LD-5 HF radioamador QRP Transceiver

O LD-5 , feito nos EUA, pelo LNR Precision Inc. É uma incrível little 5 banda de SSB / CW de rádio amador QRP Transceiver que é pequeno e leve o suficiente para caber em praticamente qualquer mochila. Isso o torna um dos mais plataformas HF portáteis SSB multi-banda atualmente no mercado. Não é só a LD-5 de tamanho pequeno a 4.724 "LX 3.937" W x 1.957 "H, é também muito leve, pesando apenas 1,19 libras (sem microfone, antena, ou bateria).

 

O LD-5 abrange os seguintes HF de rádio amadorbandas: 40m, 30m, 20m, 17m, e 15m. Uma das características do LD-5 Eu realmente gostei é a forma como cada uma das 5 bandas tem o seu próprio VFO dupla independente. Isso realmente vem a calhar quando mudança e para trás entre bandas / frequências e realmente acelerou operações para mim em comparação com outras plataformas QRP que tenho usado. Eu encontrei o receptor a ser excepcionalmente sensível e capaz de pegar o mais fraco dos sinais.

Existem algumas características que você normalmente não iria encontrar na maioria das plataformas de HF QRP que o LD-5 tem, como CW / SSB VOX, redutor de ruídos, filtro de corte, redução de ruído, PRF / ATT (Pre Amp / atenuador) e mesmo compressão de voz.Baseado em meus testes, eu encontrei todos esses recursos extremamente eficaz em melhorar a minha capacidade de ouvir e ser ouvido por outros presuntos. Estou convencido de que vários dos contactos que fiz não teria sido possível se eu não utilizar os vários recursos de filtragem, redução de ruído e compressão de voz que são incorporadas a esse incrível pequeno rádio. Tanto quanto eu sei, o LD-5 é a única banda de 5 QRP SSB HF rádio amador com todas estas características que é vendido novo por menos de $ 600.

O LD-5 é capaz de muito mais do que apenas SSB e CW. Ele também é capaz de vários modos digitais como PSK, RTTY, SSTV, e APRS mesmo HF quando usado com o bom TNC / modem e computador com placa de som. O sistema de menu contém cerca de duas dezenas de configurações que permitem personalizar a LD-5 que atendam às suas necessidades e preferências específicas. Felizmente, também há 13 botões e 2 botões noLD-5 que permitem manipular muitos recursos sem mergulhar no sistema de menu. O botão de ajuste também tem uma boa sensação robusta e movimento suave durante o ajuste. I especialmente se o contraste do display brilhante e alta com a poupança de sua função de desligamento automático para a luz de fundo.

Você pode não perceber isso quando olhar para ele, mas o LD-5 é realmente um SDR (Software Defined Radio) com uma plataforma de software que foi criado exclusivamente para o LD-5 . Ele usa apenas um driver Kenwood para uma rápida conectividade do sistema CAT. Na apresentação deste artigo, eu incluir um diagrama que LNR compartilhou comigo que ilustra como funciona esse sistema. Quando perguntei LNR para obter mais detalhes sobre este ser um SDR, eles rapidamente me deu a seguinte resposta muito detalhada:

"Ele combina um poderoso baixo esquemática ruído interno de um DSP e um algoritmo especial e diferenciado é aplicado para processamento IQ dos canais com supressão de fase do canal de banda colateral indesejado. Equilibrar ADC e DAC dá redução de ruído adicional e o receptor pode lidar com sinais de interferência que são 100 dB mais forte do que o sinal desejado a uma separação de 10 kHz, e tem cerca de 130 dB mais forte em 50 separação kHz. Como o receptor e transmissor estão usando o mesmo canal DSP, não há diferença entre o desempenho do receptor e do desempenho do transmissor. Assim, não há um bairro limpo sobre as faixas. Na fase de desenvolvimento, as nossas intenções foram motivados pelo ruído de banda lateral TX dos fabricantes SDR existentes, de modo que o nosso objectivo era, para igualar totalmente o nosso transmissor para ter um desempenho de ruído que é compatível com os melhores receptores modernos, ou mesmo melhor.Depois de um ano árduo de desenvolvimento, pensamos que conseguiu. "

Uma grande variedade de portas de entrada e saída permitem que você personalize amplamente a maneira como você usa o LD-5 . Estes incluem tomadas para: linha de in / out, telefone (fones de ouvido / alto-falante), mic in,-chave (CW pás-chave ou iâmbicos retas), PTT, conector de antena BNC, entrada de energia DC 12 volts, e até mesmo um USB / CAT porta. A porta USB embutida é outra destacam recurso no LD-cinco . Não somente a porta USB permitem que você atualizar o firmware rádios, mas também irá permitir que a interface do LD-5 rádio com o seu computador, o que permite a utilização de programas de software de rádio amador / PC Mac como N1MM, MixW, Fldigi, e mais.

