ELETROMAGNETISMO NOS RADARES

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FUNDAÇÃO ASSIS GURGACZ
 
 
 
 
 
eduardo henrique camana
giovany jesse
guilherme gazola
lucas yudi
Vinícius Dalle Molle
 
 
 
 
 
ELETROMAGNETISMO NOS RADARES
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cascavel, PR
2019
eduardo henrique camana
giovany jesse
guilherme gazola
lucas yudi
Vinícius Dalle Molle
 
 
 
 
 
ELETROMAGNETISMO NOS RADARES
 
 
 
 
 
Projeto de pesquisa apresentado ao curso de graduação em Engenharia Elétrica do Centro Universitário da Fundação Assis Gurgacz para a apresentação de seminário avaliativo referente a nota parcial do bimestre para a matéria de Eletromagnetismo. Professora: Denise da Costa Canfild
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cascavel, PR
2019
Resumo
Os radares, com início do seu desenvolvimento datado no ano de 1865 com a teoria da luz eletromagnética dada por James Clerk Maxwell e com o surgimento do primeiro radar funcional em 1904 por Christian Hülsmeyer, seguiu uma longa trajetória até os dias de hoje. As variações dos radares abriram diversas possibilidades para aplicação tanto em usos militares quanto civis. Christian Doppler, foi de grande importância para o desenvolvimento dos radares de pulso e de onda continua graças a sua formulação do Efeito Doppler. Os radares de pulso, com apenas uma antena, sujeito a interferências, pode fornecer informações de altitude e distância, enquanto os radares de onda contínua podem diferenciar objetos parados de objetos em movimento, dizer sua direção de deslocamento e até sua velocidade. A utilização dos radares nos dias de hoje é maior para o uso civil.
Palavras-chave: Radar, Eletromagnetismo, James Clerk Maxwell, Christian Hülsmeyer, Christian Doppler.
Abstract
The radars, dated 1865 with the theory of electromagnetic light given by James Clerk Maxwell and with the emergence of the first functional radar in 1904 by Christian Hülsmeyer, followed a long trajectory to the present day. The variations of the radars opened several possibilities for application in both military and civilian uses. Christian Doppler, was of great importance for the development of wrist radars and continuous wave due to Doppler Effect formulation. Wrist radars with only one antenna, subject to interference, can provide altitude and distance information, while continuous-wave radars can differentiate stopped objects from moving objects, tell their direction of travel and even their speed. The use of radars these days is greater for civilian use.
Keywords: Radar, Eletromagnestism, James Clerk Maxwell, Christian Hülsmeyer, Christian Doppler.
Lista de Ilustrações
Figura 1 - Campo Elétrico	10
Figura 2 - Espectro eletromagnético	11
Figura 3 - Transmissor e receptor	14
Figura 4 - Diagrama de blocos	14
Figura 5 - Formas de ondas	15
Figura 6 - Sinal do feixe de elétrons	16
Figura 7 - Estágio de sinal	17
Figura 8 - Christian Doppler	18
Figura 9 - Efeito Doppler	19
Figura 10 - Ângulo de impacto	21
Figura 11 - Esquema radar de onda contínua	23
Figura 12 - Radar de controle de tráfego aéreo	25
Figura 13 - Radar meteorológico	26
Sumário
1	Introdução	6
2	História do radar	7
3	ONDAS ELETROMAGNÉTICAS	9
3.1	PROPRIEDADES DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS	10
3.2	TIPOS DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS	11
3.2.1	Ondas de Rádio	12
3.2.2	Micro-Ondas	12
3.3	Outras ondas	13
4	RADAR DE PULSO	14
5	Doppler	18
5.1	Christian Doppler	18
5.2	Efeito Doppler	19
5.2.1	Efeito Doppler na medicina	20
5.2.2	Ângulo de Impacto	21
6	Radar de onda continua	22
6.1	Radar de onda continua para medição de velocidade e sentido de deslocamento	23
7	APLICAÇões	24
7.1	CONTROLE DE TRÁFEGO AÉREO	25
7.2	RADAR METEOROLÓGICO	26
8	Conclusão	27
Referências	28
1 Introdução
Os radares, muito utilizados nos dias de hoje, passaram por um longo processo de evolução, desde a descoberta das ondas eletromagnéticas até suas diversas aplicações. A aplicação descrita neste trabalho, o radar, possui diversas variações, desenvolvido perto da Primeira Guerra Mundial, muito utilizado na Segunda Guerra Mundial e aperfeiçoado na Guerra Fria. Nos dias de hoje são utilizados principalmente em rodovias, que são os radares de velocidade, os radares meteorológicos, que acompanham a variação do clima, entre outros.
