Nuevas técnicas de generación de señal para sistemas radar de alta resolución y baja probabilidad de interceptación

Los sistemas radar actuales deben combatir, entre otros, contra dos enemigos principales: el clutter y los sistemas de interceptación y guerra electrónica. Una forma muy efectiva de luchar contra el clutter es el empleo de celdas de resolución de pequeño tamaño. Esto a su vez se traduce en la posibilidad de identificación de blancos. De esta manera, los radares de alta resolución ganan popularidad día a día. Estos sistemas requieren el empleo de formas de onda con grandes anchos de banda. Por otro lado, la forma de combatir contra los equipos de interceptación es la utilización de técnicas de baja probabilidad de interceptación (LPI). Una opción habitual en este caso es nuevamente el empleo de señales de gran ancho de banda. Un tipo de radar que está ganando mucha aceptación en los últimos tiempos es el radar de onda continua modulado linealmente en frecuencia (LFMCW). Este tipo de radar combina de forma natural características de alta resolución junto con propiedades LPI. Sin embargo, hay dos grandes problemas con este tipo de forma de onda. El primero es la pérdida de resolución debida a la no linealidad de la señal LFM, y el segundo la degradación de la sensibilidad debida al ruido de fase de la señal transmitida. Es necesario, por lo tanto, disponer de un generador de señal de alta linealidad y con muy bajo nivel de ruido de fase para permitir un funcionamiento óptimo de este tipo de radar. El objetivo propuesto en esta Tesis se resume en el análisis de la problemática asociada a la señal LFMCW aplicada a radares de alta resolución con propiedades LPI, abordando tanto la vertiente tecnológica como la analítica del problema. Asimismo, también se aborda el estudio, diseño, simulación, construcción y caracterización experimental de un sistema generador de señales chirp con pendientes de 4.5 THz/seg en banda X, que permita la comprobación experimental de las soluciones propuestas en la mejora de la linealidad y ruido de fase de la señal LFMCW. El sistema generador de señales chirp que se propone en la Tesis esta formado por tres elementos principales: un sintetizador digital directo (DDS), un lazo de enganche en fase (PLL), que actúa como multiplicador de frecuencia, y un oscilador enganchado en fase (PLO) que permite obtener la banda de frecuencia final. Se presentan sus técnicas de diseño y se estudia el impacto de cada uno de los elementos sobre el ruido de fase y las espurias del generador. También, se muestran las técnicas de diseño de los PLOs necesarios para un receptor heterodino en este tipo de radar. Una vez que se dispone del generador de señal, y de los PLOs para los receptores, se estudia el impacto del ruido de fase de los mismos sobre la sensibilidad de dos tipos de sistemas: homodinos y heterodinos. Se compara la sensibilidad del receptor en función del ruido térmico y el ruido de fase. Se identifican los rangos de funcionamiento de ambos tipos de receptores, para el generador propuesto, y se proponen soluciones en aquellos casos en que son necesarias. La realización de la Tesis ha permitido mejorar el conocimiento sobre la degradación de la sensibilidad de los radares LFMCW a consecuencia del ruido de fase de las fuentes de señal, así como establecer metodologías de diseño para la realización de sistemas de generación de señales chirp de altas prestaciones.