Durante o meu teste de campo do LD-5 , eu trouxe ao longo de uma estrada viagem cima e para baixo da costa da Califórnia, Oregon, e Washington. Quando parou o tempo suficiente, gostaria de configurar a 40m / 30m / 20m 65 'QRP End Fed antena EFT-MTR feita porLNR . Em uma ocasião, eu tive a sorte de ficar no segundo andar de uma cama e pequeno-almoço situado em uma colina. Isso me permitiu armar o 65 'EFT-MTR End Fed antena para fora da janela e para baixo do teto em um pouco de uma configuração sloper, que trabalhou muito bem com o LD-5 .

Durante paradas mais curtas em várias praias e parques estaduais ao longo da costa, eu configurar o LD-5 com os meus "Maravilha Wand" e antenas "Miracle Whip", que configura em segundos, embala-se pequeno o suficiente para a maioria das mochilas, e doesn ' t necessita de quaisquer mastros, cordas, tripés, grampos ou fios longos. Ambos são todas banda 52 "antenas telescópica chicote verticais com um seletor embutido para sintonizar cada banda. Estas antenas trabalhar bastante boa com a LD-5 e eu tenho sido capaz de fazer contato com os presuntos que estavam dentro de um par cem milhas de distância, enquanto a usá-los.

Durante uma outra viagem, eu usei o mesmo 65 'End Fed EFT-MTR de LNR em uma configuração sloper com um 22' mastro de fibra de vidro dobrável ao acampar em uma praia perto de Santa Cruz, CA. Com essa configuração específica, eu fiz contactos em SSB 20m e 40m de 573 milhas em Oregon, 676 milhas no Estado de Washington, 202 milhas em Nevada, 657 milhas em Idaho, e 860 milhas em Montana. Com cada um desses contatos, eu só estava usando 4 Watts de potência de saída RF.

Um par de meus mais distância contatos SSB usando o LD-5 incluiu vários contatos diferentes que eram 1.352 milhas de distância em Kansas em 20 metros, enquanto usando apenas 5 watts. Meu contato maior distância com o LD-5 até agora foi um contato 2.349 milhas sobre a faixa de 15 metros feita para Nova York, novamente com apenas 5 watts de potência de saída. A antena I utilizado para fazer esses contatos é o meu Carolina Windom 40 fora do centro de dipolo alimentado, que é de até cerca de 30 pés algo fora do chão em uma configuração de V invertido.

O LD-5 é conhecido por ser capaz de fazer muito contatos de longo alcance do que eu fiz com ele até agora. Por exemplo, o meu contacto no LNR Precision Inc. informou-me que durante a realização de uma demonstração do LD-5 no Huntsville, AL hamfest este ano, um cliente entrou em contato com um operador companheiro presunto localizado na Ilha de Rodrigues, no Oceano Índico durante o uso uma extremidade alimentados antena 20 metros simples orientada verticalmente, que é feita por LNR . Isso é um impressionante 10.330 milhas! Não demasiado gasto para um rádio de 5 watts a pode caber dentro da caixa de almoço de um miúdo.

Tanto quanto o desempenho do microfone incluído está em causa, eu acho que funciona muito bem. Ela produz áudio limpo e claro, sem qualquer perceptível sobre a modulação, mesmo quando se fala bastante alto para ele. Um pequeno alto-falante está embutido no painel do lado direito do rádio. O alto-falante produz áudio decentemente limpo, mas é um pouco sobre o lado fraco quando se trata de volume de saída de áudio, especialmente quando há ruídos de fundo, como o ruído da estrada, vento ou ondas que quebram em uma praia nas proximidades. Se você estiver em um local calmo e agradável, o alto-falante funciona muito bem, mas se houver qualquer ruído de fundo, eu recomendo usar fones de ouvido ou um alto-falante amplificado externo.

