Análise de sinais

1. RADAR
Charles Gomes Sala
Diego Habib Nolasco
Leonardo André Soares

2. GUERRA ELETRÔNICA
CCME
PE
MAGE
AGE
CME
AE
GE

3. AGE
 Os equipamentos de AGE têm por função coletar informações do ambiente eletromagnético
 Devido ao fato de não radiar energia, os sistemas AGE geralmente são referidos como
“Sistemas Passivos de Guerra Eletrônica”.
 Ressalta-se que, apesar da utilização de técnicas como decoys, chaff ou stealth também ser
considerada como GE passiva, elas estão fora do escopo dessa tese.
 Os sistemas de AGE, geralmente denominados sistemas de interceptação GE, podem ser
divididos em cinco categorias básicas :
 1. Sistemas de Interceptação Acústica: são utilizados para detectar sonares inimigos e os
ruídos gerados pelo movimento de plataformas através de mares e rios. Esses sistemas
detectam sinais acústicos e geralmente operam em freqüências inferiores a 30 KHz.
 2. Sistemas de Interceptação de Comunicação: são utilizados para detectar sinais de
comunicações inimigas. Esses sinais geralmente operam abaixo de 2 GHz. Contudo, a
interceptação de comunicações via satélite requer uma freqüência de operação mais elevada.
 3. Sistemas de Interceptação de Radar: são utilizados para detectar sinais de radares inimigos.
Esses sistemas geralmente operam na faixa de 2 a 18 GHz. Todavia, alguns pesquisadores
planejam cobrir toda a faixa de 2 a 100 GHz. Esses receptores são projetados para receber
sinais pulsados. Poucos são os que possuem alguma parte do equipamento dedicada ao
tratamento de sinais contínuos (CW).
 4. Sistemas de Interceptação de Infravermelho: geralmente são utilizados para detectar a pluma
de um míssil em ataque. Esses sistemas operam na faixa do espectro infravermelho
(comprimentos de onda de 3 a 15 m).
 5. Sistemas de Interceptação de Laser: são utilizados para detectar sinais laser, os quais
geralmente guiam sistemas de armas (e.g., mísseis de ataque).

4. sistemas de interceptação de
radar
 Os sistemas de interceptação de radar geralmente operam com processadores de sinais de alto desempenho,
denominados “Processadores GE”. Esses processadores são utilizados para tratar as informações interceptadas
pelos receptores de modo a selecionar e identificar ameaças inimigas. Após as ameaças serem identificadas, a
informação pode ser passada a um sistema AE. Por sua vez, o sistema AE deve determinar o método mais efetivo
para neutralizar a operação inimiga, que pode incluir o lançamento de chaff. Basicamente, as ações de um sistema
AE contra radares são interferência de despistamento e ruído. A interferência por ruído é planejada para mascarar,
por ruído, os sinais de retorno do radar oriundos do alvo. Isso faz com que o radar não possa detectar o sinal
verdadeiro, cobrindo o visor do radar com ruído. A Interferência de despistamento cria alvos falsos no visor do radar
de uma forma tal que o radar perca os alvos verdadeiros. A Figura 2.1 e a Figura 2.2 ilustram, respectivamente, os
efeitos de interferência por ruído e de despistamento sobre o visor do radar, considerando diferentes razões
interferência/sinal (I/S) .

5. FIGURA 2.1: Efeito da interferência por ruído sobre o visor do radar.
(a) alta razão I/S (b) média razão I/S
 FIGURA 2.2: Efeito da interferência de despistamento sobre o visor do radar.
 (a) alta razão I/S, (b) média razão I/S

6. AE
 A função dos equipamentos de AE é interferir, interromper ou destruir os sistemas inimigos.
 Por outro lado, visto que radiam energia, os sistemas de AE são referidos como “Sistemas
Ativos de Guerra Eletrônica”

7. PE
 Por sua vez, os equipamentos de PE têm por função proteger os próprios sistemas contra
ações de AE aliada ou não.
 As ações de PE geralmente estão associadas aos radares, uma vez que são os alvos principais
dos sistemas de AE. Tais sistemas são desenvolvidos visando a neutralizar os efeitos causados
pelos equipamentos AE sobre os radares associados.

8. RAGE
 geralmente denominado “Receptor MAGE” no Brasil
 Exceto pelo material sumário apresentado nos capítulos iniciais, esta tese é devotada a
somente uma pequena parte do sistema GE, denominada receptor de apoio à guerra eletrônica
(RAGE). Essa parte do sistema é utilizada para interceptar sinais de radar e convertê-los em
palavras descritoras de pulso (PDP).
 No passado, a tarefa de um RAGE era demodular sinais de radar, convertê-los em pulsos de
vídeo e gerar um tom para um fone de ouvido. Um operador de GE ouvia o tom e determinava
se ele correspondia a algum radar ameaça. Nesse tipo de operação, o operador de GE atuava
como processador. Essa metodologia não atende aos requerimentos modernos. Em um
sistema GE moderno, de modo a dominar a complexidade do ambiente eletromagnético, faz-se
uso de processadores GE digitais para identificar as ameaças. Isso implica que os RAGEs
devam gerar saídas digitais, uma vez que estas serão as entradas dos processadores GE.

