Historia del radar

La historia del radar (donde radar significa radiodetection) comenzó con los experimentos de Heinrich Hertz a fines del siglo XIX que demostraron que las ondas de radio se reflejaban en objetos metálicos. Esta posibilidad fue sugerida en el trabajo seminal de James Clerk Maxwell sobre electromagnetismo. Sin embargo, no fue hasta principios del siglo XX que los sistemas capaces de utilizar estos principios estuvieron ampliamente disponibles, y fue el inventor alemán Christian Hülsmeyer quien los utilizó por primera vez para construir un dispositivo simple de detección de barcos destinado a ayudar a evitar colisiones en la niebla (Reichspatent Nr.. 165546). El verdadero radar, como el sistema de alerta temprana británico Chain Home, proporcionó información direccional a objetos en rangos cortos, se desarrolló durante las próximas dos décadas.

El desarrollo de sistemas capaces de producir pulsos cortos de energía de radio fue el avance clave que permitió que existieran los sistemas de radar modernos. Al cronometrar los pulsos en un osciloscopio, se podía determinar el rango y la dirección de la antena revelaba la ubicación angular de los objetivos. Los dos, combinados, produjeron una "fijación", ubicando el objetivo en relación con la antena. En el período 1934-1939, ocho naciones desarrollaron de forma independiente y en gran secreto sistemas de este tipo: el Reino Unido, Alemania, Estados Unidos, la URSS, Japón, los Países Bajos, Francia e Italia. Además, Gran Bretaña compartió su información con los Estados Unidos y cuatro países de la Commonwealth: Australia, Canadá, Nueva Zelanda y Sudáfrica, y estos países también desarrollaron sus propios sistemas de radar. Durante la guerra, Hungría se agregó a esta lista.El término RADAR fue acuñado en 1939 por el Cuerpo de Señales de los Estados Unidos mientras trabajaba en estos sistemas para la Armada.

El progreso durante la guerra fue rápido y de gran importancia, probablemente uno de los factores decisivos para la victoria de los Aliados. Un desarrollo clave fue el magnetrón en el Reino Unido,lo que permitió la creación de sistemas relativamente pequeños con resolución submétrica. Al final de las hostilidades, Gran Bretaña, Alemania, los Estados Unidos, la URSS y Japón tenían una amplia variedad de radares terrestres y marinos, así como pequeños sistemas aerotransportados. Después de la guerra, el uso del radar se amplió a numerosos campos, entre ellos: la aviación civil, la navegación marítima, las pistolas de radar para la policía, la meteorología e incluso la medicina. Los desarrollos clave en el período de posguerra incluyen el tubo de onda viajera como una forma de producir grandes cantidades de microondas coherentes, el desarrollo de sistemas de retardo de señal que condujeron a radares de matriz en fase y frecuencias cada vez mayores que permiten resoluciones más altas. Los aumentos en la capacidad de procesamiento de señales debido a la introducción de computadoras de estado sólido también han tenido un gran impacto en el uso del radar.

Significado

El lugar del radar en la historia más amplia de la ciencia y la tecnología es discutido de manera diferente por diferentes autores. Por un lado, el radar contribuyó muy poco a la teoría, que se conocía en gran medida desde los días de Maxwell y Hertz. Por lo tanto, el radar no hizo avanzar la ciencia, sino que era simplemente una cuestión de tecnología e ingeniería. Maurice Ponte, uno de los desarrolladores de radar en Francia, afirma:

El principio fundamental del radar pertenece al patrimonio común de los físicos; al fin y al cabo, lo que queda al crédito real de los técnicos se mide por la realización efectiva de materiales operativos.

Pero otros señalan las inmensas consecuencias prácticas del desarrollo del radar. Mucho más que la bomba atómica, el radar contribuyó a la victoria aliada en la Segunda Guerra Mundial. Robert Buderi afirma que también fue el precursor de gran parte de la tecnología moderna. De una reseña de su libro:

... el radar ha sido la raíz de una amplia gama de logros desde la guerra, produciendo un verdadero árbol genealógico de tecnologías modernas. Gracias al radar, los astrónomos pueden mapear los contornos de planetas lejanos, los médicos pueden ver imágenes de órganos internos, los meteorólogos pueden medir la lluvia que cae en lugares distantes, los viajes aéreos son cientos de veces más seguros que los viajes por carretera, las llamadas telefónicas de larga distancia son Más barato que el franqueo, las computadoras se han vuelto ubicuas y la gente común puede cocinar sus cenas diarias en el tiempo entre comedias de situación, con lo que solía llamarse un rango de radar.

En años posteriores, el radar se utilizó en instrumentos científicos, como el radar meteorológico y la astronomía por radar.

Primeros contribuyentes

Enrique Hertz

En 1886–1888, el físico alemán Heinrich Hertz realizó su serie de experimentos que probaron la existencia de ondas electromagnéticas (incluidas las ondas de radio), predichas en ecuaciones desarrolladas en 1862–4 por el físico escocés James Clerk Maxwell. En el experimento de 1887 de Hertz, descubrió que estas ondas se transmitirían a través de diferentes tipos de materiales y también se reflejarían en las superficies metálicas de su laboratorio, así como en los conductores y dieléctricos. Hertz y los experimentos posteriores de otros físicos demostrarían que la naturaleza de estas ondas es similar a la luz visible en su capacidad para reflejarse, refractarse y polarizarse.

Guglielmo Marconi

El pionero de la radio Guglielmo Marconi notó que las ondas de radio se reflejaban en el transmisor por objetos en experimentos con radiobalizas que realizó el 3 de marzo de 1899 en Salisbury Plain. En 1916, él y el ingeniero británico Charles Samuel Franklin utilizaron ondas cortas en sus experimentos, fundamentales para el desarrollo práctico del radar. Él relataría sus hallazgos 6 años después en un documento de 1922 presentado ante la Institución de Ingenieros Eléctricos en Londres:

También describí las pruebas llevadas a cabo en la transmisión de un haz de ondas reflejadas a través del país... y señalé la posibilidad de la utilidad de dicho sistema si se aplica a faros y buques faro, para permitir que los buques en tiempo de niebla localicen puntos peligrosos alrededor. las costas... Me parece [ahora] que debería ser posible diseñar [un] aparato por medio del cual un barco pudiera irradiar o proyectar un haz divergente de estos rayos en cualquier dirección deseada, cuyos rayos, si cruzan un objeto metálico, como otro vapor o barco, se reflejaría en un receptor apantallado del transmisor local en el barco emisor y, por lo tanto, revelaría inmediatamente la presencia y el rumbo del otro barco en la niebla o el tiempo denso.

Christian Hulsmeyer

En 1904, Christian Hülsmeyer hizo demostraciones públicas en Alemania y los Países Bajos sobre el uso de ecos de radio para detectar barcos y evitar colisiones. Su dispositivo consistía en un simple espacio de chispas utilizado para generar una señal que se apuntaba mediante una antena dipolo con un reflector parabólico cilíndrico. Cuando una señal reflejada por un barco era captada por una antena similar conectada al receptor del coheredor separado, sonaba una campana. Durante el mal tiempo o la niebla, el dispositivo giraría periódicamente para comprobar si hay barcos cercanos. El aparato detectó la presencia de barcos a una distancia de hasta 3 kilómetros (1,6 millas náuticas) y Hülsmeyer planeó ampliar su capacidad a 10 kilómetros (5,4 millas náuticas). No proporcionaba información de alcance (distancia), solo advertía de un objeto cercano. Patentó el dispositivo, llamado telemobiloscopio., pero debido a la falta de interés de las autoridades navales, el invento no se puso en producción.

Hülsmeyer también recibió una enmienda de patente para estimar el alcance del barco. Utilizando un barrido vertical del horizonte con el telemobiloscopio montado en una torre, el operador encontraría el ángulo en el que el retorno era más intenso y deduciría, por simple triangulación, la distancia aproximada. Esto contrasta con el desarrollo posterior del radar pulsado, que determina la distancia a través del tiempo de tránsito bidireccional del pulso.

Reino Unido

En 1915, Robert Watson Watt se unió a la Oficina Meteorológica como meteorólogo, trabajando en una estación remota en Aldershot en Hampshire. Durante los siguientes 20 años, estudió los fenómenos atmosféricos y desarrolló el uso de señales de radio generadas por rayos para trazar la posición de las tormentas. La dificultad de señalar la dirección de estas señales fugaces utilizando antenas direccionales giratorias condujo, en 1923, al uso de osciloscopios para visualizar las señales. La operación finalmente se trasladó a las afueras de Slough en Berkshire, y en 1927 formó la Estación de Investigación de Radio (RRS), Slough, una entidad bajo el Departamento de Investigación Científica e Industrial (DSIR). Watson Watt fue nombrado superintendente de RRS.

A medida que las nubes de guerra se acumulaban sobre Gran Bretaña, la probabilidad de ataques aéreos y la amenaza de una invasión por aire y mar impulsaron un gran esfuerzo en la aplicación de la ciencia y la tecnología a la defensa. En noviembre de 1934, el Ministerio del Aire estableció el Comité para el Estudio Científico de la Defensa Aérea (CSSAD) con la función oficial de considerar "hasta qué punto se pueden utilizar los avances recientes en el conocimiento científico y técnico para fortalecer los métodos actuales de defensa contra aeronaves hostiles".. Comúnmente llamado "Comité Tizard" en honor a su presidente, Sir Henry Tizard, este grupo tuvo una profunda influencia en los desarrollos técnicos en Gran Bretaña.

HE Wimperis, Director de Investigación Científica del Ministerio del Aire y miembro del Comité Tizard, había leído sobre un artículo de un periódico alemán que afirmaba que los alemanes habían construido un rayo de la muerte utilizando señales de radio, acompañado de una imagen de una antena de radio muy grande. Preocupado y potencialmente emocionado por esta posibilidad, pero muy escéptico al mismo tiempo, Wimperis buscó a un experto en el campo de la propagación de radio que pudiera emitir un juicio sobre el concepto. Watt, superintendente del RRS, ahora estaba bien establecido como una autoridad en el campo de la radio y, en enero de 1935, Wimperis lo contactó para preguntarle si la radio podría usarse para tal dispositivo. Después de discutir esto con su asistente científico, Arnold F. 'Skip' Wilkins, Wilkins produjo rápidamente un cálculo al dorso del sobre que mostró que la energía requerida sería enorme. Watt respondió que esto era poco probable, pero agregó el siguiente comentario: "Se está prestando atención al problema aún difícil, pero menos prometedor, de la detección de radio y se presentarán consideraciones numéricas sobre el método de detección por ondas de radio reflejadas cuando sea necesario"..

Durante las siguientes semanas, Wilkins consideró el problema de la detección por radio. Esbozó un enfoque y lo respaldó con cálculos detallados de la potencia necesaria del transmisor, las características de reflexión de una aeronave y la sensibilidad necesaria del receptor. Propuso usar un receptor direccional basado en el concepto de detección de rayos de Watt, escuchando señales poderosas de un transmisor separado. El tiempo y, por lo tanto, las mediciones de distancia se lograrían activando la traza del osciloscopio con una señal silenciada del transmisor y luego simplemente midiendo los retornos contra una escala. Watson Watt envió esta información al Ministerio del Aire el 12 de febrero de 1935, en un informe secreto titulado "La detección de aeronaves por métodos de radio".

El reflejo de las señales de radio era fundamental para la técnica propuesta, y el Ministerio del Aire preguntó si esto podía probarse. Para probar esto, Wilkins instaló un equipo de recepción en un campo cerca de Upper Stowe, Northamptonshire. El 26 de febrero de 1935, un bombardero Handley Page Heyford voló a lo largo de un camino entre la estación receptora y las torres transmisoras de una estación de onda corta de la BBC en las cercanías de Daventry. La aeronave reflejó la señal de la BBC de 6 MHz (49 m), y Arnold "Skip" Wilkins la detectó fácilmente utilizando la interferencia de latidos Doppler en rangos de hasta 8 millas (13 km). Esta prueba convincente, conocida como el Experimento de Daventry, fue presenciado por un representante del Ministerio del Aire y condujo a la autorización inmediata para construir un sistema de demostración completo. Este experimento fue reproducido más tarde por Wilkins para el episodio "To See a Hundred Miles" de la serie de televisión de la BBC de 1977 The Secret War.