Mesmo que o microfone incluído funciona muito bem, na minha opinião, não é o mais adequado para este rádio. Considerando este rádio é projetado para ser compacto para uso portátil, como mochila, eu acho estranho para incluir um microfone, que ocupa quase a mesma quantidade de espaço como a própria rádio quando embalado. Felizmente, o microfone incluído pode ser desligado e substituído por qualquer tipo de microfone que você prefere usar. Estou pensando em modificar um microfone mini alto-falante HT MFJ-285 para trabalhar com o LD-5 . Estes pequenos barato HT mic são aproximadamente 1/4 do tamanho do microfone incluído e poderia ser mais adequado para mochileiros QRP com espaço limitado em suas embalagens.

Um cabo de alimentação e cabo com extremidades desencapadas também está incluído para você se conectar à bateria ou fonte de alimentação de sua escolha. O LD-5 é projetado para ser alimentado a partir de 10,5 volts para 15 volts de corrente contínua.Aconteceu de eu ter 2 baterias de 12 volts bastante compacto na mão. Um deles é um SLA (ácido-chumbo selada), o outro é um lipo (Lithium Polymer). O LD-5 funcionou perfeitamente com ambos os tipos de baterias. Se você está pensando em levar este rádio em torno de uma mochila, eu recomendo ir com uma bateria pequena 12v de lítio, uma vez que pesam cerca de 1/3 do peso quando comparado a uma bateria de SLA de potência comparável.Você também pode querer considerar um pequeno painel solar dobrável leve para que possa manter a sua bateria culminou quando operando a partir do ar livre.

Eu tive a sorte de ter um pequeno espuma à prova de água caso difícil acolchoada de reposição que não é muito maior que o LD-5 . Havia apenas espaço suficiente no caso de também empinar em uma bateria de lítio, cabo de alimentação, mini chave simples, fones de ouvido, contrapeso, pequeno diário, mini lápis e uma cópia impressa do plano de banda ARRL para uma boa medida. Isso me permitiu embalar o LD-5 em mochila e pegar a trilha sem se preocupar com isso se bateu contra a minha outra engrenagem. Casos de protetores como este são, na minha opinião uma necessidade e pode ser facilmente encontrado em uma ampla variedade de lojas locais e online.

Um dos muito bons toques finais sobre a LD-5 não é de alta tecnologia em tudo. É o pequeno desdobrável pernas que lhe permitem sustentar convenientemente o rádio em um ângulo de visão muito mais confortável. Então, muitas rádios QRP e kits lá fora, apenas não vêm com um stand / pé e ele realmente pode dificultar a sua capacidade de usar o rádio. Para mim, esse recurso simples é a cereja no topo do bolo para a rádio, tornando-se um verdadeiro prazer de usar.

Eu tenho usado várias plataformas diferentes HF portátil QRP agora e até construiu alguns eu mesmo. Fora de todos eles, o LD-5 da LNR é de longe o meu favorito. Eu achei a sua capacidade de filtrar o ruído e escolher esses sinais fracos muito impressionante. Ele tem toneladas de grandes recursos, Rápido de configurar, fácil de operar, confiável e muito divertido. Seu tamanho compacto e construção leve torná-lo um rádio ideal para operações portáteis, como acampar ou mochila. Posso dizer que LNR tem grande orgulho no seu trabalho com base na qualidade de construção de seus produtos, bem como a sua disponibilidade pessoal para ajudá-lo feliz com quaisquer dúvidas ou problemas que você pode possivelmente encontrar. Eu recomendo esta opção para quem está interessado em operar QRP portátil em grande ao ar livre sem quebrar o banco.

ISS TALKTO TIM

 

Tim Peake emitiu recentemente o desafio para as escolas e outras organizações para 'fazer essa chamada' para ele no espaço, usando o rádio amador a bordo da ISS. Mas o que é isso de rádio amador, e como ele funciona?

Radioamador é o serviço de rádio mais antigo do mundo, existente antes de quaisquer regulamentos globais existiu, e é definido como um "Serviço de Telecomunicações" pelaUnião Internacional de Telecomunicações (UIT).

A ITU é uma agência da Organização das Nações Unidas, e é responsável por alocar globalmente espectro e satélite órbitas de frequência de rádio para todos os usos diferentes do espectro, tais como FM / Rádio Digital, os sinais de GPS, sinais de relógio de rádio, redes sem fio, pesquisa e salvamento, ... na verdade, tudo que usa a parte de rádio do espectro electromagnético. Os ITU alocou freqüências específicas de utilização de rádio amador, para permitir que qualquer pessoa que queira saber mais sobre os usos e técnicas de rádio para fazê-lo, de uma forma não-comercial.

