Radar de aviación comercial [Parte 1]: Principio de funcionamiento y materiales

Hace un tiempo decidí aplicar mis conocimientos de ingeniería a una de mis pasiones: la aeronáutica. Lo primero que se me ocurrió fue construir mi propio avión, pero descarté rápidamente la idea por la complejidad del proyecto, los costes de producción y la competencia del mercado (Airbus es un gran competidor en esta materia).

Desanimado con la idea de construir aviones, decidí con algo más sencillo, más de "andar por casa"; un radar. Para ello, me dirigí al aeropuerto de Alicante y observé una gran torre con una pieza móvil y rotativa en su parte superior y me pregunté como podría colocar semejante estructura en la azotea de mi edificio sin llamar la atención de autoridades y vecinos (tarea de dificultad similar a competir con Airbus en el mercado de construcción de aeronaves).

[caption id="attachment_16116" align="aligncenter" width="1024"]

Antena de radar. Fuente: WikiPedia.[/caption]

A punto de abandonar la idea comencé a leer —solo por curiosidad— cómo funcionaba aquella antena de radar y descubrí que no es un sistema tan complejo como parecía. Así que continué con mi proyecto. Debía diseñar un sistema a pequeña escala y con materiales fáciles de encontrar, y que de alguna forma realizara la misma tarea que ese radar del aeropuerto.

Un radar de aviación comercial se basa en una tecnología denominada ADS-B. Su funcionamiento es muy simple y su infraestructura consta de dos partes, aunque nosotros sólo utilizaremos una de las dos en nuestro proyecto para evitar problemas con los vecinos y sobrecargas estructurales en la azotea.

Radar primario de vigilancia

La primera parte de este sistema es el radar primario de vigilancia. En la imagen superior se corresponde con la parte más grande de la antena pintada con 2 franjas blancas y 3 rojas. Esta antena realiza la función de un radar Doppler, es decir, emite una onda en una dirección, esta onda se refleja en el objeto y se devuelve a la antena. De esta forma, conociendo la dirección en la que emitimos la onda, el tiempo que tarda en llegar a la antena y la frecuencia con la que llega, podemos conocer la posición y  velocidad de un objeto con ayuda de cálculo, física y del efecto Doppler. No voy a entrar en estos temas, pues prescindiremos del radar primario en este proyecto.

Radar secundario de vigilancia o SSR

La segunda parte es la que nos interesa, el radar secundario de vigilancia o SSR. En la imagen superior podemos observarlo en la parte más pequeña de la antena, situada en el extremo más alto pintada con 5 rayas rojas y 4 blancas. Este sistema funciona interactuando directamente con los aviones, es decir, emite una pregunta a la que responden los aviones con una serie de datos entre los que se encuentra la velocidad, la posición, la altitud, el número de vuelo...

Vamos a explicarlo más detenidamente:

• La antena gira emitiendo preguntas "al aire" y esperando que alguien le conteste.
• El transpondedor del avión recibe la pregunta y emite una respuesta con su identificador sq (código que asigna el controlador aéreo a cada avión y que hace posible su identificación), velocidad, rumbo, altitud, posición, matricula, número de vuelo y compañía. Los datos de velocidad, rumbo, altitud y posición son obtenidos por un sistema GPS a bordo del avión.
• Una vez emitidos los datos por el transpondedor, estos se reciben en la antena SSR que emitió la pregunta y por seguridad son comparados con los datos que aporta el radar primario. Después son procesados por un ordenador y mostrados en la pantalla del radar del controlador.

Para crear nuestro radar solo tenemos que recibir las señales que emiten los transpondedores de los aviones en la frecuencia (1090 MHz) respondiendo a la pregunta del radar. Con los datos que nos aportan estas señales ya podemos posicionar los aviones en un mapa e identificarlos, como haría el ordenador de la torre de control. Pero... ¿cómo sintonizamos la frecuencia 1090MHz, recibimos y decodificamos las señales de los transpondedores?

Muy sencillo, con un dongle usb TDT con el chip 2832-U y el sintonizador R820T. Un aparatito que podéis conseguir por menos de 20$.

[caption id="attachment_16117" align="aligncenter" width="1024"]

Dongle USB TDT RTL2832U RT820. Fuente: WikiPedia.[/caption]

Este aparato será nuestra "gran antena de radar" y para decodificar las señales utilizaremos un software que comentaré y explicaré en los siguientes tutoriales. Además construiremos una antena de tipo colineal para mejorar la recepción.

Con esta pequeña inversión de 20$ conseguí construir un radar con más de 200 nm (unos 400 km) de radio de cobertura.

Espero que disfrutéis tanto como yo con la construcción de vuestro radar casero. Nos vemos en los siguientes tutoriales.