Basado en la transmisión pulsada que se usa para sondear la ionosfera, el equipo diseñó y construyó un sistema preliminar en el RRS. Su transmisor existente tenía una potencia máxima de aproximadamente 1 kW y Wilkins había estimado que se necesitarían 100 kW. Edward George Bowen se agregó al equipo para diseñar y construir dicho transmisor. El transmisor de Bowens operaba a 6 MHz (50 m), tenía una tasa de repetición de pulso de 25 Hz, un ancho de pulso de 25 μs y se acercaba a la potencia deseada.

Orfordness, una estrecha península de 19 millas (31 km) en Suffolk a lo largo de la costa del Mar del Norte, fue seleccionada como sitio de prueba. Aquí, el equipo se operaría abiertamente bajo la apariencia de una estación de monitoreo ionosférico. A mediados de mayo de 1935, el equipo se trasladó a Orfordness. Se erigieron seis torres de madera, dos para el tendido de la antena transmisora ​​y cuatro para las esquinas de las antenas receptoras cruzadas. En junio comenzaron las pruebas generales de los equipos.

El 17 de junio, se detectó el primer objetivo: un hidroavión Supermarine Scapa a una distancia de 27 km (17 millas). Es históricamente correcto que, el 17 de junio de 1935, la detección y el alcance basados ​​en radio se demostraron por primera vez en Gran Bretaña. A Watson Watt, Wilkins y Bowen generalmente se les atribuye haber iniciado lo que más tarde se llamaría radar en esta nación.

En diciembre de 1935, el Tesoro británico asignó £ 60,000 para un sistema de cinco estaciones llamado Chain Home (CH), que cubre los accesos al estuario del Támesis. El secretario del Comité Tizard, Albert Percival Rowe, acuñó el acrónimo RDF como tapadera del trabajo, que significa Range and Direction Finding pero sugiriendo el ya conocido Radio Direction Finding.

A fines de 1935, respondiendo al reconocimiento de Lindemann de la necesidad de equipo de detección e intercepción nocturna, y al darse cuenta de que los transmisores existentes eran demasiado pesados ​​para los aviones, Bowen propuso instalar solo receptores, lo que más tarde se llamaría radar biestático. Las propuestas de Frederick Lindemann para sensores infrarrojos y minas aéreas resultarían poco prácticas. Tomaría los esfuerzos de Bowen, a instancias de Tizard, quien se preocupó cada vez más por la necesidad, para ver Air-to-Surface Vessel (ASV) y, a través de él, Airborne Interception (AI), radar para dar frutos.

En 1937, el equipo de Bowen instaló su crudo radar ASV, el primer equipo aerotransportado del mundo, para detectar la Home Fleet en condiciones climáticas adversas. Solo en la primavera de 1939, "como un asunto de gran urgencia" después de la falla del sistema de reflectores Silhouette, la atención se centró en el uso de ASV para la intercepción aire-aire (AI). Demostrada en junio de 1939, la IA recibió una calurosa acogida del mariscal en jefe del aire Hugh Dowding, y aún más de Churchill. Esto resultó problemático. Su precisión, que dependía de la altura de la aeronave, significaba que CH, capaz de solo 4 sm (0,0068 km), no era lo suficientemente precisa para colocar una aeronave dentro de su rango de detección, y se requería un sistema adicional. Su chasis de madera tenía una preocupante tendencia a incendiarse (incluso con la atención de técnicos expertos),tanto es así que Dowding, cuando le dijeron que Watson-Watt podía proporcionar cientos de juegos, exigió "diez que funcionen". Los conjuntos Cossor y MetroVick tenían sobrepeso para el uso de aviones y la RAF carecía de pilotos de caza nocturnos, observadores y aviones adecuados.

En 1940, John Randall y Harry Boot desarrollaron el magnetrón de cavidad, que hizo realidad el radar de diez centímetros (longitud de onda). Este dispositivo, del tamaño de un plato pequeño, podría transportarse fácilmente en un avión y la longitud de onda corta significaba que la antena también sería pequeña y, por lo tanto, adecuada para montarse en un avión. La longitud de onda corta y la alta potencia lo hicieron muy efectivo para detectar submarinos desde el aire.

Para ayudar a Chain Home a realizar cálculos de altura, a pedido de Dowding, se introdujo en 1940 la calculadora eléctrica tipo Q (comúnmente llamada "máquina de frutas").

La solución a las intercepciones nocturnas la proporcionaría el Dr. WB "Ben" Lewis, quien propuso una pantalla de control terrestre nueva y más precisa, el indicador de posición del plan (PPI), un nuevo radar de intercepción controlada desde tierra (GCI) y una IA confiable. Radar. Los conjuntos de IA finalmente serían construidos por EMI. Sin duda, el GCI se retrasó por la oposición de Watson-Watt y su creencia de que CH era suficiente, así como por la preferencia de Bowen de usar ASV para la navegación, a pesar de que Bomber Command negó su necesidad, y por la confianza de Tizard en el sistema Silhouette defectuoso.

Ministerio del Aire

En marzo de 1936, el trabajo en Orfordness se trasladó a Bawdsey Manor, en las cercanías del continente. Hasta este momento, el trabajo todavía estaba oficialmente bajo el DSIR, pero ahora se transfirió al Ministerio del Aire. En la nueva Estación de Investigación Bawdsey, el equipo Chain Home (CH) se ensambló como prototipo. Hubo problemas de equipo cuando la Royal Air Force (RAF) ejercitó por primera vez la estación prototipo en septiembre de 1936. Estos se solucionaron en abril siguiente y el Ministerio del Aire inició planes para una red más grande de estaciones.

El hardware inicial en las estaciones CH era el siguiente: el transmisor operaba en cuatro frecuencias preseleccionadas entre 20 y 55 MHz, ajustables en 15 segundos, y entregaba una potencia máxima de 200 kW. La duración del pulso era ajustable entre 5 y 25 μs, con una tasa de repetición seleccionable como 25 o 50 Hz. Para la sincronización de todos los transmisores CH, el generador de impulsos se bloqueó a los 50 Hz de la red eléctrica británica. Cuatro torres de acero de 360 ​​pies (110 m) sostenían antenas de transmisión y cuatro torres de madera de 240 pies (73 m) sostenían matrices de dipolos cruzados en tres niveles diferentes. Se utilizó un goniómetro para mejorar la precisión direccional de las múltiples antenas receptoras.

En el verano de 1937, 20 estaciones iniciales de CH estaban en funcionamiento. Se realizó un importante ejercicio de la RAF antes de fin de año, y fue un éxito tal que el Tesoro asignó £ 10,000,000 para una eventual cadena completa de estaciones costeras. A principios de 1938, la RAF tomó el control de todas las estaciones CH y la red comenzó a operar regularmente.

En mayo de 1938, Rowe reemplazó a Watson Watt como superintendente en Bawdsey. Además del trabajo en CH y sistemas sucesores, ahora había un trabajo importante en equipos RDF aerotransportados. Esto fue dirigido por EG Bowen y se centró en conjuntos de 200 MHz (1,5 m). La frecuencia más alta permitió antenas más pequeñas, apropiadas para la instalación de aeronaves.

Desde el inicio del trabajo de RDF en Orfordness, el Ministerio del Aire había mantenido informados en general al ejército británico y la Royal Navy; esto llevó a que ambas fuerzas tuvieran sus propios desarrollos RDF.

Armada británica

En 1931, en la Estación de Investigación de Woolwich del Establecimiento Experimental de Señales del Ejército (SEE), WAS Butement y PE Pollard habían examinado señales pulsadas de 600 MHz (50 cm) para la detección de barcos. Aunque prepararon un memorando sobre este tema y realizaron experimentos preliminares, por razones indefinidas, la Oficina de Guerra no lo consideró.

A medida que avanzaba el trabajo del Ministerio del Aire en RDF, el coronel Peter Worlledge de la Junta Real de Ingenieros y Señales se reunió con Watson Watt y se le informó sobre el equipo y las técnicas RDF que se están desarrollando en Orfordness. Su informe, "El método propuesto para la detección de aviones y sus perspectivas", llevó a la SEE a establecer una "Célula del ejército" en Bawdsey en octubre de 1936. Esto estuvo a cargo de E. Talbot Paris y el personal incluía a Butement y Pollard. El trabajo de la Célula enfatiza dos tipos generales de equipo RDF: sistemas de colocación de armas (GL) para ayudar a las armas antiaéreas y reflectores, y sistemas de defensa costera (CD) para dirigir la artillería costera y la defensa de las bases del Ejército en el extranjero.

Pollard dirigió el primer proyecto, una unidad de radio móvil (MRU) con nombre en código RDF de colocación de armas. Este sistema montado en camión fue diseñado como una versión pequeña de una estación CH. Operaba a 23 MHz (13 m) con una potencia de 300 kW. Una sola torre de 105 pies (32 m) sostenía una antena transmisora, así como dos antenas receptoras colocadas ortogonalmente para estimar el rumbo de la señal. En febrero de 1937, una unidad de desarrollo detectó un avión a una distancia de 60 millas (96 km). El Ministerio del Aire también adoptó este sistema como auxiliar móvil del sistema CH.

A principios de 1938, Butement comenzó el desarrollo de un sistema de CD basado en los equipos aerotransportados de 200 MHz (1,5 m) en evolución de Bowen. El transmisor tenía una frecuencia de pulso de 400 Hz, un ancho de pulso de 2 μs y una potencia de 50 kW (luego aumentó a 150 kW). Aunque se usaron muchos de los componentes del transmisor y receptor de Bowen, el sistema no estaría en el aire, por lo que no había limitaciones en el tamaño de la antena.

El crédito principal por la introducción de sistemas RDF de vigas en Gran Bretaña se debe otorgar a Butement. Para el CD, desarrolló una gran matriz de dipolos, de 10 pies (3,0 m) de alto y 24 pies (7,3 m) de ancho, que brinda haces mucho más estrechos y mayor ganancia. Esto podría girarse a una velocidad de hasta 1,5 revoluciones por minuto. Para una mayor precisión direccional, se adoptó la conmutación de lóbulos en las antenas receptoras. Como parte de este desarrollo, formuló la primera relación matemática, al menos en Gran Bretaña, que luego se conocería como la "ecuación del alcance del radar".

En mayo de 1939, el CD RDF podía detectar aviones que volaban a una altura tan baja como 500 pies (150 m) y a una distancia de 25 millas (40 km). Con una antena de 60 pies (18 m) sobre el nivel del mar, podría determinar el alcance de un barco de 2000 toneladas a 24 millas (39 km) y con una precisión angular de tan solo un cuarto de grado.

Marina Real

Aunque la Royal Navy mantuvo un estrecho contacto con el trabajo del Ministerio del Aire en Bawdsey, optaron por establecer su propio desarrollo RDF en el Departamento Experimental de la Escuela de Señales de Su Majestad (HMSS) en Portsmouth, Hampshire, en la costa sur.

HMSS comenzó a trabajar con RDF en septiembre de 1935. Los esfuerzos iniciales, bajo RF Yeo, se realizaron en frecuencias entre 75 MHz (4 m) y 1,2 GHz (25 cm). Todo el trabajo se realizó bajo el más absoluto secreto; ni siquiera se pudo discutir con otros científicos e ingenieros en Portsmouth. Finalmente, se desarrolló un conjunto de solo rango de 75 MHz y se designó como Tipo 79X. Se realizaron pruebas básicas utilizando un buque escuela, pero la operación no fue satisfactoria.

En agosto de 1937, el desarrollo de RDF en HMSS cambió, y muchos de sus mejores investigadores se incorporaron a la actividad. John DS Rawlinson se hizo responsable de mejorar el Tipo 79X. Para aumentar la eficiencia, disminuyó la frecuencia a 43 MHz (longitud de onda de 7 metros). Designado Tipo 79Y, tenía antenas de transmisión y recepción estacionarias separadas.