Este ethos "auto-aprendizagem" é fundamental para o rádio amador e muitos radioamadores têm contribuído para o desenvolvimento tecnológico da indústria de telecomunicações em suas carreiras através do seu interesse em rádio amador. Você sabia, por exemplo, em 1961, apenas quatro anos após o lançamento do primeiro satélite do mundo, o Sputnik 1, Radioamadores construído e arranjado o lançamento da primeira nave espacial privada / não-governamental - OSCAR-1.

Qualquer pessoa pode ouvir estas transmissões, apenas ajustar um receptor para as frequências certas, mas, a fim de ser capaz de transmitir e falar sobre as ondas de rádio, você tem que ter uma licença de rádio amador e ser atribuído um sinal de chamada , o seu identificador único que permite que os outros saibam quem você é. No Reino Unido, é Ofcom, a autoridade independente regulador e concorrência para as indústrias de comunicações do Reino Unido que faz isso.

Samantha Cristoforetti IZ0UDF usando a estação de rádio amador no módulo ISS Columbus.

Tim recebeu treinamento no rádio amador como parte de seu programa de formação geral, enquanto nos Estados Unidos e passou seus exames lá. Ele foi atribuído o sinal de chamada KG5BVI pela FCC (Federal Communications Commission), o equivalente norte-americano de Ofcom. Isto permite usar a Tm para NA1SS sinal de chamada, o da própria ISS. No entanto, Ofcom também emitiu o indicativo GB1SS para todos os astronautas britânicos que viajam para a ISS e que desejam falar com as escolas na Terra.

As escolas que estão selecionados para falar com Tim usando o rádio amador vai usar o equipamento que é fornecido pela AMSAT-UK (o grupo de radioamadores do Reino Unido que têm um interesse especial em comunicações por satélite ea equipa ARISS UK Operations). Um satélite cheio de Radioamador estação será configurado nas escolas e irá transmitir e receber sinais de rádio de / para o ISS. Um sistema de antena especial que é capaz de rastrear o caminho da ISS através do céu, vai garantir que os sinais de rádio são apontados para a ISS em todos os momentos para o melhor sucesso transmissão e recepção.

A bordo da ISS, existem duas estações de rádio amador, um na Seção Operacional US da estação e um na Seção Operacional russo da estação.Tim estará usando o equipamento na seção dos Estados Unidos, que está localizado dentro do módulo Columbus da Agência Espacial Europeia. Este consiste de um transceptor portátil Ericsson VHF (ou seja, um transmissor e receptor) para as operações de voz (veja a imagem à direita para Tim receber a sua formação neste equipamento) e recentemente foi agravado por um sistema de vídeo ( "HAMVideo") que permite que um capacidade de downlink de vídeo a partir do ISS. É possível que as escolas que são selecionados para sediar um contato com Tim também receberá dele, ao mesmo tempo usando este sistema.

Escolas e outras organizações podem agora aplicar para sediar um dos links de rádio amador agendadas que Tim vai fazer, enquanto a bordo da ISS. As organizações escolas selecionadas / sediará um link-up direto com a ISS durante uma de dois dias, oficina STEM do espaço. ARISS UK irá fornecer e montar todo o equipamento de rádio necessário (por exemplo, órbita terra antenas de localização por satélite baixos e rádios) para estabelecer uma ligação de rádio totalmente funcional, direto com a ISS a partir de suas próprias instalações. Em uma janela de dez minutos quando a ISS estará sobre o Reino Unido, um contato de rádio amador será estabelecido com Tim, e os alunos serão capazes de lhe fazer perguntas sobre sua vida e trabalho a bordo da ISS.

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Como fuciona os Radares

Os radares que detectam excesso de velocidade de veículos são certamente os mais conhecidos dos leitores. No entanto, os radares são empregados numa grande quantidade de aplicações práticas importantes como no controle do tráfego aéreo, na detecção de tempestades e com finalidade bélicas detectando inimigos. Como funciona o radar e de que modo eles podem ser usados nas aplicações que citamos é a finalidade deste artigo.

A ideia de se detectar objetos à distância pela reflexão de ondas não pode ser considerada coisa exclusiva do homem. A natureza, muito tempo antes de existirmos, já havia "equipado" diversas criaturas com este sistema, cuja eficiência talvez tenha sido o principal motivo de sua cópia pelo homem.

