el generador de forma de onda, el excitador y (usando diodos PIN) el duplexor. Este pulso también puede desfasarse, pero el desfase no es simétrico: por ejemplo, el amplificador de potencia del transmisor debe recibir su alimentación antes de que comience la forma de onda y debe mantenerla un poco más de tiempo que ésta.