Los prototipos del sistema de alerta aérea Tipo 79Y se probaron con éxito en el mar a principios de 1938. El rango de detección en el avión era de entre 30 y 50 millas (48 y 80 km), según la altura. Luego, los sistemas se pusieron en servicio en agosto en el crucero HMS Sheffield y en octubre en el acorazado HMS Rodney. Estos fueron los primeros buques de la Royal Navy con sistemas RDF.

Alemania

En 1904, Christian Hülsmeyer construyó en Alemania un dispositivo basado en radio para indicar de forma remota la presencia de barcos. A menudo denominado como el primer sistema de radar, este no midió directamente el alcance (distancia) al objetivo y, por lo tanto, no cumplió los criterios para recibir este nombre.

Durante las siguientes tres décadas en Alemania, se desarrollaron varios sistemas de detección basados ​​en radio, pero ninguno era un verdadero radar. Esta situación cambió antes de la Segunda Guerra Mundial. Se describen los desarrollos en tres industrias líderes.

GEMA

A principios de la década de 1930, el físico Rudolf Kühnhold, director científico de la Kriegsmarine (marina alemana) Nachrichtenmittel-Versuchsanstalt (NVA—Instituto Experimental de Sistemas de Comunicación) en Kiel, estaba intentando mejorar los métodos acústicos de detección de barcos bajo el agua. Llegó a la conclusión de que la precisión deseada en la medición de la distancia a los objetivos solo se podía lograr mediante el uso de ondas electromagnéticas pulsadas.

Durante 1933, Kühnhold intentó por primera vez probar este concepto con un equipo de transmisión y recepción que operaba en la región de microondas a 13,5 cm (2,22 GHz). El transmisor usaba un tubo Barkhausen-Kurz (el primer generador de microondas) que producía solo 0,1 vatios. Al no tener éxito con esto, pidió ayuda a Paul-Günther Erbslöh y Hans-Karl Freiherr von Willisen, radioaficionados que estaban desarrollando un sistema VHF para comunicaciones. Estuvieron de acuerdo con entusiasmo y, en enero de 1934, formaron una empresa, Gesellschaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate (GEMA), para el esfuerzo. Desde el principio, la firma siempre se llamó simplemente GEMA.

Trabajar en un Funkmessgerät für Untersuchung(dispositivo de medición de radio para la investigación) comenzó en serio en GEMA. Se agregaron como consultores Hans Hollmann y Theodor Schultes, ambos afiliados al prestigioso Instituto Heinrich Hertz de Berlín. El primer aparato utilizó un magnetrón de ánodo dividido comprado a Philips en los Países Bajos. Esto proporcionó alrededor de 70 W a 50 cm (600 MHz), pero sufrió inestabilidad de frecuencia. Hollmann construyó un receptor regenerativo y Schultes desarrolló antenas Yagi para transmitir y recibir. En junio de 1934, los grandes barcos que pasaban por el puerto de Kiel fueron detectados por la interferencia de latidos Doppler a una distancia de unos 2 km (1,2 millas). En octubre, se observaron fuertes reflejos de un avión que pasó volando a través del haz; esto abrió la consideración de objetivos distintos de los barcos.

Kühnhold luego cambió el trabajo de GEMA a un sistema modulado por pulsos. Se utilizó un nuevo magnetrón Philips de 50 cm (600 MHz) con mejor estabilidad de frecuencia. Se moduló con pulsos de 2 μs a una PRF de 2000 Hz. La antena transmisora ​​era un conjunto de 10 pares de dipolos con una malla reflectante. El receptor regenerativo de banda ancha usaba tubos Acorn de RCA, y la antena receptora tenía tres pares de dipolos e incorporaba conmutación de lóbulos. Un dispositivo de bloqueo (un duplexor), cierra la entrada del receptor cuando el transmisor pulsa. Se usó un tubo Braun (un CRT) para mostrar el rango.

El equipo se probó por primera vez en un sitio NVA en la bahía de Lübecker cerca de Pelzerhaken. Durante mayo de 1935, detectó retornos de bosques al otro lado de la bahía en un rango de 15 km (9,3 millas). Sin embargo, tuvo un éxito limitado al detectar un barco de investigación, Welle, a poca distancia. Luego se reconstruyó el receptor, convirtiéndose en un conjunto súper regenerativo con dos etapas de frecuencia intermedia. Con este receptor mejorado, el sistema rastreaba fácilmente las embarcaciones en un rango de hasta 8 km (5,0 mi).

En septiembre de 1935, se hizo una demostración al Comandante en Jefe de la Kriegsmarine. El rendimiento del sistema fue excelente; el rango se leyó en el tubo Braun con una tolerancia de 50 metros (menos del 1 por ciento de variación), y el cambio de lóbulos permitió una precisión direccional de 0,1 grados. Históricamente, esto marcó el primer buque naval equipado con radar. Aunque este aparato no se puso en producción, GEMA recibió fondos para desarrollar sistemas similares que operaran alrededor de 50 cm (500 MHz). Estos se convirtieron en el Seetakt para la Kriegsmarine y el Freya para la Luftwaffe (Fuerza Aérea Alemana).

Kühnhold permaneció con el NVA, pero también consultó con GEMA. Es considerado por muchos en Alemania como el Padre del Radar. Durante 1933-6, Hollmann escribió el primer tratado completo sobre microondas, Physik und Technik der ultrakurzen Wellen (Física y técnica de ondas ultracortas), Springer 1938.

Telefunken

En 1933, cuando Kühnhold en la NVA estaba experimentando por primera vez con microondas, buscó información de Telefunken sobre tubos de microondas. (Telefunken era el mayor proveedor de productos de radio en Alemania) Allí, Wilhelm Tolmé Runge le había dicho que no había tubos de vacío disponibles para estas frecuencias. De hecho, Runge ya estaba experimentando con transmisores de alta frecuencia y tenía al departamento de válvulas de Telefunken trabajando en dispositivos de longitud de onda cm.

En el verano de 1935, Runge, ahora Director del Laboratorio de Investigación de Radio de Telefunken, inició un proyecto financiado internamente en detección basada en radio. Usando tubos Barkhausen-Kurz, se construyó un receptor de 50 cm (600 MHz) y un transmisor de 0,5 W. Con las antenas colocadas planas en el suelo a cierta distancia, Runge dispuso que un avión volara por encima y descubrió que el receptor emitía una fuerte señal de interferencia Doppler.

Runge, ahora con Hans Hollmann como consultor, continuó desarrollando un sistema de 1,8 m (170 MHz) utilizando modulación de pulso. Wilhelm Stepp desarrolló un dispositivo de transmisión y recepción (un duplexor) para permitir una antena común. Stepp también nombró en código al sistema Darmstadt en honor a su ciudad natal, comenzando la práctica en Telefunken de dar a los sistemas nombres de ciudades. El sistema, con solo unos pocos vatios de potencia de transmisión, se probó por primera vez en febrero de 1936 y detectó un avión a unos 5 km (3,1 millas) de distancia. Esto llevó a la Luftwaffe a financiar el desarrollo de un sistema de colocación de armas de 50 cm (600 MHz), el Würzburg.

Lorenz

Desde antes de la Primera Guerra Mundial, Standard Elektrik Lorenz había sido el principal proveedor de equipos de comunicación para el ejército alemán y era el principal rival de Telefunken. A fines de 1935, cuando Lorenz descubrió que Runge en Telefunken estaba investigando equipos de detección por radio, comenzaron una actividad similar bajo la dirección de Gottfried Müller. Se construyó un conjunto modulado por pulsos llamado Einheit für Abfragung (DFA - Dispositivo para la detección). Utilizaba un tubo tipo DS-310 (similar al Acorn) que operaba a 70 cm (430 MHz) y aproximadamente 1 kW de potencia, tenía antenas de transmisión y recepción idénticas hechas con filas de dipolos de media longitud de onda respaldados por una pantalla reflectante.

A principios de 1936, los experimentos iniciales dieron reflejos de grandes edificios hasta aproximadamente 7 km (4,3 millas). La potencia se duplicó mediante el uso de dos tubos y, a mediados de 1936, el equipo se instaló en los acantilados cerca de Kiel y se lograron buenas detecciones de barcos a 7 km (4,3 millas) y aviones a 4 km (2,5 millas).

El éxito de este conjunto experimental se informó a la Kriegsmarine, pero no mostraron interés; ya estaban totalmente comprometidos con GEMA para equipos similares. Además, debido a los extensos acuerdos entre Lorenz y muchos países extranjeros, las autoridades navales tenían reservas con respecto a la empresa que manejaba el trabajo clasificado. Luego se demostró el DFA al Heer (ejército alemán), y contrataron a Lorenz para desarrollar Kurfürst (Elector), un sistema para apoyar Flugzeugabwehrkanone (Flak, armas antiaéreas).

Estados Unidos

En los Estados Unidos, tanto la Armada como el Ejército necesitaban medios para localizar de forma remota barcos y aviones enemigos. En 1930, ambos servicios iniciaron el desarrollo de equipos de radio que pudieran satisfacer esta necesidad. Hubo poca coordinación de estos esfuerzos; por lo tanto, se describirán por separado.

Marina de Estados Unidos

En el otoño de 1922, Albert H. Taylor y Leo C. Young en el Laboratorio de Radio de Aeronaves Navales de EE. UU. estaban realizando experimentos de comunicación cuando notaron que un barco de madera en el río Potomac estaba interfiriendo con sus señales. Prepararon un memorando sugiriendo que esto podría usarse para la detección de barcos en una defensa portuaria, pero su sugerencia no fue aceptada. En 1930, Lawrence A. Hyland, trabajando con Taylor and Young, ahora en el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) en Washington, DC, utilizó una disposición similar de equipo de radio para detectar un avión que pasaba. Esto condujo a una propuesta y patente para usar esta técnica para detectar barcos y aeronaves.

Un aparato simple de interferencia de ondas puede detectar la presencia de un objeto, pero no puede determinar su ubicación o velocidad. Eso tuvo que esperar la invención del radar pulsado y, más tarde, técnicas de codificación adicionales para extraer esta información de una señal CW. Cuando el grupo de Taylor en el NRL no logró que se aceptara la interferencia de radio como medio de detección, Young sugirió probar técnicas de pulsación. Esto también permitiría la determinación directa de la distancia al objetivo. En 1924, Hyland y Young habían construido un transmisor de este tipo para Gregory Breit y Merle A. Tuve en la Institución Carnegie de Washington para medir con éxito la altura de la ionosfera.

Taylor asignó a Robert Morris Page para implementar la sugerencia de Young. Page diseñó un transmisor que operaba a 60 MHz y pulsaba 10 μs de duración y 90 μs entre pulsos. En diciembre de 1934, el aparato se utilizó para detectar un avión a una distancia de una milla (1,6 km) volando arriba y abajo del Potomac. Aunque el rango de detección era pequeño y las indicaciones en el monitor del osciloscopio eran casi indistintas, demostró el concepto básico de un sistema de radar pulsado. En base a esto, a Page, Taylor y Young generalmente se les atribuye la construcción y demostración del primer radar verdadero del mundo.

Un desarrollo posterior importante de Page fue el duplexor, un dispositivo que permitía que el transmisor y el receptor usaran la misma antena sin abrumar o destruir el sensible circuito del receptor. Esto también resolvió el problema asociado con la sincronización de antenas transmisoras y receptoras separadas, que es fundamental para la determinación precisa de la posición de objetivos de largo alcance.

Se continuaron los experimentos con radar pulsado, principalmente en la mejora del receptor para manejar los pulsos cortos. En junio de 1936, el primer sistema de radar prototipo de la NRL, que ahora funciona a 28,6 MHz, se demostró a los funcionarios del gobierno, rastreando con éxito un avión a distancias de hasta 25 millas (40 km). Su radar se basaba en señales de baja frecuencia, al menos según los estándares actuales, y por lo tanto requería antenas grandes, lo que lo hacía poco práctico para montar en barcos o aviones.

El tamaño de la antena es inversamente proporcional a la frecuencia de operación; por lo tanto, la frecuencia operativa del sistema se incrementó a 200 MHz, lo que permitió antenas mucho más pequeñas. La frecuencia de 200 MHz fue la más alta posible con los tubos transmisores existentes y otros componentes. El nuevo sistema se probó con éxito en la NRL en abril de 1937. Ese mismo mes, se realizaron las primeras pruebas en el mar. El equipo se instaló temporalmente en el USS Leary, con una antena Yagi montada en el cañón de un arma para barrer el campo de visión.

