Implementación de la técnica monopulso para un sistema de array digital en recepción de ocho canales en banda X

Abstract

En este Trabajo se ha implementado la técnica monopulso para un radar ubicuo en array digital de ocho canales en banda X. Para ello se ha utilizado Matlab y se han seguido una serie de fases que se enumeran a continuación: en primer lugar se describe el sistema sobre el que se trabaja y se da una visión general de lo que es el monopulso, para qué se utiliza, ventajas que tiene respecto a otras técnicas, etc. En segundo lugar, se explican conceptos necesarios para la implementación del monopulso. Uno de estos conceptos es el de “beamforming” digital, una técnica que sirve para compensar los desfases entre las señales que llegan por los distintos canales como consecuencia de la diferencia de caminos de las señales incidentes en las antenas receptoras, y que además permite apuntar el haz en la dirección que se desee. Esto es importante para obtener la función monopulso en distintas direcciones de apuntamiento. Otro concepto que se aborda en este Trabajo es el de “grating lobes”, que son máximos del diagrama de radiación en direcciones distintas a de apuntamiento, por lo que pueden causar problemas en la detección de blancos. También se estudia el enventanado y algunos de los tipos de ventana que existen, para contrastar cuál ofrece mejores prestaciones para el sistema. Tras el desarrollo de estos conceptos, se procede a obtener la función monopulso, inicialmente en el caso ideal en el que se toma, a la frecuencia de 8.75GHz, amplitud uniforme en los canales y no se tienen en cuenta sus fases. Primero se obtiene el diagrama suma como la suma de los dos haces conformados por el array, y el diferencia como la resta de ellos. A continuación se calcula la función monopulso como la división del diagrama diferencia entre el suma. Finalmente se comparan los resultados obtenidos en diferentes apuntamientos. Se llega a la conclusión de que la función monopulso tiene menos pendiente en apuntamientos alejados del centro (±40º) y que en este caso pasa por cero en todos los apuntamientos. Tras este estudio del caso ideal, se abordan los casos en los que la amplitud no es uniforme, se incluyen las fases de los canales, y se trabaja en distintas frecuencias (8.5 y 9GHz). Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que la amplitud afecta al monopulso en que se reduce su pendiente en ±40º, y se producen discontinuidades de la función en su paso por cero. Este efecto también lo produce la fase, que además influye en cuanto a que la función monopulso no esté apuntada exactamente en la dirección deseada. Por otro lado, trabajar en otras frecuencias distintas a la central provoca mayores discontinuidades de la función monopulso a su paso por cero, y menor pendiente de la función en apuntamientos ±40º. Finalmente se realiza un estudio fino de la evolución del monopulso entre 8.7 y 8.8GHz, concluyendo que para saltos de 10MHz las diferencias son muy pequeñas y solo son significativas en cuanto a reducción de la pendiente a mayores frecuencias en apuntamientos ±40º.