Mas, sem dúvida a criatura que mais chama a atenção pela utilização desse sistema, e que pode ser analisado como principal inspirador dos modernos sistemas de Radar, é o morcego. É justamente deste animal que partimos nas nossas explicações pois entendendo o comportamento desta pequena criatura poderemos, com muita facilidade, chegar aos princípios de funcionamento usados nos modernos sistemas de detecção a distância, conhecidos como Radares.

O MORCEGO

O que o morcego possui na verdade é um sistema de Sonar, pois em lugar de rádio ele usa ondas sonoras (O R de radio é substituído por S de som).

Estes pequenos animais podem voar na mais completa escuridão, sem colidir com qualquer obstáculo, mesmo os de menores dimensões e em movimento, utilizando um sofisticado sistema de emissor e detector cujo princípio de funcionamento explicamos a seguir.

Os morcegos emitem "gritos" de elevadíssima frequência, acima dos 40 kHz os quais, pelo seu comprimento de onda, podem refletir com facilidade nos menores objetos que estejam no seu caminho.

Para que o leitor tenha uma idéia do que representam estes 40 kHz basta dizer que a faixa de audição de uma pessoa normal se estende apenas dos 15 aos 15 000 Hz aproximadamente. Algumas espécies de morcegos chegam a emitir "gritos" de frequências que se aproximam dos 100 kHz.

 

O sistema de audição dos morcegos não se caracteriza somente pela capacidade de ouvir sons nestas frequências elevadíssimas, mas também pela sua sensibilidade e diretividade, podendo captar ecos fraquíssimos e imediatamente perceber a direção de onde eles procedem, conforme mostra a figura 2.

 

Com os gritos sucessivos, o morcego vai varrendo o ambiente em que está, recebendo informações sobre tudo que está à sua frente, formando assim uma "imagem" baseada em ecos desse ambiente, conforme mostra a figura 3.

 

É até hoje intrigante o fato de que milhares e até milhões de morcegos podem viver na mesma caverna, voar em bandos, e seus sistemas de orientação não se interferem. Pesquisas têm sido feitas no sentido de se descobrir como eles fazem isso, pois a descoberta do processo certamente viria ajudar no desenvolvimento de técnicas novas para os sistemas de Radar que usamos hoje em aeronaves e em aplicações militares.

O tamanho mínimo do objeto que pode ser detectado por um eco é dado pelo seu tamanho. Se o objeto for muito menor que o comprimento de onda do som usado, até uns 10% desse comprimento, a reflexão já não ocorre e não há éco para ser percebido, como mostra a figura 4.

 

O comprimento da onda de um som ou onda de rádio depende tanto de sua frequência como de sua velocidade.

Se um som tiver uma frequência de 3 400 Hz, por exemplo e se propagar com uma velocidade de 340 metros por segundo, isso significa que em 1 segundo terão sido produzidas 3 400 "ondas" ou ciclos completos e que terão percorrido uma distância de 340 metros.

É fácil perceber então que, se distribuirmos estas 3 400 "ondas" em 340 metros, cada uma ocupara um espaço de 10 cm.

Dizemos então que o comprimento de onda correspondente a um som de 3 400 Hz é de 10 cm.

Basta dividir a velocidade de propagação de uma onda pela sua frequência para que tenhamos o comprimento de onda:

L = V/f

Onde: L = comprimento de onda (metros)

V = velocidade de propagação (metros por segundo)

f = frequência (hertz)

Quanto maior for a frequência, menor será o comprimento de onda.

Levando em conta este fato, podemos perceber então porque os morcegos tem a necessidade de emitir sons tão agudos. Quanto mais alta for a frequência deste grito, menores serão os objetos que ele pode detectar.

Soltando morcegos em jaulas com obstáculos formados por grades de metal, conforme mostra a figura 5, pesquisadores americanos demonstraram que o objeto mínimo que o morcego pode perceber tem uma dimensão da ordem de 1/10 do comprimento de onda do som que ele emite, como mostrado na figura 5.

 

Com objetos abaixo dessas dimensões o sistema de orientação não "funciona" e as colisões se tornam mais frequentes.

Supondo uma frequência de 34 000 Hz (34 kHz), temos um comprimento de onda de 1 cm. Como 1/10 desse valor corresponde ao objeto mínimo que pode ser detectado, vemos que suas dimensões estão em torno de 1 mm.

Pequenos insetos, galhos de árvores e mesmo ramos finos, fios, etc. podem ser detectados com facilidade por um morcego que emprega esta frequência.

Enfim, o Sonar usado pelos morcegos consiste num sistema de orientação que possibilita a detecção de objetos pelo reflexo de ondas sonoras de altíssima frequência (ultra-sons).