Basado en el éxito de las pruebas de mar, el NRL mejoró aún más el sistema. Page desarrolló el oscilador de anillo, que permite múltiples válvulas de salida y aumenta la potencia del pulso a 15 kW en pulsos de 5 µs. Se utilizó una antena de "colchón" de dipolo apilado de 20 por 23 pies (6 x 7 m). En una prueba de laboratorio durante 1938, el sistema, ahora denominado XAF, detectó aviones en rangos de hasta 100 millas (160 km). Se instaló en el acorazado USS New York para realizar pruebas en el mar a partir de enero de 1939, y se convirtió en el primer equipo operativo de detección y alcance por radio de la flota estadounidense.

En mayo de 1939, se adjudicó un contrato a RCA para la producción. Designado CXAM, las entregas comenzaron en mayo de 1940. El acrónimo RADAR se acuñó a partir de "Radio Detection And Ranging". Uno de los primeros sistemas CXAM se colocó a bordo del USS California, un acorazado que se hundió en el ataque japonés a Pearl Harbor el 7 de diciembre de 1941.

Armada de Estados Unidos

Cuando comenzó la Gran Depresión, las condiciones económicas llevaron al Cuerpo de Señales del Ejército de EE. UU. a consolidar sus extensas operaciones de laboratorio en Fort Monmouth, Nueva Jersey. El 30 de junio de 1930, estos fueron designados Signal Corps Laboratories (SCL) y el teniente coronel (Dr.) William R. Blair fue nombrado director de SCL.

Entre otras actividades, el SCL se encargó de la investigación en la detección de aeronaves por medios acústicos y de radiación infrarroja. Blair había realizado su investigación doctoral sobre la interacción de las ondas electromagnéticas con materiales sólidos y, naturalmente, prestó atención a este tipo de detección. Inicialmente, se hicieron intentos para detectar la radiación infrarroja, ya sea del calor de los motores de los aviones o reflejada en grandes reflectores con filtros infrarrojos, así como de las señales de radio generadas por el encendido del motor.

Se logró cierto éxito en la detección de infrarrojos, pero se logró poco usando la radio. En 1932, el progreso en el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) sobre interferencias de radio para la detección de aeronaves pasó al Ejército. Si bien no parece que Blair haya utilizado esta información, el SCL realizó un estudio sistemático de lo que entonces se sabía en todo el mundo sobre los métodos para generar, modular y detectar señales de radio en la región de microondas.

Los primeros esfuerzos definitivos del SCL en la detección de objetivos basada en radio comenzaron en 1934 cuando el Jefe del Cuerpo de Señales del Ejército, después de ver una demostración de microondas por parte de RCA, sugirió que se investigaran las técnicas de eco de radio. El SCL llamó a esta técnica búsqueda de posición por radio (RPF). Con base en las investigaciones anteriores, el SCL probó primero con microondas. Durante 1934 y 1935, las pruebas del equipo RPF de microondas dieron como resultado que se obtuvieran señales con desplazamiento Doppler, inicialmente a solo unos cientos de pies de distancia y luego a más de una milla. Estas pruebas involucraron una disposición biestática, con el transmisor en un extremo de la ruta de la señal y el receptor en el otro, y el objetivo reflectante pasando a través o cerca de la ruta.

Evidentemente, Blair no estaba al tanto del éxito de un sistema pulsado en la NRL en diciembre de 1934. En una nota interna de 1935, Blair había comentado:

Ahora se está considerando el esquema de proyectar una secuencia interrumpida de trenes de oscilaciones contra el objetivo e intentar detectar los ecos durante los intersticios entre las proyecciones.

En 1936, W. Delmar Hershberger, el ingeniero jefe de SCL en ese momento, inició un modesto proyecto de transmisión de microondas pulsada. Al no tener éxito con las microondas, Hershberger visitó el NRL (donde había trabajado anteriormente) y vio una demostración de su conjunto pulsado. De vuelta en el SCL, él y Robert H. Noyes construyeron un aparato experimental utilizando un transmisor de 75 vatios, 110 MHz (2,73 m) con modulación de pulso y un receptor modelado en el del NRL. El Departamento de Guerra rechazó una solicitud de financiamiento para un proyecto, pero se desviaron $75,000 para apoyo de una asignación anterior para un proyecto de comunicación.

En octubre de 1936, Paul E. Watson se convirtió en el ingeniero jefe de SCL y dirigió el proyecto. Se realizó una instalación de campo cerca de la costa con el transmisor y el receptor separados por una milla. El 14 de diciembre de 1936, el conjunto experimental detectó aeronaves de hasta 7 millas (11 km) de alcance que volaban dentro y fuera de la ciudad de Nueva York.

Luego se comenzó a trabajar en un sistema prototipo. Ralph I. Cole dirigió el trabajo del receptor y William S. Marks lideró las mejoras del transmisor. Se utilizaron receptores y antenas separados para la detección de azimut y elevación. Tanto las antenas receptoras como las transmisoras utilizaron grandes conjuntos de cables dipolo en marcos de madera. La salida del sistema estaba destinada a apuntar un reflector. La primera demostración del conjunto completo se realizó la noche del 26 de mayo de 1937. Se detectó un bombardero y luego se iluminó con el reflector. Los observadores incluyeron al Secretario de Guerra, Henry A. Woodring; quedó tan impresionado que al día siguiente se dieron órdenes para el desarrollo completo del sistema. El Congreso otorgó una asignación de $ 250,000.

La frecuencia se aumentó a 200 MHz (1,5 m). El transmisor utilizaba 16 tubos en un circuito oscilador de anillo (desarrollado en el NRL), que producía una potencia máxima de unos 75 kW. Se asignó al mayor James C. Moore para encabezar el complejo diseño eléctrico y mecánico de las antenas de conmutación de lóbulos. Se contrataron ingenieros de Western Electric y Westinghouse para ayudar en el desarrollo general. Designado SCR-268, un prototipo se demostró con éxito a fines de 1938 en Fort Monroe, Virginia. La producción de conjuntos SCR-268 fue iniciada por Western Electric en 1939 y entró en servicio a principios de 1941.

Incluso antes de que el SCR-268 entrara en servicio, se había mejorado mucho. En un proyecto dirigido por Major (Dr.) Harold A. Zahl, se desarrollaron dos nuevas configuraciones: el SCR-270 (móvil) y el SCR-271 (sitio fijo). Se seleccionó el funcionamiento a 106 MHz (2,83 m) y un solo tubo refrigerado por agua proporcionó una potencia de salida de 8 kW (100 kW pulsados). Westinghouse recibió un contrato de producción y comenzó las entregas a fines de 1940.

El Ejército desplegó cinco de los primeros conjuntos SCR-270 alrededor de la isla de Oahu en Hawái. A las 7:02 de la mañana del 7 de diciembre de 1941, uno de estos radares detectó un vuelo de aeronave a una distancia de 219 km (136 millas) hacia el norte. La observación se transmitió a un centro de advertencia de aeronaves donde se identificó erróneamente como un vuelo de bombarderos estadounidenses que se sabía que se acercaba desde el continente. La alarma no fue escuchada y, a las 7:48, el avión japonés golpeó por primera vez Pearl Harbor.

URSS

En 1895, Alexander Stepanovich Popov, un instructor de física en la escuela de la Armada Imperial Rusa en Kronstadt, desarrolló un aparato usando un tubo coheredor para detectar rayos distantes. Al año siguiente, agregó un transmisor de chispa y demostró el primer equipo de comunicación por radio en Rusia. Durante 1897, mientras probaba esto en la comunicación entre dos barcos en el Mar Báltico, tomó nota de una interferencia provocada por el paso de un tercer barco. En su informe, Popov escribió que este fenómeno podría usarse para detectar objetos, pero no hizo nada más con esta observación.

Pocos años después de la Revolución Rusa de 1917 y el establecimiento de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS o Unión Soviética) en 1924, la Luftwaffe de Alemania tenía aviones capaces de penetrar profundamente en territorio soviético. Por lo tanto, la detección de aeronaves por la noche o por encima de las nubes fue de gran interés para las Fuerzas de Defensa Aérea Soviéticas (PVO).

El PVO dependía de dispositivos ópticos para localizar objetivos y tenía al físico Pavel K. Oshchepkov realizando investigaciones sobre la posible mejora de estos dispositivos. En junio de 1933, Oshchepkov cambió su investigación de la óptica a las técnicas de radio y comenzó el desarrollo de una razvedyvlatl'naya elektromagnitnaya stantsiya (estación electromagnética de reconocimiento). En poco tiempo, Oshchepkov se hizo responsable de un sector de experiencia técnica de PVO dedicado a las técnicas de radiolocalización (radiolocalización), además de dirigir una Oficina de diseño especial (SKB, spetsialnoe konstruktorskoe byuro) en Leningrado.

Inicios de la radiolocalización

El Glavnoe Artilleriyskoe Upravlenie (GAU, Administración Principal de Artillería) fue considerado el "cerebro" del Ejército Rojo. No solo tenía ingenieros y físicos competentes en su personal central, sino que también tenía varios institutos de investigación científica. Por lo tanto, a la GAU también se le asignó el problema de detección de aeronaves y el teniente general MM Lobanov fue puesto a cargo.

Después de examinar los equipos ópticos y acústicos existentes, Lobanov también recurrió a las técnicas de radiolocalización. Para ello se acercó al Tsentral'naya Radiolaboratoriya (TsRL, Laboratorio Central de Radio) en Leningrado. Aquí, Yu. K. Korovin estaba realizando una investigación sobre comunicaciones VHF y había construido un transmisor de 50 cm (600 MHz) y 0,2 W utilizando un tubo Barkhausen-Kurz. Para probar el concepto, Korovin dispuso las antenas de transmisión y recepción a lo largo de la trayectoria de vuelo de un avión. El 3 de enero de 1934, los reflejos de la aeronave recibieron una señal Doppler a unos 600 m de alcance y entre 100 y 150 m de altitud.

Para futuras investigaciones sobre métodos de detección, la Academia Rusa de Ciencias (RAN) organizó una importante conferencia sobre este tema para la PVO. La conferencia se celebró en Leningrado a mediados de enero de 1934 y estuvo presidida por Abram Fedorovich Ioffe, director del Instituto Físico-Técnico de Leningrado (LPTI). Ioffe fue generalmente considerado el mejor físico ruso de su tiempo. Se discutieron todos los tipos de técnicas de detección, pero la radiolocalización recibió la mayor atención.

Para distribuir los resultados de la conferencia a un público más amplio, las actas se publicaron el mes siguiente en una revista. Esto incluía toda la información existente en ese momento sobre la ubicación de radio en la URSS, disponible (en idioma ruso) para los investigadores en este campo en todo el mundo.

Reconociendo el valor potencial de la radiolocalización para los militares, la GAU firmó un acuerdo por separado con el Instituto de Electrofísica de Leningrado (LEPI) para un sistema de radiolocalización. Este esfuerzo técnico fue dirigido por BK Shembel. El LEPI había construido un transmisor y un receptor para estudiar las características de reflexión de radio de varios materiales y objetivos. Shembel fácilmente convirtió esto en un sistema experimental de localización por radio bi-estático llamado Bistro (Rapid).

El transmisor Bistro, que operaba a 4,7 m (64 MHz), producía cerca de 200 W y estaba modulado en frecuencia por un tono de 1 kHz. Una antena transmisora ​​fija brindaba una amplia cobertura de lo que se denominaba radioekran (pantalla de radio). Un receptor regenerativo, ubicado a cierta distancia del transmisor, tenía una antena dipolo montada en un mecanismo alternativo accionado a mano. Una aeronave que pasa por la zona protegida reflejaría la radiación y el receptor detectaría el latido de la interferencia Doppler entre las señales transmitidas y reflejadas.