9. RAGE
• Receptor Cristal-Vídeo
• Receptor Super-Heteródino
• Receptor de Medida de Freqüência
Instantânea
• Receptor Compressivo
• Receptor Canalizado

10. Receptores de Interceptação
 o receptor de um sistema radar pode ser considerado como um receptor de comunicação, uma
vez que o sinal de entrada é conhecido. Já em um receptor de interceptação, as informações
referentes ao sinal de entrada são desconhecidas. Além disso, as características de
transmissão do sinal podem ter sido especificamente projetadas para evitar sua deteção por
esses receptores.
 A outra grande diferença existente entre um receptor interceptador e outros tipos de receptores
é que suas saídas são palavras digitais que descrevem as características de cada pulso de
radar interceptado. O receptor interceptador gera uma PDP que inclui freqüência, largura de
pulso, amplitude, direção de incidência e tempo de chegada de cada pulso. Alguns dos
parâmetros citados podem ser omitidos e outros podem ser adicionados à PDP, dependendo
da aplicação. Essas características, singulares dos receptores interceptadores, às vezes
causam um mal entendido junto aos projetistas dos outros tipos de receptores.
 Em um receptor de interceptação, a informação incidente (i.e., os pulsos do radar), são sinais
analógicos. Entretanto, as saídas sempre são apresentadas na forma digital como PDP. Em
muitos receptores de interceptação, os sinais de rádio-freqüência (RF) inicialmente são
convertidos em sinais de vídeo por meio de diodos detetores de envoltória. Só então
codificadores especialmente projetados são utilizados para converter esses sinais em PDPs. A
Figura 2.3 ilustra a arquitetura convencional desse tipo de receptor 33. Embora alguns
receptores de interceptação tenham saídas de vídeo muito boas, cujos resultados casam com
simulações realizadas em computador, essas saídas nem sempre geram PDPs satisfatórias.
Experiências realizadas mostram que os problemas nos projetos de receptores estão na
conversão dos sinais de vídeo em PDPs .

11. Receptor Interceptador
Seção
de RF
Codificador
de
Parâmetros
Processador
Digital
Conversor
de RF
FI Vídeo
Palavra
Digital
RF
FIGURA 2.3: Receptor interceptador convencional.

12. Principais Aplicações dos
Receptores de Interceptação
 Os receptores servem a três propósitos básicos em sistemas GE:
 (1) alertar a respeito de radares inimigos,
 Os receptores que alertam a respeito de radares inimigos são denominados “Receptores Táticos”.
As ameaças principais que esse tipo de receptor deve prover alerta e
exibição em tempo real são os radares de controle de fogo e os radares de aquisição.
 Os receptores táticos são classificados em dois tipos básicos, conhecidos por “Receptor de Alerta
de Radar” (RAR) e “Receptor de Apoio à Guerra Eletrônica” (RAGE).
 (2) prover suporte ao sistema de ataque eletrônico
 Os receptores que provêem suporte ao sistema de ataque eletrônico são denominados
“Receptores de Contramedidas”.
 (3) auxiliar a tarefa de reconhecimento desempenhada nas atividades de
inteligência eletrônica.
 Os receptores que auxiliam a tarefa de reconhecimento desempenhada nas atividades de
inteligência eletrônica são denominados “Receptores Estratégicos” (conhecidos no Brasil
como “INFET”).

13. RAR
 Os RARs são utilizados simplesmente para detectar radares de armas e alertar a tripulação da
plataforma a respeito das ameaças. Esse tipo de receptor geralmente é empregado em
aeronaves de combate, onde as características de peso e volume dos equipamentos são
limitadas. A sensibilidade desses receptores é moderada, visto que um radar de controle de
arma somente se torna uma ameaça quando seu feixe principal está direcionado para a
plataforma. Além disso, uma resolução muito apurada de freqüência não é essencial para fins
de alarme, o que vem a simplificar ainda mais o receptor. Todavia, para cobrir todas as
ameaças, torna-se necessário que o receptor tenha uma ampla cobertura do espectro de
freqüência, assim como do espaço físico circundante.

14. RAGE
 Os RAGEs são utilizados para obter todas as informações da ordem eletrônica de batalha
(OEB) dos inimigos. Em outras palavras, eles devem coletar informações de todos os radares
presentes no campo de batalha. Isto é extensivo aos radares que não estejam
apontados para o receptor. Para realizar tal tarefa, torna-se necessário que os receptores
tenham a capacidade de cobrir uma ampla faixa de freqüência, assim como um amplo volume
de espaço. Além disso, de modo a detectar radares por intermédio de seus lóbulos laterais,
torna-se necessário que os receptores tenham uma elevada sensibilidade. Os RAGEs devem
medir todos os parâmetros dos sinais interceptados com a melhor resolução possível para que
o processador de sinais subseqüente possa desempenhar eficientemente a tarefa de seleção
de sinais, processo que será melhor abordado na Seção 2.4. Em especial, o receptor deve ter
uma apurada resolução de freqüência e de ângulo de chegada.