O próprio morcego se encarrega de emitir esta onda de alta frequência sonora na forma de gritos ultra-sônicos e receber seu eco pelo seu aguçado sistema de audição.

Sistema semelhante de Sonar é utilizado em embarcações, como mostra a figura 6. Este sistema pode tanto indicar a profundidade do local em que o barco está pelo tempo que o som demora para ir até o fundo e voltar, como também pode indicar a presença de cardumes de peixes.

 

As modernas embarcações de pesca localizam os peixes através de sistemas como este.

Em muitos ambientes podem ser usados sistemas de detecção de intrusos (alarmes) com o mesmo princípio de funcionamento, conforme mostra a figura 7.

 

O ultra-som está acima da capacidade de percepção de nosso ouvido, mas pode refletir em qualquer objeto que se encontra em seu caminho, desde que tenha dimensões mínimas para isso. O eco produzido pode ser detectado por sensíveis circuitos eletrônicos e com isso disparar alarmes.

Uma aplicação industrial interessante do sonar por ultra-sons é na detecção de falhas de peças de metal. Um sinal de altíssima frequência é aplicado a uma peça, ocorrendo a produção de ecos se existirem falhas, como por exemplo rachaduras, bolhas de ar, etc. conforme mostra a figura 8.

 

A HISTÓRIA DO RADAR

A história do Radar está ligada à própria história da eletrônica, a partir do momento em que foram descobertas as ondas de rádio.

Se fizermos uma corrente ir e voltar rapidamente por um fio, haverá a produção de campos elétricos e magnéticos que alternando-se se propagarão pelo espaço na forma de uma onda eletromagnética.

Quanto mais rápido for o movimento da corrente, ou seja, sua frequência, menores serão os comprimentos das ondas produzidas.

Estas ondas se propagam no vácuo e em outros meios com enorme velocidade. Sua velocidade no vácuo é da ordem de 300 000 quilômetros por segundo.

Estas ondas, como as de som também podem refletir em objetos e é esta possibilidade que nos leva ao Radar.

É claro que, neste caso a velocidade de propagação sendo enorme, precisamos de frequências muito altas para obter comprimentos de onda suficientemente pequenos para detectar objetos comuns.

Se empregássemos uns 30 000 Hz, como no caso de um sonar, teríamos um comprimento de onda de 10 000 metros e isso dividido por 10 nos levaria a capacidade de detectar objetos cujas dimensões fossem no mínimo de 1 quilometro!

Na prática, as ondas devem ter frequências de pelo menos 300 MHz, o que nos leva a possibilidade de detectar objetos com dimensões mínimas da ordem de 10 cm. Frequências muito mais elevadas são entretanto empregadas pela maioria dos sistemas de Radar.

Mas, de onde vem o Radar?

O próprio Heirich Hertz, que descobriu as ondas de rádio sugeriu que elas poderiam ser usadas na detecção de objetos à distância.

Em seus experimentos ele havia verificado que as ondas de alta frequência produzidas em seu laboratório, numa frequência equivalente aos 500 MHz, refletiam em diversos tipos de objetos.

Sua "onda" tinha um comprimento da ordem de 60 cm mas isso foi suficiente para se ter a detecção experimental desse fenômeno de reflexão e verificação de sua possibilidade de uso.

Em 1903, um pesquisador dinamarquês chamado Christian Hueslmeyer fez experiências com a detecção de ondas de rádio que eram refletidas por grandes objetos, no caso, navios.

Marconi já dizia, na mesma época, que as ondas de rádio poderiam ser um dia usadas no auxílio à navegação mal suspeitando de que algum tempo depois elas seriam indispensáveis.

O grande problema inicial com que se defrontaram os projetistas dos primeiros Radares foi a produção de ondas com grande potência e a detecção de ecos muito fracos.

O primeiro desenvolvimento real que levou ao radar como conhecemos hoje foi devido ao trabalho de dois pesquisadores americanos: Gregory Bret e Merle Tuve que estavam preocupados em estudar a estrutura da alta atmosfera da terra incluindo a propagação de ondas de rádio e a detecção de tempestades.

Estes cientistas desenvolveram um método para enviar um pulso de curta duração de ondas de rádio a partir de um transmissor e depois receber um eventual éco.

Estudando o eco eles pensavam que poderiam detectar tempestades, determinar a distâncias em que se encontravam as altas camadas da atmosfera onde os sinais refletiam e muitas outras coisas.