Bistro se probó por primera vez durante el verano de 1934. Con el receptor a una distancia de hasta 11 km del transmisor, el equipo solo podía detectar una aeronave que ingresaba a una pantalla a aproximadamente 3 km (1,9 millas) de alcance y menos de 1000 m. Con mejoras, se creía que tenía un alcance potencial de 75 km, y en octubre se ordenaron cinco juegos para pruebas de campo. Bistro se cita a menudo como el primer sistema de radar de la URSS; sin embargo, no podía medir directamente el rango y, por lo tanto, no podía clasificarse así.

LEPI y TsRL se convirtieron en parte del Nauchno-issledovatelsky institut-9 (NII-9, Instituto de Investigación Científica #9), una nueva organización GAU abierta en Leningrado en 1935. Mikhail A. Bonch-Bruyevich, un renombrado radiofísico anteriormente con TsRL y la Universidad de Leningrado, fue nombrado Director Científico de NII-9.

La investigación sobre magnetrones comenzó en la Universidad de Kharkov en Ucrania a mediados de la década de 1920. Antes del final de la década, esto había resultado en publicaciones con distribución mundial, como la revista alemana Annalen der Physik (Annals of Physics).Con base en este trabajo, Ioffe recomendó que una parte del LEPI se transfiriera a la ciudad de Kharkiv, lo que resultó en la formación del Instituto Ucraniano de Física y Tecnología (LIPT) en 1930. Dentro del LIPT, el Laboratorio de Oscilaciones Electromagnéticas (LEMO), encabezado por Abram A. Slutskin, continuó con el desarrollo del magnetrón. Dirigidos por Aleksandr S. Usikov, evolucionaron varios magnetrones avanzados de ánodo segmentado. (Se observa que estos y otros primeros magnetrones desarrollados en la URSS sufrieron inestabilidad de frecuencia, un problema en su uso en los sistemas de radar soviéticos).

En 1936, uno de los magnetrones de Usikov que produce alrededor de 7 W a 18 cm (1,7 GHz) fue utilizado por Shembel en el NII-9 como transmisor en un radioiskatel (buscador de radio) llamado Burya (Tormenta). Operando de manera similar a Bistro, el rango de detección fue de aproximadamente 10 km y proporcionó coordenadas de azimut y elevación estimadas dentro de los 4 grados. No se intentó convertir esto en un sistema pulsado, por lo tanto, no podía proporcionar rango y no estaba calificado para ser clasificado como radar. Sin embargo, fue el primer sistema de detección por radio de microondas.

Mientras Shembel y Bonch-Bruyevich trabajaban en sistemas de onda continua en NII-9, Oshehepkov en SKB y VV Tsimbalin del LPTI de Ioffe buscaban un sistema pulsado. En 1936, construyeron un equipo de radiolocalización que operaba a 4 m (75 MHz) con una potencia máxima de unos 500 W y una duración de pulso de 10 μs. Antes de fin de año, las pruebas que utilizaron sitios de transmisión y recepción separados dieron como resultado la detección de una aeronave a 7 km. En abril de 1937, con el pico de potencia de pulso aumentado a 1 kW y la separación de antenas también aumentada, la prueba mostró un rango de detección de cerca de 17 km a una altura de 1,5 km. Aunque se trataba de un sistema de pulsos, no era capaz de proporcionar rango directamente: aún no se había desarrollado la técnica de usar pulsos para determinar el rango.

Sistemas de localización por radio de antes de la guerra

En junio de 1937, todo el trabajo en Leningrado sobre localización por radio se detuvo repentinamente. La infame Gran Purga del dictador Joseph Stalin arrasó con los altos mandos militares y su comunidad científica de apoyo. El jefe de la PVO fue ejecutado. Oshchepkov, acusado de "crimen elevado", fue sentenciado a 10 años en un campo de trabajo penitenciario del Gulag. NII-9 como organización se salvó, pero Shenbel fue despedido y Bonch-Bruyevich fue nombrado nuevo director.

El Nauchnoissledovatel'skii ispytalel'nyi institut svyazi RKKA (NIIIS-KA, Instituto de Investigación Científica de Señales del Ejército Rojo), se había opuesto inicialmente a la investigación en radiolocalización, favoreciendo en cambio las técnicas acústicas. Sin embargo, esta parte del Ejército Rojo ganó poder como resultado de la Gran Purga e hizo un cambio radical, presionando con fuerza para el rápido desarrollo de los sistemas de localización por radio. Se hicieron cargo del laboratorio de Oshchepkov y se hicieron responsables de todos los acuerdos existentes y futuros para la investigación y la producción en fábrica. Al escribir más tarde sobre la Purga y los efectos posteriores, el general Lobanov comentó que condujo a que el desarrollo se colocara bajo una sola organización y la rápida reorganización del trabajo.

En el antiguo laboratorio de Oshchepkov, AI Shestako continuó trabajando con el sistema de transmisión pulsada de 4 m (75 MHz). A través de pulsaciones, el transmisor produjo una potencia máxima de 1 kW, el nivel más alto generado hasta ahora. En julio de 1938, un sistema experimental biestático de posición fija detectó una aeronave con un alcance de unos 30 km a una altura de 500 m, y un alcance de 95 km, para objetivos de alto vuelo a una altitud de 7,5 km. El sistema aún era incapaz de determinar directamente el rango. Luego, el proyecto fue asumido por LPTI de Ioffe, lo que resultó en el desarrollo de un sistema móvil denominado Redut (Reducto). Se utilizó una disposición de nuevos tubos transmisores, lo que proporcionó una potencia máxima de cerca de 50 kW con una duración de pulso de 10 μs. Se adoptaron antenas Yagi tanto para transmitir como para recibir.

El Redut se probó por primera vez en el campo en octubre de 1939, en un sitio cerca de Sebastopol, un puerto en Ucrania en la costa del Mar Negro. Esta prueba fue en parte para mostrarle a la NKKF (Armada Soviética) el valor de la ubicación por radio de alerta temprana para proteger puertos estratégicos. Con el equipo en un acantilado a unos 160 metros sobre el nivel del mar, se detectó un hidroavión a distancias de hasta 150 km. Las antenas Yagi estaban espaciadas unos 1.000 metros; por lo tanto, se requería una estrecha coordinación para apuntarlos en sincronización. Aksel Berg desarrolló una versión mejorada del Redut, el Redut-K, en 1940 y la colocó a bordo del crucero ligero Molotov en abril de 1941. El Molotov se convirtió en el primer buque de guerra soviético equipado con radar.

En el NII-9 bajo la dirección de Bonch-Bruyevich, los científicos desarrollaron dos tipos de generadores de microondas muy avanzados. En 1938, Nikolay Devyatkov desarrolló un tubo de vacío de velocidad modulada de haz lineal (un klystron), basado en diseños de Kharkiv. Este dispositivo produjo alrededor de 25 W a 15–18 cm (2,0–1,7 GHz) y luego se usó en sistemas experimentales. Devyatkov siguió esto con un dispositivo de un solo resonador más simple (un klystron reflejo). Al mismo tiempo, DE Malyarov y NF Alekseyev estaban construyendo una serie de magnetrones, también basados ​​en diseños de Kharkov; el mejor de estos produjo 300 W a 9 cm (3 GHz).

También en NII-9, DS Stogov estuvo a cargo de las mejoras al sistema Bistro. Redesignado como Reven (ruibarbo), se probó en agosto de 1938, pero solo fue marginalmente mejor que el predecesor. Con mejoras operativas menores adicionales, se convirtió en un sistema móvil llamado Radio Ulavlivatel Samoletov (RUS, Radio Catcher of Aircraft), pronto designado como RUS-1. Este sistema biestático de onda continua tenía un transmisor montado en un camión que operaba a 4,7 m (64 MHz) y dos receptores montados en un camión.

Aunque el transmisor RUS-1 estaba en una cabina en la parte trasera de un camión, la antena tuvo que ser colgada entre postes externos anclados al suelo. Un segundo camión que transportaba el generador eléctrico y otros equipos estaba retrocediendo contra el camión transmisor. Se utilizaron dos receptores, cada uno en una cabina montada en un camión con una antena dipolo en un poste giratorio extendido sobre la cabeza. En uso, los camiones receptores se colocaron a unos 40 km de distancia; así, con dos posiciones, sería posible hacer una estimación aproximada del rango por triangulación en un mapa.

El sistema RUS-1 fue probado y puesto en producción en 1939, luego entró en servicio en 1940, convirtiéndose en el primer sistema de localización por radio desplegado en el Ejército Rojo. Aproximadamente 45 sistemas RUS-1 se construyeron en la fábrica Svetlana en Leningrado antes de fines de 1941 y se desplegaron a lo largo de las fronteras occidentales de la URSS y en el Lejano Oriente. Sin embargo, sin capacidad de alcance directo, los militares encontraron que el RUS-1 era de poco valor.

Incluso antes de la desaparición de los esfuerzos en Leningrado, el NIIIS-KA había contratado a la UIPT en Kharkov para investigar un sistema de localización por radio pulsado para aplicaciones antiaéreas. Esto llevó a LEMO, en marzo de 1937, a iniciar un proyecto financiado internamente con el nombre en clave Zenit (un popular equipo de fútbol en ese momento). El desarrollo del transmisor estuvo a cargo de Usikov, proveedor del magnetrón utilizado anteriormente en Burya. para el zenit, Usikov usó un magnetrón de 60 cm (500 MHz) pulsado a una duración de 10 a 20 μs y que proporcionaba una potencia pulsada de 3 kW, que luego aumentó a cerca de 10 kW. Semion Braude lideró el desarrollo de un receptor superheterodino utilizando un magnetrón sintonizable como oscilador local. El sistema tenía antenas de transmisión y recepción separadas a unos 65 m de distancia, construidas con dipolos respaldados por reflectores parabólicos de 3 metros.

Zenit se probó por primera vez en octubre de 1938. En este, se detectó un bombardero de tamaño mediano a una distancia de 3 km. La prueba fue observada por el NIIIS-KA y se consideró suficiente para iniciar un esfuerzo contratado. Se llegó a un acuerdo en mayo de 1939, especificando el rendimiento requerido y solicitando que el sistema esté listo para la producción en 1941. Se incrementó la potencia del transmisor, se agregaron antenas para permitir el seguimiento y se mejoró la sensibilidad del receptor. utilizando un triodo de bellota RCA 955 como oscilador local.

En septiembre de 1940 se realizó una demostración del Zenit mejorado. En ella, se demostró que el alcance, la altitud y el azimut de un avión que volaba a alturas entre 4.000 y 7.000 metros se podían determinar a una distancia de hasta 25 km. Sin embargo, el tiempo requerido para estas mediciones fue de unos 38 segundos, demasiado tiempo para el uso de baterías antiaéreas. Además, con las antenas apuntando a un ángulo bajo, había una zona muerta a cierta distancia causada por la interferencia de los reflejos a nivel del suelo. Si bien este rendimiento no fue satisfactorio para aplicaciones inmediatas de colocación de armas, fue el primer sistema completo de localización por radio de tres coordenadas en la Unión Soviética y mostró el camino para futuros sistemas.

El trabajo en LEMO continuó en Zenit, particularmente en convertirlo en un sistema de antena única denominado Rubin. Este esfuerzo, sin embargo, se vio interrumpido por la invasión de la URSS por parte de Alemania en junio de 1941. En poco tiempo, se ordenó que las actividades de desarrollo en Jarkov fueran evacuadas al Lejano Oriente. Los esfuerzos de investigación en Leningrado se dispersaron de manera similar.

Después de ocho años de esfuerzo por parte de físicos e ingenieros altamente calificados, la URSS entró en la Segunda Guerra Mundial sin un sistema de radar completamente desarrollado y desplegado.

Japón

Como nación marinera, Japón tuvo un interés temprano en las comunicaciones inalámbricas (radio). El primer uso conocido de la telegrafía inalámbrica en la guerra en el mar fue por parte de la Armada Imperial Japonesa, al derrotar a la Flota Imperial Rusa en 1904 en la Batalla de Port Arthur. Hubo un interés temprano en los equipos de radiogoniometría, para su uso tanto en la navegación como en la vigilancia militar. La Armada Imperial desarrolló un excelente receptor para este propósito en 1921, y pronto la mayoría de los buques de guerra japoneses disponían de este equipo.