2 História do radar
Em 1865 o físico inglês James Clerk Maxwell desenvolveu a teoria da luz eletromagnética, provada por Heinrich Rudolf Hertz em 1886. [1] Maxwell teorizou que a luz, era um tipo de onda eletromagnética. Ele ainda afirmou: “As ondas eletromagnéticas se propagam próximo a velocidade da luz”. [2] 
O primeiro radar, chamado de Telemobiloskop, surgiu em 1904 pelas mãos de um engenheiro alemão de nome Christian Hülsmeyer que criou um aparelho capaz de detectar a presença de um objeto afastado a certa distância. [1][3] 
Em 1917 o cientista sérvio Nikola Tesla descobriu qual era a frequência que deveria ser usada para detectar, tanto a presença de objetos, como o seu movimento. [3] 
Ficaram assim estabelecidos os princípios básicos de frequências e potência que permitiriam o subsequente desenvolvimento do radar por diversos cientistas americanos e europeus. [3] 
As principais nações, após a primeira Guerra Mundial, haviam começado a perceber o potencial do radar nos cenários de guerra. Foi esta mudança de visão que fez com que a soma de todas as investigações ocorridas entre a primeira e a segunda Guerra Mundial levassem, em tempo recorde, ao desenvolvimento do radar moderno. [3] 
Em 1921, Albert Wallace Hull inventou o Magnetron, um tubo com vácuo interno que gerava micro-ondas de alta potência. [1] Hoje, o Magnetron é popular por ser utilizado em fornos micro-ondas. [4][5] 
Em 1934 o engenheiro francês Émile Girardeau registrou uma patente pelo seu trabalho num sistema de radar multi frequência. Na União Soviética o engenheiro P.K. Oschepkov inventou o Rapid, um sistema de radar que conseguia detectar a presença de um avião a três quilômetros de distância. Em 1935 o Dr. Robert Morris Page inventou o primeiro radar mono frequência. [1] 
Ainda em 1935 o engenheiro britânico Robert Watson-Watt conseguiu desenvolver a capacidade de detectar aeronaves a longas distâncias (mais de 100 kms) e mostrou todo o potencial da sua descoberta ao Ministério da Aeronáutica Britânica que imediatamente integrou essa nova tecnologia para o seu sistema de defesa, o primeiro na história do radar. [1] 
Com a segunda Guerra Mundial deu-se uma evolução mais rápida na tecnologia de radar. Tanto os britânicos como os alemães estavam envolvidos numa corrida para produzir radares maiores e mais sofisticados, corrida essa que foi largamente ganha pelos ingleses, que souberam aproveitar e utilizar de forma mais eficaz o sistema de radares que possuíam, [1] mesmo assim, em 1940, os britânicos foram salvos pelos radares, já que ao contrário do que se poderia imaginar, os submarinos típicos da Segunda Guerra Mundial operavam mais em cima do que do que embaixo da água. Submersos, tinham velocidade muito menor e eram vulneráveis ao sonar. Na superfície, além de mais velozes, podiam aproveitar a escuridão da noite para atacar de surpresa, porém, a tecnologia venceu a estratégia, o que levou a vantagem aos britânicos. [6] 
Freya e Würzburg foram os radares alemães durante a Segunda Guerra Mundial, utilizados em conjunto, Freya detectava se aeronaves inimigas se aproximavam, enquanto Würzburg determinava a distância e a altura a qual elasse encontravam. Freya leva o nome da deusa nórdica Freyja, já Würzburg é o nome de uma cidade ao norte de Baviera, Alemanha. [7] 
