Nueva tecnología de radar marino aumenta la seguridad de la navegación

En la vasta extensión del océano, los marineros se enfrentan a innumerables desafíos: densa niebla, tormentas furiosas, arrecifes ocultos. La clave para navegar estos peligros reside en la tecnología, específicamente, en los ojos vigilantes de los sistemas de radar marino. En el corazón de estos sistemas se encuentra la antena de radar, cuyo rendimiento determina directamente el alcance de detección, la precisión y la fiabilidad.

Las antenas de radar marino modernas suelen emplear un patrón de haz en forma de abanico, estrecho en anchura horizontal pero amplio verticalmente, para escanear eficazmente los objetivos en la superficie. Este diseño garantiza una cobertura completa manteniendo la precisión. La direccionalidad de la antena proporciona una ganancia de potencia significativa en direcciones específicas, un factor crítico en las ecuaciones de radar que impacta directamente en el alcance de detección.

El ancho de haz sirve como un parámetro fundamental, que define el rango efectivo de radiación o recepción de la antena. Un haz más estrecho produce una resolución azimutal superior, lo que permite una distinción más clara entre objetivos adyacentes.

Los diseños de antenas avanzados optimizan cuidadosamente tanto el ancho de haz horizontal (HBW) como el ancho de haz vertical (VBW). El HBW afecta principalmente a la resolución azimutal, con antenas de última generación que logran haces extremadamente estrechos para una diferenciación precisa de los objetivos, incluso en aguas congestionadas.

Las consideraciones de VBW tienen en cuenta el movimiento del buque en mares agitados y la necesidad de suprimir la interferencia de la clutter del mar. Típicamente más amplios que el HBW, los haces verticales aseguran una cobertura continua del objetivo durante el cabeceo y el balanceo del buque, manteniendo al mismo tiempo características de ganancia óptimas.

La energía del haz de radar sigue una distribución no uniforme, concentrada en el lóbulo principal con la máxima potencia a lo largo de su eje. El estándar de la industria define el ancho del haz utilizando puntos de media potencia (puntos -3dB) donde la potencia de radiación cae a la mitad del valor máximo.

Las antenas de radar marino modernas suelen presentar:

• Ancho de haz vertical: 22-25 grados
• Ancho de haz horizontal: 0.8-1.5 grados

Si bien la mayor parte de la energía se concentra en el lóbulo principal, existen lóbulos laterales secundarios a niveles de potencia significativamente más bajos. Aunque generalmente insignificantes para objetivos distantes, los lóbulos laterales pueden causar ecos secundarios a distancias cortas. Los diseños de antenas de guía de ondas ranuradas suprimen eficazmente estas emisiones no deseadas.

Este tipo de antena prevalente crea múltiples ranuras verticales a lo largo de una guía de ondas que interrumpen las corrientes alternas, transformando cada ranura en un radiador electromagnético. Cuando se espacian correctamente, estas ranuras producen una distribución de fase uniforme en toda la apertura.

Las características clave de rendimiento varían según el tamaño de la antena y la banda de frecuencia:

La colocación correcta de la antena es crucial para un rendimiento óptimo. Las instalaciones deben minimizar las obstrucciones de las superestructuras para reducir los sectores de sombra y los puntos ciegos. Si bien una mayor altura extiende el alcance de detección teórica al aumentar el horizonte de radio, una elevación excesiva puede crear clutter de mar problemático a distancias cortas.

La difracción de las ondas de radio, afectada por la frecuencia, la conductividad de la superficie y las condiciones atmosféricas, también influye en el rendimiento. Las frecuencias más bajas (por ejemplo, longitud de onda de 10 cm) exhiben una difracción más fuerte que las frecuencias más altas (3 cm), lo que permite alcances de detección más largos pero con diferentes características de clutter.

Los mandatos de la Organización Marítima Internacional (OMI) exigen que las antenas de radar mantengan una rotación mínima de 12 rpm incluso con vientos de 100 nudos. Esta velocidad de rotación, combinada con la frecuencia de repetición de pulsos (PRF), determina la iluminación del objetivo:

Pulsos teóricos por objetivo: S = PRF × (HBW/6N), donde N es la velocidad de rotación (rpm). Los estándares de la OMI especifican un grosor del marcador de rumbo inferior a 0,5° con un error máximo de ±1°.

Las antenas de radar marino modernas representan la culminación de la ingeniería de precisión y la teoría electromagnética, sirviendo como guardianes indispensables para una navegación segura en todas las condiciones marítimas.