En las dos décadas entre las dos guerras mundiales, la tecnología de radio en Japón hizo avances a la par con los de las naciones occidentales. Sin embargo, a menudo hubo impedimentos para transferir estos avances al ejército. Durante mucho tiempo, los japoneses habían creído que tenían la mejor capacidad de combate de cualquier fuerza militar en el mundo. Los líderes militares, que entonces también tenían el control del gobierno, sintieron sinceramente que las armas, los aviones y los barcos que habían construido eran suficientes y, con estos, el ejército y la marina japoneses eran invencibles. En 1936, Japón se unió a la Alemania nazi y la Italia fascista en un pacto tripartito.

Fondo de tecnología

La ingeniería de radio era fuerte en las instituciones de educación superior de Japón, especialmente en las universidades imperiales (financiadas por el gobierno). Esto incluyó estudios de pregrado y posgrado, así como investigación académica en este campo. Se establecieron relaciones especiales con universidades e institutos extranjeros, particularmente en Alemania, con profesores e investigadores japoneses que a menudo viajaban al extranjero para realizar estudios avanzados.

La investigación académica tendió a la mejora de las tecnologías básicas, más que a sus aplicaciones específicas. Hubo una investigación considerable en osciladores de alta frecuencia y alta potencia, como el magnetrón, pero la aplicación de estos dispositivos generalmente se dejó en manos de investigadores industriales y militares.

Uno de los investigadores de radio más conocidos de Japón en la era de 1920 y 1930 fue el profesor Hidetsugu Yagi. Después de realizar estudios de posgrado en Alemania, Inglaterra y Estados Unidos, Yagi se unió a la Universidad de Tohoku, donde su investigación se centró en antenas y osciladores para comunicaciones de alta frecuencia. Un resumen del trabajo de investigación de radio en la Universidad de Tohoku estaba contenido en un artículo seminal de 1928 de Yagi.

Junto con Shintaro Uda, uno de los primeros estudiantes de doctorado de Yagi, surgió una antena radicalmente nueva. Tenía una serie de elementos parásitos (directores y reflectores) y llegaría a ser conocido como Yagi-Uda o antena Yagi. Se asignó a RCA una patente estadounidense, emitida en mayo de 1932. Hasta el día de hoy, esta es la antena direccional más utilizada en todo el mundo.

El magnetrón de cavidad también fue de interés para Yagi. Este dispositivo de HF (~10 MHz) había sido inventado en 1921 por Albert W. Hull de General Electric, y Yagi estaba convencido de que podía funcionar en la región de VHF o incluso en la de UHF. En 1927, Kinjiro Okabe, otro de los primeros estudiantes de doctorado de Yagi, desarrolló un dispositivo de ánodo dividido que finalmente generó oscilaciones en longitudes de onda de hasta unos 12 cm (2,5 GHz).

Los investigadores de otras universidades e instituciones japonesas también iniciaron proyectos en el desarrollo de magnetrones, lo que llevó a mejoras en el dispositivo de ánodo dividido. Estos incluyeron a Kiyoshi Morita en el Instituto de Tecnología de Tokio y Tsuneo Ito en la Universidad de Tokoku.

Shigeru Nakajima de Japan Radio Company (JRC) vio el potencial comercial de estos dispositivos y comenzó el desarrollo y la subsiguiente producción muy rentable de magnetrones para el mercado de calentamiento dieléctrico médico (diatermia). El único interés militar en los magnetrones lo mostró Yoji Ito en el Instituto de Investigación Técnica Naval (NTRI).

El NTRI se formó en 1922 y entró en pleno funcionamiento en 1930. Ubicado en Meguro, Tokio, cerca del Instituto de Tecnología de Tokio, científicos, ingenieros y técnicos de primer nivel participaban en actividades que iban desde el diseño de submarinos gigantes hasta la construcción de nuevos tubos de radio.. Se incluyeron todos los precursores del radar, pero esto no significaba que los jefes de la Armada Imperial aceptaran estos logros.

En 1936, Tsuneo Ito (sin relación con Yoji Ito) desarrolló un magnetrón de 8 ánodos divididos que producía alrededor de 10 W a 10 cm (3 GHz). Basado en su apariencia, fue llamado Tachibana (o Mandarín, una fruta cítrica naranja). Tsuneo Ito también se unió al NTRI y continuó su investigación sobre magnetrones en asociación con Yoji Ito. En 1937, desarrollaron la técnica de acoplamiento de segmentos adyacentes (llamado push-pull), lo que resultó en una estabilidad de frecuencia, un avance de magnetrón extremadamente importante.

A principios de 1939, NTRI/JRC habían desarrollado conjuntamente un magnetrón de tipo mandarín de frecuencia estable de 10 cm (3 GHz) (No. M3) que, con refrigeración por agua, podía producir una potencia de 500 W. En el mismo período de tiempo, se construyeron magnetrones con 10 y 12 cavidades que operaban a tan solo 0,7 cm (40 GHz). La configuración del magnetrón M3 era esencialmente la misma que se usó más tarde en el magnetrón desarrollado por Boot y Randall en la Universidad de Birmingham a principios de 1940, incluida la mejora de las cavidades con correas. Sin embargo, a diferencia del magnetrón de alta potencia en Gran Bretaña, el dispositivo inicial del NTRI generó solo unos pocos cientos de vatios.

En general, no faltaron capacidades científicas y de ingeniería en Japón; sus buques de guerra y aviones mostraron claramente altos niveles de competencia técnica. Estaban por delante de Gran Bretaña en el desarrollo de magnetrones, y su antena Yagi era el estándar mundial para los sistemas VHF. Fue simplemente que los principales líderes militares no reconocieron cómo la aplicación de la radio en la detección y el alcance, lo que a menudo se llamaba Radio Range Finder (RRF), podría ser valiosa, particularmente en cualquier función defensiva; ofensa, no defensa, dominaba totalmente su pensamiento.

Ejército imperial

En 1938, ingenieros de la Oficina de Investigación de Nippon Electric Company (NEC) estaban realizando pruebas de cobertura en transmisores de alta frecuencia cuando se observó un rápido desvanecimiento de la señal. Esto ocurría cada vez que una aeronave pasaba sobre la línea entre el transmisor y el medidor receptor. Masatsugu Kobayashi, Gerente del Departamento de Tubos de NEC, reconoció que esto se debía a la interferencia de frecuencia de latido de la señal directa y la señal con desplazamiento Doppler reflejada desde la aeronave.

Kobayashi sugirió al Instituto de Investigación Científica del Ejército que este fenómeno podría usarse como un método de advertencia de aeronaves. Aunque el Ejército había rechazado propuestas anteriores para el uso de técnicas de detección por radio, esta tenía atractivo porque se basaba en un método fácilmente comprensible y requeriría poco costo de desarrollo y riesgo para demostrar su valor militar. NEC asignó a Kinji Satake de su Instituto de Investigación para desarrollar un sistema llamado Detector de interferencia Doppler biestático (BDID).

Para probar el sistema prototipo, se instaló en un área recientemente ocupada por Japón a lo largo de la costa de China. El sistema operaba entre 4,0 y 7,5 MHz (75 y 40 m) e involucraba varias estaciones muy espaciadas; esto formó una pantalla de radio que podía detectar la presencia (pero nada más) de un avión a distancias de hasta 500 km (310 mi). El BDID fue el primer sistema de detección basado en radio desplegado por el Ejército Imperial, puesto en funcionamiento a principios de 1941.

Satake desarrolló un sistema similar para la patria japonesa. Los centros de información recibieron advertencias orales de los operadores en las estaciones BDID, generalmente espaciadas entre 65 y 240 km (40 y 150 millas). Para reducir la vulnerabilidad de los homing, un gran temor de los militares, los transmisores funcionaban con solo unos pocos vatios de potencia. Aunque originalmente se pretendía que fueran temporales hasta que se dispusiera de mejores sistemas, permanecieron en funcionamiento durante toda la guerra. No fue hasta después del comienzo de la guerra que el Ejército Imperial tuvo un equipo que podría llamarse radar.

Armada Imperial

A mediados de la década de 1930, algunos de los especialistas técnicos de la Armada Imperial se interesaron en la posibilidad de usar la radio para detectar aviones. Para consulta, recurrieron al profesor Yagi, quien era el Director del Laboratorio de Investigación de Radio en la Universidad Imperial de Osaka. Yagi sugirió que esto podría hacerse examinando el cambio de frecuencia Doppler en una señal reflejada.

Se proporcionó financiación al Laboratorio de Osaka para la investigación experimental de esta técnica. Kinjiro Okabe, el inventor del magnetrón de ánodo dividido y que había seguido a Yagi a Osaka, dirigió el esfuerzo. Los análisis teóricos indicaron que los reflejos serían mayores si la longitud de onda fuera aproximadamente igual al tamaño de las estructuras de las aeronaves. Así, para el experimento se utilizó un transmisor y un receptor VHF con antenas Yagi separadas a cierta distancia.

En 1936, Okabe detectó con éxito un avión que pasaba por el método de interferencia Doppler; esta fue la primera demostración registrada en Japón de detección de aeronaves por radio. Con este éxito, el interés de investigación de Okabe cambió de magnetrones a equipos VHF para la detección de objetivos. Esto, sin embargo, no condujo a ninguna financiación significativa. Los niveles superiores de la Armada Imperial creían que cualquier ventaja de usar la radio para este propósito era superada en gran medida por la intercepción del enemigo y la revelación de la presencia del remitente.

Históricamente, los buques de guerra en formación usaban luces y bocinas para evitar colisiones de noche o cuando había niebla. También podrían usarse técnicas más nuevas de radiocomunicaciones VHF y radiogoniometría, pero todos estos métodos eran muy vulnerables a la intercepción del enemigo. En el NTRI, Yoji Ito propuso que la señal UHF de un magnetrón podría usarse para generar un haz muy estrecho que tendría una probabilidad muy reducida de detección del enemigo.

El desarrollo del sistema de microondas para evitar colisiones comenzó en 1939, cuando la Marina Imperial proporcionó fondos al JRC para experimentos preliminares. En un esfuerzo cooperativo en el que participaron Yoji Ito de NTRI y Shigeru Nakajima de JRC, se diseñó y construyó un aparato que utiliza un magnetrón de 3 cm (10 GHz) con modulación de frecuencia. El equipo se utilizó en un intento de detectar reflejos de estructuras altas a unos pocos kilómetros de distancia. Este experimento dio malos resultados, atribuidos a la muy baja potencia del magnetrón.

El magnetrón inicial fue reemplazado por uno que operaba a 16 cm (1,9 GHz) y con una potencia considerablemente mayor. Los resultados fueron entonces mucho mejores y, en octubre de 1940, el equipo obtuvo ecos claros de un barco en la bahía de Tokio a una distancia de unos 10 km (6,2 millas). Todavía no había un compromiso por parte de los altos funcionarios navales japoneses para usar esta tecnología a bordo de los buques de guerra. No se hizo nada más en este momento, pero a fines de 1941, el sistema se adoptó para uso limitado.

A fines de 1940, Japón organizó dos misiones técnicas para visitar Alemania e intercambiar información sobre sus desarrollos en tecnología militar. El Comandante Yoji Ito representó el interés de la Marina en las aplicaciones de radio, y el Teniente Coronel Kinji Satake hizo lo mismo por el Ejército. Durante una visita de varios meses, intercambiaron importante información general, así como limitados materiales secretos en algunas tecnologías, pero poco directamente sobre técnicas de detección por radio. Ninguno de los lados mencionó siquiera los magnetrones, pero los alemanes aparentemente revelaron su uso de técnicas pulsadas.

Después de recibir los informes del intercambio técnico en Alemania, así como los informes de inteligencia sobre el éxito de Gran Bretaña al disparar con RDF, el Estado Mayor Naval dio marcha atrás y aceptó tentativamente la tecnología de transmisión de pulsos. El 2 de agosto de 1941, incluso antes de que Yoji Ito regresara a Japón, se asignaron fondos para el desarrollo inicial de radares modulados por pulsos. El comandante Chuji Hashimoto del NTRI fue el encargado de iniciar esta actividad.

