Resumen de Sistema de medida polivalente con configuración biestática para ensayos electromagnéticos

David Escot Bocanegra

• español

  La sección transversal radar, RCS, es un parámetro que, en tecnología radar, se utiliza para caracterizar la reflectividad de un determinado objeto ante la iluminación por parte de una onda electromagnética. Su conocimiento, análisis y control ha preocupado desde hace décadas, sobre todo en el ámbito militar, puesto que un blanco con RCS baja es detectado con más dificultad. Por ello, con los años, se han venido desarrollando instalaciones de ensayo cada vez con mayores prestaciones para medir este parámetro. Dado que la gran mayoría de los sistemas radar son monoestáticos, es decir, el transmisor y el receptor se encuentran en la misma localización, los sistemas de medida también se han centrado en determinar la RCS monoestática. Sin embargo, más recientemente, los sistemas radar biestáticos (el transmisor y el receptor se encuentran separados) están atrayendo la atención de la comunidad científica, académica y militar, porque son capaces de detectar sofisticados blancos diseñados para parecer invisibles al radar monoestático. En este sentido, se ha despertado también el interés en el fenómeno de la dispersión electromagnética biestática y en su medida y caracterización. Las condiciones necesarias para medir la sección transversal radar de un objeto no difieren demasiado de las necesarias para medir los parámetros habituales de una antena o elemento radiante. Por otra parte, el uso cada vez mayor de elementos no metálicos en la composición de distintas plataformas anima a estudiar el comportamiento electromagnético de estos materiales y así, su caracterización electromagnética (determinación de la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética), la medida de su capacidad para absorber energía o el análisis del efecto que provocan cuando se utilizan como recubrimientos, también forman parte de un ámbito de conocimiento que está en auge. Esta tesis trata sobre una instalación innovadora y singular, diseñada para realizar ensayos electromagnéticos. En ella se discuten aplicaciones e ideas planteadas según las distintas necesidades que han ido surgiendo en el trabajo llevado a cabo en el Laboratorio de Detectabilidad y Guerra Electrónica del INTA. Entre ellas destaca el interés en profundizar en RCS biestática y en afrontar la investigación de nuevas técnicas de medida. Y es que, en efecto, posiblemente la característica más relevante que se pueda resaltar de esta instalación es que permite llevar a cabo medidas biestáticas. Por otro lado, el resto de aplicaciones también influyeron en el resultado final, ya que la instalación se concibió como un sistema polivalente que pudiera servir para medir el diagrama de radiación de antenas, caracterizar materiales, medir absorción, analizar el efecto de radomos, examinar el comportamiento de materiales no metálicos en presencia de campos electromagnéticos... Además, en el escenario económico actual, un sistema versátil de este tipo, que concentra diversas capacidades de medida, cobra aún mayor interés. En la tesis se describe el diseño, la fabricación y los trabajos de puesta a punto del sistema (incluyendo el desarrollo del software de control) y se muestran los primeros resultados de sección radar biestática que se han logrado con esta instalación. Las medidas se comparan con predicciones y la tesis presenta una valoración objetiva basada en una herramienta independiente capaz de evaluar, cuantitativa y cualitativamente, la semejanza entre ambas.

• English

  The Radar Cross Section (RCS) is a parameter that, in radar technology, is utilized to characterize the reflectivity of a given object under the illumination of an electromagnetic wave. For decades, the understanding, analysis and control of this parameter has been of concern, mainly to the military, because a target with low RCS is more difficult to detect. This is why, along the years, test facilities for measuring RCS, with gradually better features and capabilities, have been developed. Due to the fact that most radar systems are monostatic, that is, both transmitter and receptor are situated in the same location, measurement systems have mainly focused on determining monostatic RCS. However, recently, bistatic radar systems (transmitter and receptor are separated) are attracting the attention of the scientific, academic and military communities, because they are able to detect sophisticated targets designed to make them less visible (ideally invisible) to the monostatic radar. In this sense, the interest in bistatic electromagnetic scattering and its measurement and characterization has also awakened. The requirements that need to be met for measuring the RCS of an object are not much different than those needed for measuring the typical parameters of a radiating element or an antenna. Besides, non-metallic parts are being more and more commonly employed in the fabrication of military platforms, and this encourages to study the electromagnetic behaviour of these materials. Thus, the electromagnetic characterization of materials (determination of their dielectric permittivity and magnetic permeability), the measurement of their energy-absorption capability or the analysis of their effect when they are utilized as covers, all conform an area of knowledge of increasing importance. This thesis is about an innovative and singular facility designed for electromagnetic tests. In this document, diverse applications and ideas for this facility are discussed, according to the needs that appeared during the research previously conducted by the Detectability and Electronic Warfare Laboratory (DEWLab) from INTA, the Spanish National Institute for Aerospace Technology. Among these ideas it is worth highlighting the interest in bistatic RCS and the investigation of new measurement techniques. And this is because this facility enables, indeed, the realization of bistatic measurements, which is probably the most relevant feature of this new system. But the rest of the applications were also considered and they influenced the final design because the facility was conceived as a multi-purpose system capable of measuring the radiation pattern of antennas, characterizing materials, measuring absorption or examining the behaviour of non-metallic materials in the presence of electromagnetic fields... Moreover, in the current economic scenario, a versatile system like this, that concentrates in a single facility several measurement capacities, becomes more relevant. In the thesis the design, fabrication and commissioning works (including the development of a control software) of the system are described, and the first bistatic RCS results obtained with this facility are shown. The measurements are compared with numerical predictions and the thesis presents an objective assessment based on an independent tool able to evaluate, both quantitatively and qualitatively, their similarity.