15. Receptores de Contramedidas
 Esses receptores devem medir os sinais de entrada tão rápido quanto possível, de modo que o
equipamento de ataque eletrônico possa selecionar os parâmetros desejados e interferir sobre
o mesmo pulso recebido. Para tal, esses receptores geralmente obtêm todas as informações no
período de subida do pulso. Em alguns casos, o receptor tático pode auxiliar diretamente o
receptor de contramedidas no processo de aquisição de sinais. Todavia, geralmente o receptor
de contramedidas funciona autonomamente e limita-se a compartilhar dados com o receptor
tático. O receptor de contramedidas também provê assistência ao controle das transmissões do
equipamento de ataque eletrônico. Qualquer alteração na emissão do inimigo (e.g., transição de
modos de operação) deve ser reconhecida rapidamente, de modo a modificar coerentemente a
transmissão do sistema de ataque eletrônico. Em contraste aos receptores táticos, os
receptores de contramedidas somente necessitam cobrir a faixa de freqüência e a região
espacial do radar inimigo.

16. Receptores Estratégicos (conhecidos no
Brasil como “INFET”)
 Inteligência é outra grande e importante área de aplicação de receptores de microondas. Os
receptores estratégicos têm que ser capazes de analisar todos os parâmetros das emissões
inimigas com precisão muito superior às apresentadas pelos demais.
 A cobertura de freqüência dos receptores estratégicos deve ser ampla o suficiente para cobrir
todos os possíveis sinais. Contudo, a largura de faixa instantânea somente necessita ser
grande o suficiente para cobrir os sinais de interesse. Se os dados não puderem ser analisados
na plataforma de aquisição, eles podem ser armazenados para análise posterior. Portanto,
diferentemente dos receptores anteriormente apresentados, normalmente não se requer
resultados em tempo real dos receptores estratégicos. Os dados obtidos em inteligência
possuem várias aplicações: servem para avaliar as capacidades tecnológicas e operacionais do
inimigo; servem para estabelecer a localização e a dimensão das forças inimigas; e eles podem
vir a servir de base para futuros projetos de sistemas GE. A Tabela 2.1 mostra uma
comparação entre os receptores de interceptação, apresentando suas principais características
quanto a medição, utilização e ambiente operacional .

17. TABELA 2.1: Comparação entre os receptores de interceptação.

18. AMBIENTE DE SINAIS PARA OS RAGES
 O interesse primordial dos RAGEs é a interceptação de radares de direção de tiro.
Diferentemente dos sinais de comunicação, as formas de onda geradas por esses radares são
muito simples . A grande maioria dos radares atuais gera sinais de RF pulsados. Desses,
apenas uma pequena parte gera sinais pulsados modulados em freqüência (FM), geralmente
denominados “sinais chirp”. Além desses, alguns radares produzem sinais CW. Estes
geralmente são utilizados para vigilância a baixa altitude e ainda para a orientação de alguns
tipos de armas. A faixa de freqüência de operação dos radares vai aproximadamente de 2 a
100 GHz. Contudo, a faixa de freqüências mais utilizada vai de 2 a 18 GHz. A duração
dos pulsos pode estar entre dezenas de nanosegundos a centenas de microssegundos.
 A freqüência de repetição de pulsos (FRP), ou o seu recíproco intervalo de repetição de pulsos
(IRP), é um parâmetro importante dos sinais de radar pulsados. A faixa de FRP varia
aproximadamente de algumas centenas de hertz a cerca de um megahertz. A maioria dos
radares têm FRP estável, ou seja, FRP constante. Alguns radares têm IRP variável; isto é, um
grupo de pulsos (de alguns a dezenas) que se repetem a uma certa FRP. E ainda, alguns
radares geram IRP randômica ou ágil (i.e., a IRP varia de pulso a pulso). IRP ágil geralmente
significa que a IRP varia em um certo padrão e IRP randômica significa que a IRP não tem
qualquer padrão pré-determinado.

19. Existem radares denominados “Baixa
Probabilidade de Interceptação”
 Uma de suas metas principais de projeto é evitar sua detecção pelos RAGEs inimigos. Esses tipos de
radares podem fazer uso de várias técnicas, como espalhamento espectral e controle de radiação de potência.
Os radares que têm a capacidade de controlar sua potência, somente radiam a potência necessária para a
detecção do alvo. Se o alvo detectado está se aproximando do radar, este reduz sua potência de transmissão.
O objetivo é fornecer somente a potência necessária para manter o alvo sob alcance. Alguns radares geram
sinais faixa larga para melhorar a resolução de alcance. Os receptores desses radares podem fazer uso de
técnicas especiais de processamento de sinais para produzir ganho de processamento. A detecção de um
sinal faixa larga por um RAGE é difícil, uma vez que a forma de onda exata não é conhecida. Todavia, o
espalhamento espectral gerado por um radar é relativamente simples quando comparado aos sinais de
comunicação. Somente três tipos de sinais que possuem espalhamento espectral interessam aos projetistas de
RAGEs : o FM pulsado (chirp), o modulado bifásico (BPSK) e o codificado polifásico. A largura de pulso desses
sinais pode variar de alguns milissegundos a centenas de milissegundos. A detecção do sinal torna-se a tarefa
primária contra essas emissões.
 Após a detecção de um sinal, passa-se para sua identificação. Em um radar ágil em freqüência, a freqüência
do pulso varia de pulso a pulso. Esse tipo de radar geralmente não é preocupante, visto que um RAGE pode
interceptar esses pulsos sem muita dificuldade. Contudo, esse tipo de radar pode causar problemas no
processador GE visto que é difícil desintercalá-los de dentro de um trem de pulsos (isso será melhor abordado
mais adiante).
 Um radar ameaça pode obter as informações necessárias sobre uma plataforma e tomar ações convenientes
em poucos segundos. Da mesma forma, um sistema GE deve responder a sinais interceptados o quanto
antes. Por exemplo, a detecção do sinal de orientação de um míssil indica que o impacto está próximo. Isso
ressalta que todo o sistema GE pode ser ineficaz se não puder responder dentro de um determinado tempo
crítico.