A guerra fria levou ao desenvolvimento dos sistemas mais sofisticados de radar e rapidamente apareceram vários sistemas e configurações: o Pinetree Line, [1] feito pelos Estados Unidos no início de 1950 e se tratava de uma rede de estações de radar, agia como um sistema de detecção antecipado contra ataques aéreos soviéticos, porém, foi desativado em 1980, [8] o DEW Line, [1] composto por 60 radares distribuídos ao longo de 4800km do noroeste do Alasca até a ilha de Baffin, utilizados pelos Estados Unidos e Canadá, verificava aproximação de aeronaves e misseis balísticos da União Soviética, [9] o Ballistic Missile Early Warning System, [1] localizado na Inglaterra com o mesmo propósito da DEW Line (Distant Early Warning Line), [10] também, o Doppler e o radar Bistastic, [1] o qual possuía o transmissor e o receptor separados. [11] 
No Brasil, a primeira pesquisa sobre o assunto se data em 1977 e trata-se de um Radar Meteorológico no estado de São Paulo. [3]
3 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
As ondas eletromagnéticas foram descritas matematicamente pelo físico escocês James Clerk Maxwell no século XIX. Ele se baseou nas equações dos cientistas: Coulomb, Ampere, Gauss e Faraday, dando a elas uma nova visão e formando um conjunto de quatro equações que demonstram a interação entre o campo elétrico e campo magnético e suas relações com a voltagem e a corrente elétrica. Estas equações passaram a ser conhecidas como equações de Maxwell e são a base do eletromagnetismo. Maxwell também provou que a luz é uma onda eletromagnética e que todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a velocidade da luz (c = 3.108 m/s) [12].
3.1 PROPRIEDADES DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS 
Algumas propriedades podem ser observadas em todas as ondas eletromagnéticas, independente da forma como estas ondas foram criadas, os campos elétrico e magnético são perpendiculares à direção de propagação da onda, o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético e também os campos variam sempre na mesma frequência e estão em fase. [12]
As ondas eletromagnéticas caracterizam-se pelos campos elétricos e magnéticos que se propagam na atmosfera. As ondas eletromagnéticas são representadas naturalmente por senoides, uma para cada campo possuindo então os parâmetros de amplitude, frequência, fase e comprimento de ondas. a velocidade de propagação delas é independente da fonte geradora, estando relacionada ao comprimento de onda (λ) e a frequência (f) por v= λ.f. [13]
Observe na figura 1 o comportamento dos campos elétrico e magnético nestas ondas:
Figura 1 - Campo Elétrico
Fonte: [12]
A figura 1 mostra a direção do campo magnético, do campo elétrico e da propagação da onda eletromagnética. Enquanto o campo magnético (B) se propaga na direção z, o campo elétrico (E) se propaga na direção y. Já a onda segue na direção x todas perpendiculares entre si. 
As ondas eletromagnéticas, assim como todas as ondas, são caracterizadas por três grandezas, sendo elas, o período, que é o tempo que a onda leva para percorrer um ciclo, a frequência, sendo o número de ciclos por unidade de tempo, é a unidade de medida conhecida como Hertz, que corresponde a um ciclo por segundo e por último, fase, que representa o avanço ou atraso da onda em relação ao ponto de origem. [12]
3.2 TIPOS DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
   Existem 7 tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama. O que determina a sua classificação é a frequência e a oscilação com que as ondas são emitidas e também o seu comprimento, quanto mais alta a frequência, menor o comprimento da onda e assim inversamente proporcional. [14]
A figura 2 demonstra o espectro eletromagnético, pode-se observar o comprimento de cada onda e sua localização em relação a luz visível:
Figura 2 - Espectro eletromagnético
Fonte: [15]
3.2.1 Ondas De Rádio
      As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas que se propagam de forma similar às ondas formadas na superfície da água quando uma gota cai sobre ela, mas, diferentemente das ondas mecânicas, estas ocorrem no vácuo. 