Se completó un conjunto prototipo que operaba a 4,2 m (71 MHz) y producía alrededor de 5 kW. Con el NTRI a la cabeza, la firma NEC y el Laboratorio de Investigación de Japan Broadcasting Corporation (NHK) hicieron importantes contribuciones al esfuerzo. Kenjiro Takayanagi, ingeniero jefe de la estación de televisión experimental de NHK y llamado "el padre de la televisión japonesa", fue especialmente útil para desarrollar rápidamente los circuitos de sincronización y formación de pulsos, así como la pantalla del receptor. A principios de septiembre de 1941, se probó por primera vez el conjunto de prototipos; detectó un solo bombardero a 97 km (60 mi) y un vuelo de avión a 145 km (90 mi).

El sistema, el primer telémetro de radio (RRF - radar) completo de Japón, fue designado Mark 1 Model 1. Se otorgaron contratos a tres empresas para la producción en serie; NEC construyó los transmisores y moduladores de pulso, Japan Victor los receptores y las pantallas asociadas, y Fuji Electrical las antenas y sus servoaccionamientos. El sistema operaba a 3,0 m (100 MHz) con una potencia máxima de 40 kW. Se utilizaron conjuntos de dipolos con reflectores de tipo mate+ en antenas separadas para transmitir y recibir.

En noviembre de 1941, el primer RRF fabricado se puso en servicio como un sistema terrestre de alerta temprana en Katsuura, Chiba, una ciudad en la costa del Pacífico a unos 100 km (62 millas) de Tokio. Un sistema grande, pesaba cerca de 8.700 kg (19.000 lb). El rango de detección fue de aproximadamente 130 km (81 millas) para un solo avión y 250 km (160 millas) para grupos.

Países Bajos

La detección temprana basada en radio en los Países Bajos siguió dos líneas independientes: una, un sistema de microondas en la firma Philips y la otra, un sistema VHF en un laboratorio de las Fuerzas Armadas.

Philips Company en Eindhoven, Países Bajos, operaba Natuurkundig Laboratorium (NatLab) para la investigación fundamental relacionada con sus productos. El investigador de NatLab, Klaas Posthumus, desarrolló un magnetrón dividido en cuatro elementos. Al desarrollar un sistema de comunicación usando este magnetrón, CHJA Staal estaba probando la transmisión usando antenas parabólicas transmisoras y receptoras colocadas una al lado de la otra, ambas dirigidas a una placa grande a cierta distancia. Para superar la inestabilidad de frecuencia del magnetrón, se utilizó la modulación de pulsos. Se encontró que la placa reflejaba una señal fuerte.

Reconociendo la importancia potencial de esto como dispositivo de detección, NatLab organizó una demostración para Koninklijke Marine (Marina Real de los Países Bajos). Esto se llevó a cabo en 1937 frente a la entrada del principal puerto naval en Marsdiep. Los reflejos de las olas del mar oscurecieron el regreso del barco objetivo, pero la Armada quedó lo suficientemente impresionada como para iniciar el patrocinio de la investigación. En 1939, se demostró un conjunto mejorado en Wijk aan Zee, detectando un barco a una distancia de 3,2 km (2,0 millas).

Philips construyó un sistema prototipo y la empresa Nederlandse Seintoestellen Fabriek (una subsidiaria de Philips) inició los planes para construir una cadena de estaciones de advertencia para proteger los puertos principales. Se realizaron algunas pruebas de campo del prototipo, pero el proyecto se interrumpió cuando Alemania invadió los Países Bajos el 10 de mayo de 1940. Sin embargo, dentro del NatLab, el trabajo continuó en gran secreto hasta 1942.

A principios de la década de 1930, hubo rumores generalizados sobre el desarrollo de un "rayo de la muerte". El Parlamento holandés creó un Comité para las Aplicaciones de la Física en Armamento bajo la dirección de GJ Elias para examinar este potencial, pero el Comité rápidamente descartó los rayos de la muerte. Sin embargo, el Comité estableció el Laboratorium voor Fysieke Ontwikkeling (LFO, Laboratorio para el Desarrollo Físico), dedicado a apoyar a las Fuerzas Armadas de los Países Bajos.

Operando en gran secreto, la LFO abrió una instalación llamada Meetgebouw (Edificio de Medidas) ubicada en la Llanura de Waalsdorp. En 1934, JLWC von Weiler se unió a la LFO y, con SG Gratama, comenzó a investigar un sistema de comunicación de 1,25 m (240 MHz) para ser utilizado en la detección de artillería.

En 1937, mientras se realizaban pruebas en este sistema, una bandada de pájaros que pasaba perturbó la señal. Al darse cuenta de que este podría ser un método potencial para detectar aviones, el Ministro de Guerra ordenó la continuación de los experimentos. Weiler y Gratama se dedicaron a desarrollar un sistema para dirigir reflectores y apuntar armas antiaéreas.

El "dispositivo de escucha eléctrico" experimental operaba a 70 cm (430 MHz) y usaba transmisión pulsada a un RPF de 10 kHz. Se desarrolló un circuito de bloqueo de transmisión-recepción para permitir una antena común. La señal recibida se mostró en un tubo CR con una base de tiempo circular. Este conjunto se demostró al Ejército en abril de 1938 y detectó un avión a una distancia de 18 km (11 millas). Sin embargo, el conjunto fue rechazado porque no podía soportar el duro entorno de las condiciones de combate del Ejército.

La Armada fue más receptiva. Se proporcionaron fondos para el desarrollo final y se agregó Max Staal al equipo. Para mantener el secreto, dividieron el desarrollo en partes. El transmisor fue construido en el Colegio Técnico de Delft y el receptor en la Universidad de Leiden. Se montarían diez juegos bajo la supervisión personal de JJA Schagen van Leeuwen, director de la firma Hazemeijer Fabriek van Signaalapparaten.

El prototipo tenía una potencia máxima de 1 kW y usaba una longitud de pulso de 2 a 3 μs con un PRF de 10 a 20 kHz. El receptor era de tipo superheterodino y utilizaba válvulas Acorn y una etapa de FI de 6 MHz. La antena constaba de 4 filas de 16 dipolos de media onda respaldados por una pantalla de malla de 3 por 3 metros. El operador usó una unidad tipo bicicleta para girar la antena y la elevación se podía cambiar usando una manivela.

Se completaron varios conjuntos y uno se puso en funcionamiento en Malieveld en La Haya justo antes de que los Países Bajos cayeran ante Alemania en mayo de 1940. El conjunto funcionó bien y detectó aviones enemigos durante los primeros días de combate. Para evitar la captura, se destruyeron las unidades operativas y los planos del sistema. Von Weiler y Max Staal huyeron a Inglaterra a bordo de uno de los últimos barcos que pudieron partir, llevando consigo dos juegos desarmados. Más tarde, Gratama y van Leeuwen también escaparon a Inglaterra.

Francia

En 1927, los físicos franceses Camille Gutton y Emile Pierret experimentaron con magnetrones y otros dispositivos que generaban longitudes de onda de hasta 16 cm. El hijo de Camille, Henri Gutton, estaba en la Compagnie générale de la télégraphie sans fil (CSF), donde él y Robert Warneck mejoraron los magnetrones de su padre.

En 1934, tras estudios sistemáticos sobre el magnetrón, la rama de investigación de la CSF, encabezada por Maurice Ponte, presentó una solicitud de patente para un dispositivo diseñado para detectar obstáculos mediante la radiación continua de longitudes de onda ultracortas producida por un magnetrón. Estos todavía eran sistemas CW y dependían de la interferencia Doppler para la detección. Sin embargo, como la mayoría de los radares modernos, se colocaron antenas. El dispositivo medía la distancia y el acimut, pero no directamente como en el "radar" posterior en una pantalla (1939). Aún así, esta fue la primera patente de un aparato operativo de detección por radio que utiliza longitudes de onda centimétricas.

El sistema se probó a finales de 1934 a bordo del carguero Oregon, con dos transmisores trabajando en longitudes de onda de 80 cm y 16 cm. Se detectaron costas y barcos en un rango de 10 a 12 millas náuticas. Se eligió la longitud de onda más corta para el diseño final, que equipó al transatlántico SS Normandie a mediados de 1935 para uso operativo.

A fines de 1937, Maurice Elie en SFR desarrolló un medio de tubos transmisores de modulación de pulso. Esto condujo a un nuevo sistema de 16 cm con una potencia máxima cercana a los 500 W y un ancho de pulso de 6 μs. Las patentes francesas y estadounidenses se presentaron en diciembre de 1939. Se planeó probar el sistema en el mar a bordo del Normandie, pero esto se canceló al estallar la guerra.

Al mismo tiempo, Pierre David en el Laboratoire National de Radioélectricité (Laboratorio Nacional de Radioelectricidad, LNR) experimentó con señales de radio reflejadas en aproximadamente un metro de longitud de onda. A partir de 1931, observó que los aviones provocaban interferencias en las señales. Luego, el LNR inició una investigación sobre una técnica de detección llamada barrage électromagnétique (cortina electromagnética). Si bien esto podría indicar la ubicación general de la penetración, no fue posible determinar con precisión la dirección y la velocidad.

En 1936, la Défense Aérienne du Territoire (Defensa del Territorio Aéreo) realizó pruebas en la cortina electromagnética de David. En las pruebas, el sistema detectó la mayoría de los aviones que ingresaban, pero se perdieron demasiados. A medida que la guerra se acercaba, la necesidad de una detección de aeronaves era crítica. David se dio cuenta de las ventajas de un sistema pulsado y, en octubre de 1938, diseñó un sistema modulado por pulsos de 50 MHz con una potencia de pulso pico de 12 kW. Este fue construido por la firma SADIR.

Francia declaró la guerra a Alemania el 1 de septiembre de 1939 y había una gran necesidad de un sistema de detección de alerta temprana. El sistema SADIR se llevó cerca de Toulon y detectó y midió el alcance de los aviones invasores hasta 55 km (34 millas). El sistema de pulsos SFR se instaló cerca de París, donde detectó aeronaves a distancias de hasta 130 km (81 mi). Sin embargo, el avance alemán fue abrumador y hubo que tomar medidas de emergencia; era demasiado tarde para que Francia desarrollara radares sola y se decidió que sus avances serían compartidos con sus aliados.

A mediados de 1940, Maurice Ponte, de los laboratorios de CSF en París, presentó un magnetrón de cavidad diseñado por Henri Gutton en SFR (ver arriba) a los laboratorios GEC en Wembley, Gran Bretaña. Este magnetrón fue diseñado para operación pulsada a una longitud de onda de 16 cm. A diferencia de otros diseños de magnetrones hasta ese día, como el magnetrón de Boots y Randall (consulte las contribuciones británicas anteriores), este tubo usaba un cátodo recubierto de óxido con una potencia de salida máxima de 1 kW, lo que demuestra que los cátodos de óxido eran la solución para producir alta potencia. pulsos de energía en longitudes de onda cortas, un problema que había eludido a los investigadores británicos y estadounidenses durante años. La importancia de este evento fue subrayada por Eric Megaw, en una revisión de 1946 de los primeros desarrollos de radar: " Este fue el punto de partida del uso del cátodo de óxido en prácticamente todas nuestras ondas de transmisión pulsada posteriores y, como tal, fue una contribución significativa al radar británico. La fecha era el 8 de mayo de 1940".Una versión modificada de este magnetrón alcanzó una potencia máxima de 10 kW en agosto de 1940. Fue ese modelo el que, a su vez, se entregó a los estadounidenses como muestra de buena fe durante las negociaciones realizadas por la delegación de Tizard en 1940 para obtener de Estados Unidos los recursos necesarios para que Gran Bretaña explote todo el potencial militar de su trabajo de investigación y desarrollo.

Italia

Guglielmo Marconi inició la investigación en Italia sobre tecnología de detección basada en radio. En 1933, mientras participaba con su firma italiana en experimentos con un enlace de comunicaciones de 600 MHz a través de Roma, notó perturbaciones en la transmisión causadas por objetos en movimiento adyacentes a su ruta. Esto condujo al desarrollo en su laboratorio de Cornegliano de un sistema de detección Doppler CW de 330 MHz (0,91 m) al que llamó radioecometro. Se utilizaron tubos de Barkhausen-Kurz tanto en el transmisor como en el receptor.