20.  Durante a parte mais crítica de um conflito eletrônico, o sistema de AE opera quase que
ininterruptamente. As unidades de transmissão e de recepção se localizam, geralmente,
próximas uma da outra. A Figura 2.4 exemplifica o posicionamento dessas unidades em um
navio de combate. Quando em operação, o sistema de AE normalmente atrapalha a tarefa de
coleta de informações. Sua potência pode impedir a interceptação de sinais pelo receptor.
 Em operação real, o equipamento de interferência eletrônica geralmente é paralisado
temporariamente para que o receptor possa coletar informações, tal como determinar se os
sinais que estão sendo interferidos ainda estão em operação. Esse tempo de paralisação é
denominado “tempo de averiguação” e tem um ciclo de trabalho de 5% ou menos, conforme
ilustrado na Figura 2.5. O tempo real de coleta dos dados varia de uns poucos milissegundos a
dezenas de milissegundos.
FIGURA 2.4: Exemplo de posicionamento
das unidades de transmissão e recepção.
t
Recepção Transmissão
Averiguação
FIGURA 2.5: Tempo de averiguação.

21.  Em uma OEB, diferentes radares estão presentes, incluindo os aliados. Apesar da densidade
de pulsos depender da localização do receptor interceptador e do cenário, geralmente assume-
se que um RAGE moderno deve ter a capacidade de tratar com um ambiente radar que tem
crescido de uma densidade de sinais de alguns milhares de pulsos por segundo para uma
estimada 35 densidade de dez milhões de pulsos por segundo no ano 2000. Esse ambiente de
sinais determina os requerimentos dos RAGEs.

22. REQUERIMENTOS DOS RAGES
 1. Resposta em tempo quase real requerida  Em geral, após o RAGE interceptar um pulso, a informação medida
(i.e., PDP) deve ser passada ao processador GE dentro de um prazo de uns poucos microsegundos.
 2. Faixa de sinal de entrada (2 a 18 GHz) geralmente dividida em sub-faixas  As freqüências dessas sub-faixas
são convertidas para uma freqüência intermediária (FI) na saída. O RAGE deve compartilhar no tempo todas essas
saídas. De modo a cobrir toda a faixa de freqüências de entrada de uma maneira rápida, a largura de faixa da FI
deve ser grande. Isso significa que a largura de faixa instantânea de um RAGE deve ser grande.
 Sucintamente, a largura de faixa instantânea é definida como a faixa de freqüências do sinal de entrada em que,
num determinado instante de tempo, o receptor é capaz de operar sem chaveamento ou sintonia e sem deixar de
atender todas as suas demais especificações. A largura de faixa ótima de um RAGE ainda não foi obtida. Isso
devido ao fato de ser dependente do cenário de entrada, da capacidade do processador digital, entre outros
parâmetros. Atualmente, a largura de faixa é determinada pela tecnologia, ou seja, ela é feita tão larga quanto a
tecnologia permite. Geralmente, ela varia de 0,5 a 4 GHz 33. Dessa forma, um receptor com largura de faixa inferior
a 500 MHz é considerado inaceitável para aplicações GE. Todavia, do ponto de vista teórico, receptores faixa
estreita (menores que 500 MHz) compactos e de baixo custo podem ser utilizados em paralelo de modo a cobrir
amplas larguras de faixa.
 3. Processamento de sinais simultâneos  Se múltiplos pulsos chegam ao receptor no mesmo instante de tempo,
ele tem que obter informações de todos os pulsos. Geralmente, o número máximo de pulsos simultâneos requerido
para processamento em um RAGE é quatro .
 4.A apropriada relação de compromisso entre sensibilidade e alcance dinâmico.Evidentemente,uma
sensibilidade elevada sempre é desejável. Isso pois, dessa forma, pode-se detectar um radar a uma distância maior,
o que proporciona um tempo de resposta maior. Ou ainda, pode-se detectar um radar a partir dos seus lóbulos
laterais. Receptores com altos ranges dinâmicos podem tratar sinais simultâneos sem gerar sinais espúrios. No
projeto de um receptor, esses dois parâmetros trabalham um contra o outro. Uma alta sensibilidade quase sempre
leva a um baixo alcance dinâmico (2). Um compromisso entre essas duas quantidades deve ser cuidadosamente
avaliado.