   Ondas de rádio são usadas para comunicação entre dois pontos não conectados fisicamente. Quando as ondas são captadas, uma pequena força eletromotriz é induzida no circuito da antena receptora devido à variação do campo magnético. A força eletromotriz é, então, amplificada e as informações originais, contidas nas ondas de rádio, são recuperadas e apresentadas de uma maneira que possa ser entendida, como na forma de som, em um alto-falante, de imagem, em uma tela de TV, ou de página impressa, no caso dos antigos teletipos.
Foi o físico Heinrich Hertz que produziu as primeiras ondas de rádio em 1887, mas seu uso em comunicações a longa distância só foi proposto pelo engenheiro eletricista italiano Guglielmo Marconi, que, entre 1894 e 1896, inventou e patenteou o telégrafo sem fio.
       Marconi transmitiu a primeira mensagem telegráfica através do Canal da Mancha em 1899 e, em dezembro de 1901, o telégrafo sem fio foi usado para uma transmissão experimental através do Atlântico: a letra s foi transmitida por código Morse da Inglaterra para o Canadá
      As ondas de rádio não são usadas apenas em transmissões radiofônicas ou em telegrafia sem fio, mas também em transmissões telefônicas, televisão, radar etc. [16]
3.2.2 Micro-Ondas
     As Micro-ondas são ondas eletromagnéticas, de alta frequência, do mesmo tipo das ondas de rádio, muito curtas, no entanto, elas não são fonte de calor, mas sim de energia, tem comprimento de onda de 1 mm a 300 mm, frequência de 109 Hz até 1011 Hz. 
      Micro-ondas, também usadas em comunicações, são geradas em válvulas eletrônicas especiais. No campo das telecomunicações, são empregadas para carregar informações de sistemas de telefonia e de televisão. Sua vantagem sobre as ondas de rádio é que, devido às altas frequências que apresentam, podem carregar mais informações, já que a quantidade de informações transmitidas é proporcional à frequência. 
     A grande desvantagem das micro-ondas é que o sinal não sofre reflexão na atmosfera e, por esse motivo, elas não podem ser captadas além da linha do horizonte. A transmissão de micro-ondas a grandes distâncias requer a construção de uma rede de antenas receptoras, posicionadas em locais altos e separadas por, no máximo, 40 km, ou o uso de satélites de comunicação que funcione como estações repetidoras. [17]
3.3 Outras ondas
O infravermelho, localizado ao lado da luz visível. A radiação infravermelha pode ser vista mediante a utilização de equipamentos, mas não a olho nu. 
A luz visível, localiza-se no centro do espectro eletromagnético. Tal como o nome indica, essa energia é visível a olho nu. 
Os raios ultravioletas localizam-se ao lado da luz visível, que é o centro do espectro eletromagnético. 
Os raios-x localizam-se logo a seguir aos raios gama na faixa do espectro eletromagnético. A radiação dos raios x são invisíveis a olho nu. 