Podemos perceber que, o que estes cientistas haviam desenvolvido já era um verdadeiro sistema de Radar: produzir ondas de rádio e emiti-las, esperando por um eco.

No entanto, por simples que pareça, as dificuldades técnicos para a época eram muitas e ainda são para os leitores que acham que seria muito simples montar um "Radar caseiro" com componentes comuns, mesmo levando em conta os avanços da eletrônica em termos de disponibilidade de componentes.

O primeiro problema a ser considerado é o referente a intensidade dos sinais ou potência das ondas que deveriam ser emitidas.

Conforme já explicamos, o comprimento de onda deve ser o menor possível, dentro de certos limites, o que implica em frequências muito altas, para podermos detectar objetos pequenos.

Por outro lado, a potência também precisa ser muito alta, para que seja possível ter num objeto pequeno, ou que esteja muito longe a reflexão de uma boa quantidade de energia, o suficiente para poder ser detectada pelo receptor.

Em suma, quanto maior a potência mais éco teremos e mais fácil será detectar um objeto, por mais longe e menor que esteja.

Nas fases iniciais do desenvolvimento do Radar não haviam dispositivos capazes de produzir ondas de rádio nas frequências desejadas, com potências razoáveis.

Hertz usava faíscas elétricas geradas por bobinas as quais produziam ondas em grande quantidade mas de forma descontrolada.

As válvulas termiônicas comuns ainda não estavam suficientemente desenvolvidas e mesmo que estivessem ainda enfrentavam sérias dificuldades para a produção de ondas em frequências muito elevadas.

O primeiro dispositivo prático capaz de produzir sinais de altas frequências para aplicações num Radar foi a válvula Magnetron, criada em 1921.

 

 Numa válvula comum, os elétrons percorrem um caminho praticamente reto entre o catodo e o anodo, sendo controlados em sua quantidade por uma grade. Aplicando na grade um sinal, ele pode controlar o fluxo de elétrons e assim a intensidade da corrente que circula pela válvula. Este é o princípio de funcionamento da válvula triodo que até hoje pode ser observada em alguns transmissores e equipamentos mais antigos.

Numa válvula Magnetron, um feixe de elétrons espirala-se acompanhando as linhas de força do campo magnético de um imã. O movimento desses elétrons gera sinais de altíssima frequência que podem ser retirados da válvula e aplicados a uma antena. Estes sinais podem ser emitidos para uso no Radar ou podem até ser aplicados em alimentos para cozinhá-los como ocorre nos fornos modernos de micro-ondas. Na figura 10 temos um exemplo de aplicação num detector de radar.

 

As micro-ondas geradas pelas primeiras válvulas magnetron entretanto, não tinham inicialmente muita potência, alguns milésimos de watt apenas, mas mesmo assim os primeiros radares que usavam este tipo de componente eram capazes de detectar aviões a 70 quilômetros de distância.

Para que o leitor tenha uma idéia do que representam as ondas de alguns centímetros usadas nos primeiros radares, na figura 6 damos a distribuição do espectro eletromagnético.

Esta distribuição por frequência mostra que as ondas de rádio têm usos bem definidos, justamente para que não ocorram problemas de interferências.

No extremo inferior da faixa temos as frequências mais baixas, medidas em quilohertz que são usadas em comunicações, radiodifusão, etc. No meio temos as ondas da faixa dos megahertz que são usadas em comunicações, serviços públicos e TV e já em torno dos 300 MHz temos as primeiras faixas usadas pelo Radar.

As diversas faixas de Radar, denominadas "Bandas" recebem letras para identificação.

Na faixa dos Gigahertz ou bilhões de hertz é que temos os mais modernos e potentes equipamentos de radar, com ondas da ordem de centímetros e potências de milhões de watts. Estas faixas, por corresponderem a comprimentos de onda muito pequenos são denominadas de "micro ondas".

Até 1935 só existiam três maneiras de se gerar sinais de altas frequências para aplicações em Radar: a válvula magnetron, a válvula osciladora de Barkhausen e o sistema de centelhas.

Os próprios sinais gerados eram conduzidos até a antena por um único sistema conhecido: os fios condutores de metal.

Mas, novos avanços vieram. Lord Rayleigh em 1897 havia dito que as ondas de rádio poderiam ser enviadas à distância por meio de "canalizações" ou "dutos", entretanto nunca ninguém havia comprovado isso devido justamente à dificuldade de se produzir ondas de rádio de frequências suficientemente altas para que os dutos pudessem ser finos a ponto de poderem ser experimentados num laboratório.