23. PARÂMETROS MEDIDOS PELOS
RAGES E SUA UTILIZAÇÃO
 Os RAGEs devem ter a capacidade de obter todas as informações possíveis a respeito de um
pulso de radar incidente. As informações que podem ser obtidas dos pulsos transmitidos por
um radar são:
 Tempo de Chegada  TDC
 Amplitude de Pulso  AP
 Largura de Pulso  LP
 Polarização  POL
 Ângulo de Chegada  ADC
 Freqüência  FREQ
FIGURA 2.6: Parâmetros medidos em um pulso de radar.

24. Tempo de Chegada  TDC
 A informação de TDC é um bom parâmetro para seleção e identificação de radares com IRP
estável, visto que pode ser utilizada para gerar a IRP do mesmo. Se o radar tem um gerador de
IRP a cristal, qualquer variação na IRP geralmente ocorre em múltiplos do intervalo básico de
clock. Sob essas condições, uma informação precisa de TDC pode ser utilizada na obtenção da
freqüência de clock. Além disso, a informação de TDC também pode ser utilizada pelo sistema
AE para a realização de interferência tipo “cobertura de pulso” (i.e., um pulso de ruído é
transmitido durante o tempo em que o pulso de radar é recebido).

25. Amplitude de Pulso  AP
 A informação de amplitude pode ser utilizada para operar o equipamento AE, por exemplo, no
modo de ganho inverso (i.e., a potência do sinal de interferência é inversamente proporcional à
potência do sinal recebido) . Uma alta AP pode indicar que o receptor está sob o feixe principal
do radar, o que implica em tomar alguma ação imediata. Além disso, a amplitude do pulso pode
até proporcionar uma informação grosseira de distância.

26. Largura de Pulso  LP
 A informação de LP pode ser utilizada em todas as três tarefas de um RAGE. Além de ser
possível selecionar e identificar radares com base nesse parâmetro, a LP também pode ser
utilizada para interferência do tipo cobertura de pulso 32,62-64. A medida precisa da LP é uma
tarefa difícil. Isso se deve aos problemas de propagação por múltiplos percursos (i.e., sinais
que alcançam o receptor por diferentes trajetórias), que levam o pulso resultante a perder a
largura original. Para a realização da medida de LP, o desejável é se obter uma resolução fina
sobre pulsos curtos e uma resolução grosseira sobre pulsos longos.

27. Polarização  POL
 Teoricamente, a polarização pode proporcionar informações para a seleção e
identificação de sinais. Todavia, essa informação é principalmente requerida para
fins de interferência como, por exemplo, do tipo polarização cruzada 32,62-64, onde
o sinal de interferência está em uma polarização diferente daquela do sinal
recebido pelo receptor.

28. Ângulo de Chegada  ADC
 Essa informação é utilizada para seleção de sinais e para ataque eletrônico. Na
seleção de sinais, essa é o parâmetro mais seguro. Isso pois a informação de
ADC não pode ser alterada pelo radar, uma vez que é determinada pela
localização do mesmo (todos os demais parâmetros podem ser alterados). Para o
sistema de ataque eletrônico, a informação de ADC serve para direcionar a
potência sobre o radar a ser bloqueado. Uma ADC altamente precisa pode
auxiliar no ataque de armas e, indiretamente, proporcionar informação de
distância. Essa pode ser calculada a partir de ADCs medidas em diferentes
pontos de observação (por triangulação).

29. Frequência  FREQ
 A informação de FREQ pode ser utilizada em todas as três tarefas de um RAGE.
É possível selecionar e estimar o tipo de radar por meio dela. Além disso, esse
parâmetro também especifica ao sistema de ataque eletrônico a faixa de
freqüência a ser interferida. A princípio, o desejado é ter a melhor resolução de
freqüência possível. Todavia, a precisão da medida de freqüência é inversamente
proporcional ao tempo de medida (ou, às vezes, à LP).
 Geralmente, em projetos práticos, a mínima LP prevista dita a resolução de
freqüência do receptor. Contudo, na prática o que se requer é uma resolução de
freqüência
adaptativa. Isto é, uma resolução fina de freqüência para pulsos longos e uma
resolução grosseira de freqüência para pulsos curtos.