Os raios gama ficam numa das extremidades do espectro. É o tipo de onda que tem a frequência mais alta, logo, seu comprimento é minúsculo. [14]
4 RADAR DE PULSO
O radar de pulso emite pulsos de ondas de rádio, tem apenas uma antena, é sujeito a interferências e pode fornecer distância e altitude. Será inicialmente analisado a figura 3, que diz respeito ao transmissor e ao receptor, já na figura 4, o diagrama de blocos de um radar de pulso marinho que não processa a informação do Doppler, nem usa técnicas de compressão de pulso:
Figura 3 - Transmissor e receptor
Fonte: [18]
Figura 4 - Diagrama de blocos
Fonte: [18]
O transmissor pode ser um oscilador de potência (magnetron) ou um amplificador de potência (klistron) com várias cavidades. O sincronizador ou gerador de trigger, gera uma série de pulsos com determinada frequência, que acionam o modulador em intervalos regulares. O modulador conecta e desconecta omagnetron. Em resumo, o transmissor deve ser capaz de gerar potências muito altas e em alta frequência. Esta função é executada pelo magnetron. Ele também deve ser conectado e desconectado, de modo que os pulsos sejam de uma determinada duração. Esta função é desempenhada pelo modulador de linha pulsante. Os pulsos (micro-ondas, geralmente), devem ser transmitidos em intervalos regulares de tempo. Além disso, no momento da transmissão, a varredura deve ser iniciada para que a medição dos tempos esteja correta. Esta é uma função do gerador trigger. Na figura 5 temos um exemplo de forma de ondas:
Figura 5 - Formas de ondas
Fonte: [18] 
Uma antena de guia de ondas com fenda é usada para transmissão e recepção. O duplexador, cuja missão é isolar o transmissor do receptáculo, é formado por seções de guia de onda e um circulador, que desconecta o receptor durante a transmissão, para que não seja danificado. Uma vez que o pulso tenha sido transmitido, o duplexador conecta a antena para o receptor. 
O receptor de um radar de pulso é geralmente super-heteródino. O amplificador de sinal deve ser de baixo nível de ruído (paramétrico, maser, ou com MOSFET), embora em algumas aplicações não é utilizado, pois torna o equipamento excessivamente caro. 
O misturador (que geralmente é balanceado), converte o sinal em outro de menor frequência (30 a 60 MHz), que é amplificado no amplificador IF (filtro adaptado). Deve haver um circuito de controle automático de frequência (CAF) que faça com que esta frequência (sinal) seja constante. 
Depois que o sinal foi amplificado, ele é demodulado no detector de envelope (circuito composto com diodos e resistores), obtendo o sinal de vídeo, que amplificado (no amplificador de vídeo), é aplicado ao cátodo do CRT (tubo de raios catódicos, mesma tecnologia das televisões de tubo antigas). Lembre-se que o conjunto "demodulador + amplificador de vídeo" Pode ser considerado como um detector de envelope. Os pulsos de marcas de distância, marca do arco e marca de azimute, facilitam a estimação ou medições do radar. 
Quando a apresentação é em cores, análoga à de uma televisão, um conversor XY (longitude e latitude) é usado; as cores permitem discernir os ecos de diferentes amplitudes. Às vezes, um vídeo-processador CFAR (Taxa Constante de Alarme Fixo) adaptativo é usado, o que permite a detecção em condições desfavoráveis. 
O sincronismo é fornecido por um oscilador cuja frequência geralmente é governado pelo conversor de energia, sendo da ordem de 1 KHz. Esse sincronismo é o que dá o tempo entre sinal transmitido e recebido, a partir do qual a distância desejada é obtida. 
O CRT é polarizado para o corte, então durante a recepção, um pulso de polimento é aplicado à grade, que está desbloqueada, permitindo visualizar o sinal de vídeo aplicado ao cátodo. 
O feixe de elétrons do catodo é desviado do centro da tela para a borda, aplicando um sinal de dente de serra na bobina de deflexão. O centro da tela representa a antena rotativa. A varredura é sincronizada de modo que gira em conjunto com a antena, para poder medir o azimute relativo entre a nave e o objeto, como mostra a figura 6: 
Figura 6 - Sinal do feixe de elétrons
Fonte: [18]
O sincronismo é obtido com um sistema de sincronização que usa um sincro-gerador e um sincro-motor. Ele também geralmente utiliza um sistema servo que usa, um gerador síncrono, um controle do sincro-transformador, um servo amplificador e um servo-motor 
Sendo em ambos os casos, a volta do traço, mecânico (girando a bobina defletora). 
Durante cada segundo, muitas varreduras ocorrem do centro para a borda da tela, com um grande número de pulsos transmitidos no alvo, a fim de obter uma boa definição. Uma vez que a antena gira relativamente devagar, de forma que ela cubra cada setor da área explorada. Estes pulsos por alvo durante uma varredura são geralmente integrados com os quais a detecção é melhorada, o que neste caso é realizado pelo operador na tela. 
