Agrupaciones de antenas y modelado electromagnético de blancos para la mejora de las prestaciones de los radares pasivos

Laburpena

Esta tesis doctoral es el resultado de una intensa actividad investigadora centrada en el campo de antenas y caracterización electromagnética para mejorar las capacidades de detección y seguimiento de blancos mediante radares pasivos. El trabajo de investigación se ha llevado a cabo en el grupo de investigación coordinado por la Dra. María Pilar Jarabo Amores, dentro del marco diferentes proyectos: MASTERSAT (¿MultichAnnel paSsive radar receiver exploiting TERrestrial and SATellite Illuminators¿) y KRIPTON (¿A Knowledge based appRoach to passIve radar detection using wideband sPace adapTive prOcessiNg¿) financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad de España; MAPIS (Multichannel passive ISAR imaging for military applications) y JAMPAR (¿JAMmer-based PAssive Radar¿), financiados por la Agencia Europea de Defensa (EDA) . El demostrador radar pasivo IDEPAR (Improved DEtection techniques for PAssive Radars) desarrolado por el grupo de investigación es la plataforma utilizada para el diseño y validación de las soluciones propuestas en este documento. Los objetivos principales de la tesis son: el modelado de la sección radar de blancos y sus variaciones a lo largo de trayectorias definidas para definir los requisitos de los sistemas radiantes, definir coberturas y emplear los resultados con fines de clasificación de blancos; y el diseño de sistemas de antenas que cumplan unos requisitos adecuados para su empleo en el canal de vigilancia de radares pasivos para mejorar sus capacidades. En el documento se estudian diferentes escenarios en los que se validarán las soluciones propuestas para emplear iluminadores de oportunidad terrestres y satelitales. Se emplea métodos de simulación para caracterizar electromagnéticamente los posibles blancos presentes en los escenarios estudiados, para así poder definir los requisitos de los sistemas radiantes a diseñar y también para proponer diferentes métodos para la clasificación de blancos. Los diferentes sistemas radiantes se diseñan y construyen en tecnología microstrip, se caracterizan en cámara anecoica y se validan mediante pruebas radar en escenarios reales. Las principales contribuciones se pueden resumir en los siguientes puntos: ¿ Caracterización electromagnética de blancos mediante técnicas de simulación: se propone una técnica para el estudio de la sección radar biestático de blancos a lo largo de trayectorias definidas, con el fin de definir los requisitos de las antenas para cumplir la cobertura deseada. Se proponen soluciones para la clasificación de blancos basadas en su sección radar: mediante las diferencias en la variación de BRCS en una trayectoria para diferentes blancos, mediante la firma Doppler debida a las hélices en sistemas UAV y mediante la generación de imágenes ISAR biestáticas. ¿ Diseño de elementos radiantes simples en tecnología microstrip cumpliendo los requisitos definidos para la adquisición de señales DVB-T en el canal de vigilancia de un radar pasivo. Se propone un método para el diseño de arrays lineales no-uniformes compuestos por las antenas diseñadas, teniendo en cuenta los efectos de acoplamiento entre ellas para optimizar el rendimiento del array. ¿ Diseño de dos antenas de tipo reflectarray para la mejora de las capacidades de detección y seguimiento del demostrador IDEPAR empleando las señales de la DVB-S como IoO. El primer diseño consiste en una antena con doble haz de radiación generados con dos alimentadores. Esta antena además de cumplir los requisitos de ancho de haz y ganancia permita la estimación de la dirección de llegada de la señal mediante técnicas monopulso. El segundo es una antena con haz sectorial diseñada mediante un método basado en la optimización de la posición de haces contiguos que sumados forman el haz deseado