30. CONSIDERAÇÕES SOBRE A MEDIDA
DE ADC
 Conforme mencionado, o ADC é o parâmetro mais importante para a seleção de sinais de radar. Isso se deve ao fato
de o mesmo não poder variar sua posição rapidamente, mesmo em se tratando de uma aeronave (não é possível
mudar sua posição significantemente nos poucos milissegundos do tempo de IRP). Conseqüentemente, a medida de
ADC é um valor relativamente estável. Por outro lado, infelizmente, esse é o parâmetro mais difícil de se medir. Essa
medida requer, além dos circuitos específicos de medida de ADC, a utilização de um grande número de antenas e de
receptores, os quais devem estar casados em amplitude e/ou em fase (dependendo do método de medição) 27.
Portanto, o custo de tais sistemas é elevado.
 Os sistemas para obtenção da informação de ADC geralmente são denominados de “Sistemas de Marcação”. É
possível elaborar um sistema de marcação faixa estreita que seja de baixo custo. Por exemplo, num primeiro passo, o
sistema mediria a freqüência de um pulso incidente. Com isso, num segundo passo, ele sintonizaria os receptores
faixa estreita conectados nas diferentes antenas. Por fim, o sistema mediria o ADC do próximo pulso incidente,
totalizando assim três passos. Todavia, conforme já mencionado, um RAGE deve medir a informação de ADC pulso-
a-pulso, requerimento que essa aproximação não pode satisfazer. Além disso, os receptores devem ter a capacidade
de medir o ADC com sinais simultâneos, requerimento que torna o projeto ainda mais difícil.
 Os métodos de medição de ADC freqüentemente utilizados em receptores interceptadores são os métodos de
comparação de amplitude e de comparação de fase. Os
sistemas de comparação por amplitude geralmente são projetados para cobrir uma ampla região angular e seus
projetos são relativamente simples. Por exemplo, um sistema de marcação aeronáutico por comparação de amplitude
geralmente cobre 360º em azimute com uma precisão em torno de 15º. Nesse método, a amplitude de todos os
receptores têm que estar casadas desde as antenas até o circuito de medição de ADC. O projeto desse tipo de
sistema deixa de ser simples no caso de se desejar medir sinais simultâneos.

31.  Os sistemas de comparação de fase geralmente são utilizados para cobrir uma região angular
muito estreita e apresentam precisão de aproximadamente 1º, a qual é requerida em
aplicações GE atuais. Um sistema de medição desse tipo requer que todos os canais de
medida estejam casados em fase. A fase entre os diferentes canais deve permanecer casada
mesmo que o sistema tenha que cobrir uma ampla largura de faixa instantânea e realizar
medidas com sinais simultâneos. Isso não é uma tarefa trivial. A Figura 2.7 ilustra os métodos
discutidos.
Visto que a informação de ADC é obtida em processos comparativos, a precisão dessa medida é seriamente
prejudicada pelo desbalanceamento entre os canais. Uma maneira de amenizar os erros é aplicar fatores de correção
aos valores medidos, os quais podem estar armazenados em memórias digitais na forma de tabelas de calibração.
Todavia, cabe ressaltar que esta tabela é função de vários parâmetros (freqüência, temperatura, etc.). Por conseguinte,
quanto maiores forem as faixas de freqüência de operação e de temperatura do receptor, maior deve ser a capacidade
de memória, uma vez que um número maior de tabelas de calibração torna-se necessário.
P1
P2
ADC
ADC
d2
d1 d3
(a) (b)
FIGURA 2.7: Métodos comuns para obtenção da informação de ADC.
(a) por amplitude; (b) por fase.

32. CONSIDERAÇÕES SOBRE A MEDIDA
DE FREQ
 Um receptor interceptador somente mede a freqüência central da portadora de um pulso. Em geral, a distribuição
espectral não é necessária. Todavia, se a entrada for um sinal chirp, as informações de interesse geralmente são a
freqüência inicial, a freqüência final e a LP. Ressalta-se que o chirp é assumido linear na maioria dos casos. A taxa
de chirp (Tc) pode ser calculada pela divisão entre a variação de freqüência e a LP. Matematicamente, a Tc pode ser
expressa como
T
f f
c
f i


LP
onde ff e fi são as freqüências na descida e na subida do pulso, respectivamente.
Para a medição da freqüência de um sinal com freqüência variável, teoricamente, deve-se considerar o conceito de freqüência
instantânea. Nos RAGEs, essas freqüências são medidas como a média em um curto período (i.e., 100 nanosegundos entre
a subida e a descida do pulso). Se a entrada está codificada em fase, os parâmetros de interesse são a freqüência da
portadora e a taxa de chirp (o clock de variação de fase).
Conforme mencionado, uma fina resolução de freqüência de um receptor de interceptação para com os sinais de entrada é
desejável. Na abordagem convencional, o receptor é projetado para interceptar sinais com uma mínima LP prevista. O valor
típico considerado como LP mínima varia entre 100 nanosegundos 33 e 50 nanosegundos 62.
Para processar um sinal de entrada com LP igual a 100 nanosegundos, um filtro passa-faixa deveria ter uma largura de faixa
de 10 MHz (= 1/100 s). Ou seja, a resolução de freqüência ficaria limitada a 10 MHz. Várias tentativas têm sido feitas de
modo a se obter uma precisão correspondente a uma pequena fração da resolução de freqüência 33. Algumas dessas
tentativas forneceram sucessos limitados, ao custo de causar outros problemas tais como aumento na taxa de deteção de
sinais espúrios.
A largura de faixa de ruído de um receptor geralmente é estabelecida pela largura de faixa do filtro mais estreito na cadeia de
RF. O ruído de fundo pode ser definido como o nível efetivo de ruído na entrada de um receptor que opera com uma
temperatura de entrada T0 = 290 K.