Dois circuitos anti-clutter que facilitam a tarefa de detecção são o STC e o FTC. O STC ou Controle da Sensibilidade no Tempo, é um circuito que varia o ganho em cada período, de modo que este ganho é pequeno ao transmitir o pulso e aumenta exponencialmente ao longo do período. Atua com um controle externo sobre o estágio de sinal, observe a figura 7 a seguir: 
Figura 7 - Estágio de sinal
Fonte: [18]
O circuito FTC (Constante de tempo rápida) é um circuito diferenciador que atua na etapa de vídeo, entre o demodulador e o vídeo-amplificador. Com isso, ecos fracos (como a chuva) são eliminados [18].
5 Doppler
As ondas contínuas e os radares que utilizam desse método, necessitam do efeito doppler para seu funcionamento.
5.1 Christian Doppler
Christian Doppler nasceu em 1803, no dia 29 de novembro em Salzburgo, na Áustria. Ele frequentou uma escola cristã e mais tarde partiu para o lado da astronomia e a matemática. Com 38 anos começou a trabalhar no instituto Politécnico na Checoslováquia. Logo se tornou famoso pois observou que a frequência de ondas de som e luz afetadas pelo movimento relativo da fonte e do detector (a posição de um em relação ao outro), o qual foi batizado como efeito Doppler. A figura 8 apresenta um retrato de Christian Doppler:
Figura 8 - Christian Doppler
Fonte: [19]
E com o conceito do efeito Doppler consegui-o se provar a expansão do universo, luz emitidas por galáxias distantes, entre outros.
5.2  Efeito Doppler  
O efeito Doppler foi completamente descrito pelo físico austríaco Johann Christian Doppler, em 1842. A comprovação experimental desse efeito foi feita três anos mais tarde por Buys Ballot. Para isso, Ballot realizou um curioso experimento no qual uma banda emitia diversas notas musicais em cima de uma locomotiva em movimento. Enquanto isso, um conjunto de observadores registravam as notas ouvidas de acordo com as diferentes velocidades de aproximação e de afastamento do trem. [20] Demonstração do efeito Doppler se dá na figura 9:
Figura 9 - Efeito Doppler
Fonte: [20]
Aparelhos ultrassônicos, infravermelhos e de micro-ondas. Conseguem fazer medições de distâncias. O instante para que um pulso de energia se mova até um destino e seja refletido novamente para o receptor é medido, a partir do alcance pode ser calculado. Um exemplo, ondas de ultrassom se propagam a 340 m/s enquanto a velocidade da luz e das micro-ondas são de 3x10⁸ m/s. 
Se uma matéria está em movimento, o efeito Doppler pode determinar a sua velocidade. Este efeito é a alteração na frequência das ondas refletidas provocado pelo movimento da matéria. A assimetria de frequência entre os sinais transmitidos e refletidos são utilizados para calcular a velocidade da matéria. 
5.2.1 Efeito Doppler na medicina 
O ultrassom aplicado pela primeira vez de maneira diagnostico vascular, ocorreu em 1960 por Satomura e Kaneco, aplicando o Doppler de ondas contínuas sem imagem. 
Assim analisava a velocidade da corrente sanguínea arterial ou venosa por meio da detecção do deslocamento ou modificação na frequência do feixe de ultrassom refletido pelo efeito Doppler, a começar das células vermelhas em deslocamento. O aparelho emitia um sinal sonoro audível ou uma forma de onda. 
A falta de seletividade na pesquisa dos vasos levou Frank Barber, em 1974 a associar o Doppler espectral á ecografia (imagem do ultrassom). 
Este esquema (imagem e Doppler espectral) recebeu nome de “sistema duplex”, que posteriormente foi aprimorado com prefacio do Doppler colorido, Doppler de potência. 