Foi somente entre 1936 e 1940 que o pesquisador Dr. Len Jen Chu, dos Estados Unidos, desenvolveu a teoria da "guia de onda", possibilitando assim a utilização prática das "canalizações" para a condução de sinais de rádio.

 

 nesta mesma época, para ajudar, o Dr. Hansen em Stanford, provou que uma cavidade que tivesse uma dimensão correspondente ao comprimento de onda de uma determinada frequência, "ressonaria" nesta frequência, funcionando assim como uma espécie de oscilador, ou seja, um dispositivo capaz de produzir estas próprias ondas.

Dispositivos equivalentes como bobinas e capacitores não mais precisariam ser usados em circuitos geradores de sinais de rádio.

Partindo disso, em 1937 surgia o dispositivo que deu o maior avanço ao Radar: a válvula Klystron.

Esta válvula podia gerar sinais numa potência de 1 watt num comprimento de onda equivalente a 10 cm.

Com a aproximação da Segunda Grande Guerra, o radar teve sua maior aplicação na detecção de forças inimigas, além de possibilitar uma concentração gigantesca de cientistas no sentido de se obter um aperfeiçoamento do equipamento.

Os próprios alemães tentavam aperfeiçoar seu sistema, tendo inventado o tubo de raios catódicos (TRC), se bem que eles não tenham conseguido produzir micro ondas com boa intensidade, o suficiente para a detecção numa escala prática.

O tubo de raios catódicos, é usado como display ou "tela" para a maioria dos sistemas de Radar até hoje.

Ele consiste num tubo de vidro em que se faz vácuo colocando-se diversos elementos ou eletrodos em seu interior.

O catodo, colocado no "canhão" quando aquecido por um filamento de tungstênio "dispara" um feixe de elétrons que vai incidir numa tela coberta de fósforo produzindo no local um ponto luminoso.

Sinais elétricos aplicados nos demais elementos dirigem o feixe de elétrons produzindo assim imagens na tela, conforme mostra a figura 12.

 

 Ligado a um sistema tradutor este tubo de raios catódicos pode projetar imagens (como numa TV) indicando a posição e distância dos objetos localizados pelo sistema.

Na figura 13 mostramos alguns tipos de imagens que são produzidas pelos tubos de raios catódicos usados nos Radares.

  

 

 Pela posição dos pulsos que correspondem aos ecos, os quais formam regiões observáveis (claras) na tela, operadores experientes podem dizer onde está o objeto, se ele se move e em que direção. Alguns operadores podem até identificar determinados tipos de aeronaves pelo eco diferenciado que produzem!

Os alemães, mesmo com TRCs e sem válvulas potentes, já trabalhavam na idéia de fazer um Radar, baseados em informações que seus espiões no Japão, Estados Unidos e Inglaterra mandavam, mas não conseguiram avançar muito neste campo.

O avanço final ocorreu com o desenvolvimento da Válvula Magnetron de Cavidade Ressonante ou Sintonizada.

 

Um grupo de cientistas liderados por M. L. H. Oliphant, tomou o Magnetron comum e acrescentou uma série de cavidades ressonantes, ou seja, com dimensões de acordo com o comprimento da onda que deveria ser produzida.

O resultado dessa ressonância, ou seja, capacidade de oscilar numa frequência específica com maior facilidade, foi a produção de micro-ondas com uma potência muito mais alta. De fato, o primeiro magnetron de cavidade ressonante já foi capaz de produzir 10 000 watts de potência num comprimento de onda de 10 cm.

Se bem que nas aplicações de tais radares em pouco tempo se voltassem totalmente para o campo militar (detecção de aviões, navios, foguetes, etc) os experimentos iniciais foram feitos com a detecção de veículos em movimento com a observação de que "um dia seriam usados nas rodovias como eficientes auxiliares dos policiais".

Esta aplicação, em menor escala, do Radar talvez seja a que nos justamente a mais familiar hoje.

A partir do Magnetron de Cavidade Ressonante diversos novos componentes para micro-ondas foram criados, como por exemplo o diodo Gunn, mostrado na figura 15.

  

Figura 15 – Um diodo Gunn

Este minúsculo componente eletrônico tanto pode ser usado para gerar micro-ondas como também detectá-las.

Usando um diodo Gunn como componente básico são montados os "detectores de radar", como o da figura 16, capaz de acusar a presença do sinal do Radar da polícia rodoviária antes que ele possa registrar sua velocidade.