33.  Conforme mencionado anteriormente, outra característica desejável em um
receptor interceptador é que ele tenha resolução de freqüência adaptativa (i.e.,
resolução de freqüência dependente da LP). Para pulsos curtos, o receptor
simplesmente gera uma resolução grosseira de freqüência, ao passo que para
pulsos longos o receptor gera uma resolução fina de
freqüência. Esse conceito pode ser estendido ao projeto da sensibilidade de um
receptor (i.e., o receptor apresenta uma sensibilidade moderada para pulsos
curtos e uma sensibilidade elevada para pulsos longos). Esse requerimento de
adaptabilidade pode ser difícil de atingir em receptores analógicos, visto que são
orientados a hardware. Porém, é de fácil implementação em projetos digitais por
meio de software.
 Do ponto de vista teórico, existe um outro problema referente a medida de
freqüência. A questão é, com que precisão de freqüência pode um receptor medir
dois sinais simultâneos dada a separação em freqüência, a LP e a relação sinal-
ruído (S/R)? Em muitos artigos de processamento de sinais, a resposta tem sido
obtida por meio do “Limite Cramer-Rao”, abordado a seguir.

34. ALCANCE DINÂMICO INSTANTÂNEO 
ADI
 O alcance dinâmico instantâneo (ADI) de um receptor expressa a sua capacidade de medir
sinais simultâneos que diferem em amplitude e freqüência. Sob a condição de dois sinais
simultâneos, o ADI de um RAGE pode ser definido como a máxima diferença de magnitude que
pode existir entre os sinais tal que estes ainda sejam detectados, dada a precisão de estimação
de freqüência, a separação em freqüência entre os sinais e a S/R.

35. SAÍDAS DE UM RAGE
 A saída de um RAGE é a PDP, cujo formato pode variar dependendo do projeto do receptor. A
PDP geralmente inclui os parâmetros TDC, AP, LP, ADC e FREQ, sendo que cada um desses
pode ter um número diferente de bits. Por exemplo, um receptor que tem somente a
capacidade de detectar a existência de sinais chirp e BPSK pode reportar os dados conforme
mostrado na Tabela 2.2 33. Nesse exemplo, o tamanho da palavra é 75 bits.

O valor aproximado de um parâmetro é obtido a partir da resolução e do número total de bits
correspondente. Por exemplo, o valor de freqüência 32 GHz é obtido multiplicando-se 215 por 1
MHz. Na prática, uma PDP de 75 bits geralmente é passada ao processador digital através de
três palavras de 32 bits. No caso de dois sinais simultâneos, o receptor gera duas PDPs com o
mesmo valor de TDC. Dessa forma, não é necessário sinalizar a existência de sinais
simultâneos. Eles podem ser detectados pela comparação das informações de TDC nas PDPs.
 Em alguns casos especiais, a informação de TDC pode ser relatada na ordem inversa. Por
exemplo, seja a situação ilustrada pela Figura 2.10. Um pulso longo incide em um receptor
antes de um pulso curto. Porém, o término do pulso longo ocorre após o término do pulso curto.
Sob essas condições, a medida do pulso curto se completará primeiro e a correspondente PDP
será enviada ao processador GE. Todavia, a informação de TDC do pulso curto é posterior à do
pulso longo, a qual somente é reportada no final do mesmo. Assim, o primeiro TDC reportado
corresponde ao pulso curto e a segundo ao pulso longo. O processador GE deve ter a
capacidade de processar sinais que cheguem nessa ordem.

36. Radio Detection And Ranging
 Modo de operação
 Pulso eletromagnético de alta potência, curto
período e feixe estreito.
 Efeito Doppler.
 Determinação da distância para um objeto, ou
“alvo”.
 Intervalo de tempo relativamente longo para os
pulsos transmitidos.
 A sua operação se dá numa faixa do espectro
eletromagnético em que é favorecida a alta
transmissão de radiofreqüência na atmosfera sem
interferências ocasionadas pela radiação solar .

37. Diagrama em bloco de um
sistema radar básico

38. Componentes de um sistema
Radar básico
 Fonte
 Modulador
 Transmissor
 Sistema de antena
 Receptor
 Indicador

39. Características de um Sistema
Radar
 Frequência (frequência da portadora)
 Frequência de Repetição de Impulsos
(FRI)
 Largura do Pulso
 Velocidade de Rotação da Antena
 Largura do Feixe

40. Frequência da portadora
 Freqüência na qual a energia de RF
(rádio frequência) é gerada .
 Fatores que influenciam a seleção da
freqüência da portadora :
 Direcionalidade desejada para o feixe
radar.
 O alcance a ser obtido.
 Os aspectos envolvidos na geração e
recepção de energia de RF em microondas.

41.  Relação entre distância , comprimento
de onda , frequência e antena.
 Amplificação de energia com
frequências extremamente altas.

42. Frequência de repetição de
impulsos (FRI)
 Número de pulsos transmitidos por
segundo.
 Relação com o alcance máximo de um
radar.
 Fatores determinantes para a mais baixa
FRI que pode ser usada.