No sistema circulatório, a variação da velocidade do sangue. Assim com uso do efeito Doppler. Pode se diagnosticar doenças artérias e venosas situações patológicas. [21]
 De acordo com José Alexandre Mendonça, o sistema circulatório, a variação da velocidade do sangue pode traduzir situações patológicas, o que torna o uso do efeito Doppler (Dopplerfluxometria) um grande aliado para o diagnóstico das doenças arteriais e venosas. [22]
5.2.2 Ângulo de Impacto
Ângulo de impacto é o ângulo que se forma entre o vaso e o feixe de Doppler.Para que haja o efeito Doppler, de acordo com sua equação, o ângulo de impacto deve ser menor que 90 graus. [23] Observe o angulo de impacto na figura 10:
Figura 10 - Ângulo de impacto
Fonte: [23]
6 Radar de onda continua
Estes radares emitem um sinal de onda continua, esse tipo de radar pode diferenciar objetos parados de objetos que estão em movimento, através de uma análise da diferença do sinal de resposta, utilizando o efeito Doppler, os radares de onda continua podem ser utilizados também para detectar e indicar a localização do objeto, medir velocidade o seu sentido e deslocamento.
6.1 Radar de onda continua para medição de velocidade e sentido de deslocamento
O diagrama de blocos da figura 11 mostra como é o funcionamento do radar. O emissor gera uma onda eletromagnética de frequência f0 (frequência transmitida) que é transmitida por uma antena. Uma parte dessa energia irradiada é interceptada pelo objeto e é dispersada no espaço, e um pouco dessa energia espalhada vai na direção do radar, onde é capturada por uma antena receptora. [18] Se o alvo se encontrar em movimento com uma velocidade em relação ao radar, o sinal recebido encontrar-se-á deslocado nas frequências de ± frequência doppler relativamente à frequência de emissão f0 (frequência transmitida). O sinal positivo associado à frequência de Doppler ocorre quando o alvo se aproxima do radar. Se, pelo contrário, o alvo se estiver a afastar do radar teremos um sinal negativo. [24] O sinal do eco é recebido à frequência f0 (frequência transmitida) ± fd (frequência doppler) entra no radar através da antena que vai para um diodo receptor com uma parte do sinal emitido. [18] O resultado dessa multiplicação destas duas frequências corresponderá a dois sinais, sendo um o seno da soma e o outro a diferença. O detector só irá detectar o seno da diferença que corresponde a frequência Doppler. 
O amplificador Doppler é utilizado para eliminar ecos de objetos inertes e amplificar a frequência Doppler até um nível suficientemente para atuar no indicador. [24]
Figura 11 - Esquema radar de onda continua
Fonte: [18]
O isolamento que é necessário garantir entre os sinais recebido e emitidos é feito no domínio das frequências devido ao efeito de Doppler. Na prática não é possível eliminar completamente as fugas do sinal emitido, fugas essas que nem sempre são indesejáveis. Uma porção moderada do sinal emitido a entrar no receptor juntamente com o eco recebido fornece a referência necessária à detecção do desvio da frequência de Doppler. Se houvesse um isolamento perfeito então seria necessário deliberadamente introduzir no receptor uma porção do sinal emitido. [24]
7 APLICAÇões
Dentre suas aplicações, destacam-se, o controle de trafego aéreo e a previsão meteorológica.
7.1 CONTROLE DE TRÁFEGO AÉREO
O radar de vigilância de tráfego aéreo pode ser utilizado no controle de rotas aéreas, para detecção, vigilância e posicionamento de aeronaves. [25] Na aviação existem dois tipos de radares: os primários e os secundários. Os primários fazem o serviço de enviar um pulso para a atmosfera, que retorna ao bater no objeto e mostra o local em que se encontra aquela aeronave. Entretanto ele não mede dados como altitude ou elevação daquele avião. Já os radares secundários medem, para o controle de tráfego aéreo, informações como a altitude das aeronaves. Entretanto, é necessário que o avião possua um aparelho chamado transponder, que recebe e envia dados entre torre de comando e aeronave. Sem ele, a aeronave simplesmente não é detectada pelo radar. [26] A figura 12 apresenta um exemplo de radar de controle de tráfego aéreo:
Figura 12 - Radar de controle de tráfego aéreo
Fonte: [25]
7.2 RADAR METEOROLÓGICO
Os radares meteorológicos são ferramentas essenciais para a previsão de chuva de curtíssimo prazo, este tipo de radar pode ser aliado a outros tipos de dados, como detecção de descargas elétricas, pluviômetros automáticos, estações totais robotizadas, estações hidrológicas e telemétricas entre outros, com o objetivo de compor uma base completa e diversa que, cujo cruzamento com as áreas de risco mapeadas, será a base fundamental para o envio de alertas de desastres naturais. [27] A figura 13 demonstra um radar meteorológico:
Figura 13 - Radar meteorológico
Fonte: [28]
8 Conclusão
Os radares, foram de grande importância em todos esses anos, suas tecnologias possibilitaram até mesmo a invenção do forno micro-ondas, no caso do uso militar, foi de grande importância na luta contra a Alemanha nazista, seus meios de detecção são utilizados até hoje, podendo alertar colisões de objetos vindos do espaço, são um meio de precaução contra possíveis ataques militares e, em meios civis, utilizados pela polícia para controle de velocidade, pelos cientistas para observação e previsão meteorológica, para fins de estudo, graças a plataformas pré-programadas que ajudam a criar e entender seu funcionamento, introduz também outros conceitos a fim de conhecimento, como por exemplo, o eletromagnetismo e suas ondas, anteriormente apresentadas.
6
Referências
[1] Massambi, Oswaldo. Princípios do radar. USP. São Paulo. Disponível em: http://dca.iag.usp.br/material/omassamb/radar-old/PRINCIPIOS%20DO%20RADAR%20-%20DCA%20-%20%20IAG%20-%202007.pdf. Acesso em: 28 mai. 2019.
[2] Miranda, Juliana. Teoria de Maxwell. Grupo Escolar. Disponível em: https://www.grupoescolar.com/pesquisa/teoria-de-maxwell.html. Acesso em: 10 jun. 2019.
[3]. A origem do radar. A origem das coisas. Disponível em: http://origemdascoisas.com/a-origem-do-radar/. Acesso em: 28 mai. 2019.
[4] Mazzucca, Luiz. Conhecendo a válvula Magnetron. LinkedIn. 2016. Disponível em: https://www.linkedin.com/pulse/conhecendo-válvula-magnetron-luiz-mazzucca. Acesso em: 28 mai. 2019.
[5] Reilly jr, Edwin. Albert W. Hull. Edison Tech Center. Disponível em: https://edisontechcenter.org/Hull.html. Acesso em: 29 mai. 2019.
[6] Folha de São Paulo. São Paulo, agosto, ano 1989, 27 ago. 1989. Política.
[7] Galati, Gaspare. 100 Years of Radar. Rome: Aracne, 2015. 399 p.
[8] Forsyth, Bruce. The pinetree line. Canadian Military History. Disponível em: https://militarybruce.com/abandoned-canadian-military-bases/pinetree-line/. Acesso em: 30 mai. 2019.
[9] Rafferty, John P. Distant Early Warning Line. Britannica. Disponível em: https://www.britannica.com/technology/Distant-Early-Warning-Line. Acesso em: 30 mai. 2019.
[10] Raymond, John W. Jay et al. Ballistic Missile Early Warning System. Air Force Space Command. 2017. Disponível em: https://www.afspc.af.mil/About-Us/Fact-Sheets/Display/Article/1126401/ballistic-missile-early-warning-system/. Acesso em: 30 mai. 2019.
[11] Wolf, Christian. Bistatic radar sets. Radar Tutorial. Disponível em: http://www.radartutorial.eu/05.bistatic/bs04.en.html. Acesso em: 10 jun. 2019.
[12] TEIXEIRA, Mariane Mendes. Ondas Eletromagnéticas. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm. Acesso em: 15 mai. 2019.
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