43. Largura de pulso
 Duração de cada pulso de energia de
RF transmitido .
 Também expressada em termos de
distância sendo, então, denominada
comprimento de pulso (“pulse
length”).
 A distância mínima na qual um alvo
pode ser detectado por um determinado
radar é determinada basicamente pela
sua largura de pulso.

44. Velocidade de Rotação da
Antena
 A detecção aumenta com a redução da
velocidade de rotação da antena.

45. Largura do feixe
 Bastante estreita no plano horizontal, como
também bem larga no plano vertical.
 Depende da freqüência (ou comprimento de
onda) da energia transmitida, da forma e
dimensões da antena.
 Uma antena de determinado tamanho
(abertura), larguras de feixes menores são
obtidas com o uso de comprimentos de ondas
mais curtos (freqüências mais altas) e para um
dado comprimento de onda, larguras de feixes
mais estreitas são obtidas com o uso de
antenas maiores.

46. Diagrama Polar Horizontal de
Irradiação

47.  A intensidade de campo em um feixe radar não
é a mesma em toda superfície do lóbulo. Ela é
mais forte no eixo, diminuindo para os bordos
e, ao mesmo tempo, reduzindo se com o
aumento da distância à antena .
 Nos sinais transmitidos por radares, o campo
elétrico é perpendicular à direção de
propagação, e esta considerada a polarização
da onda. As polarizações dos sinais emitidos
podem ser horizontais, verticais, lineares ou
circulares, dependendo do fim a que se
destinam vários tipos de reflexões.

48. Abertura Angular entre pontos
de meia Potência

49. Equação do Radar

50. TIPOS DE VARREDURA
 Varredura cônica.
 Track-While-Scan (TWS).

51. Varredura cônica
 Neste método, o radar gira ao redor do circulo descrito pelo ponto de
meia-potência do feixe quando o feixe é avistado no alvo. O feixe,
quando recebido no alvo ou no radar, terá uma forma de onda cuja
amplitude é proporcional a distância do alvo. Ao monitorar a localização
exata do feixe de varredura, a localização do alvo pode ser
determinada pela localização da potência máxima recebida. Quanto
mais próximo o radar rastreia o alvo, menor a amplitude da onda, na
amplitude zero o radar esta diretamente sobre o alvo.
 Não é capaz de ver o alvo fora do seu padrão de varredura estreita. Isto
significa que não apenas é necessário um segundo radar para ajudar a
encontrar o alvo mas também a aeronave rastreada pode facilmente
escapar se consegue quebrar o rastreio pois o radar de varredura
cônica não pode ver o alvo, exceto no modo de rastreio.

52. Track-While-Scan (TWS)
 O problema de varredura cônica pode ser superada
com os radares TWS. Eles varrem seus feixes sobre
uma área relativamente grande. O computador do
radar ainda mede a energia refletida como uma
função da localização do feixe para fornecer rastreio
mas a maior área varrida permite que o radar ainda
veja o alvo mesmo se o rastreio é quebrado ou
perdido. Contudo, esta grande área varrida faz o
radar TWS altamente vulnerável a contra medidas
eletrônicas.

53. TIPOS DE RADAR
 Radar de pulso simples.
 Radar de pulso contínuo.
 Radares secundários.

54. Radar de pulso simples
 Um transmissor envia diversos pulsos de rádio, e entre a
emissão de dois pulsos o receptor detecta as reflexões
do sinal emitido. O radar de pulso simples necessita de
precisos contadores em seu alternador para impedir que
o transmissor envie algum sinal enquanto o receptor está
analisando o sinal de resposta, assim impede também
que o receptor faça alguma leitura enquanto o
transmissor está operando. Normalmente, a antena
desse tipo de radar pode rotacionar, aumentando a área
de rastreamento. Esse tipo de radar é eficaz para
localizar um alvo, mas deixa a desejar em se tratando de
medir sua velocidade.

55. Radar de pulso contínuo(cw)
 Este radar emite um sinal de rádio contínuo. Ele requer duas
antenas distintas, uma para o transmissor e outra para o
receptor, para que o sinal emitido não interfira na leitura do
sinal de retorno. A emissão de um sinal contínuo permite que
esse radar faça distinção entre objetos parados e objetos que
estão em movimento, através da analise da diferença do sinal
de resposta, causada pelo “efeito Doppler”. Este tipo de radar,
entretanto, não é bom na detecção da posição exata do alvo.
 Ressalta-se apenas que, em aplicações GE, um sinal de
entrada pode ser considerado CW quando a largura de pulso
for maior que um certo valor pré-determinado (i.e., variando de
dezenas a poucas centenas de microssegundos).

56. Radares secundários
 São aqueles que, ao invés de lerem sinais refletidos por
objetos, lêem sinais de resposta, emitidos por um
mecanismo chamado transponder. Esses mecanismos
que enviam e recebem sinais que podem conter
informações codificadas, por exemplo informações da
posição de uma aeronave .
 São essenciais para a distinção de uma aeronave
inimiga de uma aliada. A utilização deste tipo de
mecanismo contorna algumas limitações de radares
convencionais, uma vez que ele pode fornecer não só as
informações normalmente coletadas via radar, como
também dados do computador de bordo da aeronave
(como altitude, pressão interna).