En mayo de 1935, Marconi demostró su sistema al dictador fascista Benito Mussolini y miembros del Estado Mayor militar; sin embargo, la potencia de salida era insuficiente para uso militar. Si bien la demostración de Marconi despertó un interés considerable, poco más se hizo con su aparato.

Mussolini ordenó que se desarrollara aún más la tecnología de detección basada en radio, y se asignó al Regio Istituto Elettrotecnico e delle Comunicazioni (RIEC, Instituto Real de Electrotécnica y Comunicaciones). La RIEC se estableció en 1916 en el campus de la Academia Naval Italiana en Livorno. El teniente Ugo Tiberio, instructor de física y radiotecnología de la Academia, fue asignado para dirigir el proyecto a tiempo parcial.

Tiberio preparó un informe sobre el desarrollo de un aparato experimental que llamó telemetro radiofonico del rivelatore (RDT, Radio-Detector Telemetry). El informe, presentado a mediados de 1936, incluía lo que más tarde se conoció como la ecuación de alcance del radar. Cuando se puso en marcha el trabajo, se agregó a Nello Carrara, un instructor de física civil que había estado investigando en la RIEC en microondas, como responsable del desarrollo del transmisor RDT.

Antes de finales de 1936, Tiberio y Carrara habían demostrado el EC-1, el primer sistema RDT italiano. Este tenía un transmisor de FM que operaba a 200 MHz (1,5 m) con una sola antena de cilindro parabólico. Detectó mezclando las señales transmitidas y reflejadas con desplazamiento Doppler, lo que resultó en un tono audible.

El EC-1 no proporcionó una medida de rango; Para agregar esta capacidad, se inició el desarrollo de un sistema pulsado en 1937. El Capitán Alfeo Brandimarte se unió al grupo y diseñó principalmente el primer sistema pulsado, el EC-2. Este operaba a 175 MHz (1,7 m) y usaba una sola antena hecha con varios dipolos equifasados. La señal detectada estaba destinada a mostrarse en un osciloscopio. Hubo muchos problemas y el sistema nunca llegó a la etapa de prueba.

Luego, el trabajo se centró en el desarrollo de mayor potencia y frecuencias operativas. Carrara, en cooperación con la firma FIVRE, desarrolló un dispositivo similar a un magnetrón. Este estaba compuesto por un par de triodos conectados a una cavidad resonante y producía 10 kW a 425 MHz (70 cm). Se utilizó en el diseño de dos versiones del EC-3, una para a bordo y la otra para defensa costera.

Italia, uniéndose a Alemania, entró en la Segunda Guerra Mundial en junio de 1940 sin un RDT operativo. Se construyó y probó una placa de prueba del EC-3 desde lo alto de un edificio en la Academia, pero la mayor parte del trabajo de RDT se detuvo porque el apoyo directo a la guerra tenía prioridad.

Otros

A principios de 1939, el gobierno británico invitó a representantes de las naciones de la Commonwealth más avanzadas técnicamente a visitar Inglaterra para sesiones informativas y demostraciones sobre la tecnología RDF (radar) altamente secreta. En base a esto, los desarrollos de RDF se iniciaron en Australia, Canadá, Nueva Zelanda y Sudáfrica en septiembre de 1939. Además, esta tecnología se desarrolló de forma independiente en Hungría a principios del período de guerra.

En Australia, el Laboratorio de Radiofísica se estableció en la Universidad de Sydney bajo el Consejo de Investigación Científica e Industrial; John H. Piddington fue responsable del desarrollo de RDF. El primer proyecto fue un sistema de defensa costera de 200 MHz (1,5 m) para el ejército australiano. Designado ShD, se probó por primera vez en septiembre de 1941 y finalmente se instaló en 17 puertos. Tras el ataque japonés a Pearl Harbor, la Real Fuerza Aérea Australiana necesitaba urgentemente un sistema de alerta aérea, y el equipo de Piddington, utilizando el ShD como base, montó el AW Mark I en cinco días. Se estaba instalando en Darwin, Territorio del Norte, cuando Australia recibió el primer ataque japonés el 19 de febrero de 1942. Poco tiempo después, se convirtió en una versión transportable de peso ligero, el LW-AW Mark II; esto fue utilizado por las fuerzas australianas,

Los primeros desarrollos de RDF en Canadá se realizaron en la Sección de Radio del Consejo Nacional de Investigación de Canadá. Usando componentes comerciales y esencialmente sin más ayuda de Gran Bretaña, John Tasker Henderson dirigió un equipo en el desarrollo de Night Watchman, un sistema de advertencia de superficie para la Royal Canadian Navy para proteger la entrada al puerto de Halifax. Probado con éxito en julio de 1940, este conjunto operaba a 200 MHz (1,5 m), tenía una salida de 1 kW con una longitud de pulso de 0,5 μs y usaba una antena fija relativamente pequeña. A esto le siguió un conjunto a bordo de un barco designado Surface Warning 1st Canadian (SW1C) con la antena girada a mano mediante el uso de un volante Chevrolet en el compartimiento del operador. El SW1C se probó por primera vez en el mar a mediados de mayo de 1941, pero el rendimiento fue muy bajo en comparación con la Marina Real.

Para la defensa costera del ejército canadiense, se desarrolló un equipo de 200 MHz con un transmisor similar al Night Watchman. Designado CD, utilizó una gran antena giratoria sobre una torre de madera de 70 pies (21 m). El CD se puso en funcionamiento en enero de 1942.

Ernest Marsden representó a Nueva Zelanda en las reuniones informativas en Inglaterra y luego estableció dos instalaciones para el desarrollo de RDF: una en Wellington en la Sección de Radio de la Oficina Central de Correos de Nueva Zelanda y otra en el Colegio Universitario de Canterbury en Christchurch. Charles N. Watson-Munro lideró el desarrollo de decorados terrestres y aéreos en Wellington, mientras que Frederick WG White lideró el desarrollo de decorados a bordo de barcos en Christchurch.

Antes de finales de 1939, el grupo Wellington había convertido un transmisor existente de 180 MHz (1,6 m) y 1 kW para producir pulsos de 2 μs y lo probó para detectar grandes embarcaciones a una distancia de hasta 30 km; esto fue designado CW (Coastal Watching). Un conjunto similar, designado CD (Coast Defense) usaba un CRT para visualización y tenía conmutación de lóbulos en la antena receptora; esto se implementó en Wellington a fines de 1940. Marsden trajo de Gran Bretaña un conjunto ASV de 200 MHz parcialmente completado, y otro grupo en Wellington lo convirtió en un conjunto de aviones para la Real Fuerza Aérea de Nueva Zelanda; este voló por primera vez a principios de 1940. En Christchurch, había un personal más pequeño y el trabajo fue más lento, pero en julio de 1940, se probó un equipo de 430 MHz (70 cm) y 5 kW. Dos tipos, designados SW (Ship Warning) y SWG (Ship Warning, Gunnery),

Sudáfrica no tenía un representante en las reuniones de 1939 en Inglaterra, pero a mediados de septiembre, cuando Ernest Marsden regresaba en barco a Nueva Zelanda, Basil FJ Schonland subió a bordo y recibió tres días de sesiones informativas. Schonland, una autoridad mundial en rayos y director del Instituto de Geofísica Bernard Price en la Universidad de Witwatersrand, comenzó de inmediato un desarrollo de RDF utilizando componentes de radioaficionados y el equipo de monitoreo de rayos del Instituto. Designado JB (para Johannesburgo), el sistema móvil de 90 MHz (3,3 m) y 500 W se probó en noviembre de 1939, solo dos meses después de su inicio. El prototipo fue operado en Durban antes de fines de 1939, detectando barcos y aviones a distancias de hasta 80 km, y en marzo siguiente, las brigadas antiaéreas de las Fuerzas de Defensa de Sudáfrica desplegaron un sistema.

En Hungría, Zoltán Lajos Bay fue profesor de física en la Universidad Técnica de Budapest y director de investigación de Egyesült Izzolampa (IZZO), una empresa de fabricación de radio y electricidad. A fines de 1942, el Ministro de Defensa ordenó a IZZO que desarrollara un sistema de radiolocalización (rádiólokáció, radar). Usando artículos de revistas sobre mediciones ionosféricas para obtener información sobre la transmisión pulsada, Bay desarrolló un sistema llamado Sas (Eagle) en torno al hardware de comunicaciones existente.

El Sas operaba a 120 MHz (2,5 m) y estaba en una cabina con conjuntos de dipolos de transmisión y recepción separados adjuntos; todo el montaje estaba sobre una plataforma giratoria. Según los registros publicados, el sistema se probó en 1944 en la cima del monte János y tenía un alcance de "más de 500 km". Se instaló un segundo Sas en otro lugar. No hay indicios de que ninguna de las instalaciones de Sas haya estado alguna vez en servicio regular. Después de la guerra, Bay usó un Sas modificado para hacer rebotar con éxito una señal en la luna.

Radares de la segunda guerra mundial

Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial en septiembre de 1939, tanto el Reino Unido como Alemania conocían los esfuerzos en curso del otro en la radionavegación y sus contramedidas: la "Batalla de los haces". Además, ambas naciones en general estaban al tanto de los desarrollos de la otra en detección y seguimiento basados ​​en radio y estaban intensamente interesadas en ellos, y se involucraron en una campaña activa de espionaje y filtraciones falsas sobre sus respectivos equipos. En el momento de la Batalla de Gran Bretaña, ambos bandos estaban desplegando unidades de radiogoniometría y radiogoniometría (radares) y estaciones de control como parte de la capacidad integrada de defensa aérea. Sin embargo, los sistemas alemanes Funkmessgerät (dispositivo de medición de radio) no pudieron ayudar en un papel ofensivo y, por lo tanto, Adolf Hitler no los apoyó. Además, la Luftwaffeno apreció lo suficiente la importancia de las estaciones británicas de radiogoniometría (RDF) como parte de la capacidad de defensa aérea de la RAF, lo que contribuyó a su fracaso.

Si bien el Reino Unido y Alemania lideraron los avances previos a la guerra en el uso de la radio para la detección y el seguimiento de aeronaves, también hubo desarrollos en los Estados Unidos, la Unión Soviética y Japón. Se resumirán los sistemas de tiempos de guerra en todas estas naciones. El acrónimo RADAR (Radio Detection And Ranging) fue acuñado por la Marina de los EE. UU. en 1940, y el nombre posterior "radar" pronto se usó ampliamente. Los radares de búsqueda XAF y CXAM fueron diseñados por el Laboratorio de Investigación Naval y fueron los primeros radares operativos en la flota estadounidense, producidos por RCA.

Cuando Francia acababa de caer ante los nazis y Gran Bretaña no tenía dinero para desarrollar el magnetrón a gran escala, Churchill acordó que Sir Henry Tizard debería ofrecer el magnetrón a los estadounidenses a cambio de su ayuda financiera e industrial (la Misión Tizard). Una primera versión de 6 kW, construida en Inglaterra por los Laboratorios de Investigación de la Compañía General Electric, Wembley, Londres (que no debe confundirse con la compañía estadounidense de nombre similar General Electric), fue entregada al gobierno de los EE. UU. en septiembre de 1940. El magnetrón británico era un mil veces más potente que el mejor transmisor americano de la época y producía pulsos precisos.En ese momento, el productor de microondas equivalente más poderoso disponible en los EE. UU. (un klystron) tenía una potencia de solo diez vatios. El magnetrón de cavidad se usó ampliamente durante la Segunda Guerra Mundial en equipos de radar de microondas y, a menudo, se le atribuye el haber dado al radar aliado una ventaja de rendimiento considerable sobre los radares alemanes y japoneses, lo que influye directamente en el resultado de la guerra. Más tarde, el destacado historiador James Phinney Baxter III lo describió como "el cargamento más valioso jamás traído a nuestras costas".

Los Laboratorios Bell Telephone hicieron una versión producible del magnetrón entregado a Estados Unidos por la Misión Tizard, y antes de finales de 1940, el Laboratorio de Radiación se había establecido en el campus del Instituto de Tecnología de Massachusetts para desarrollar varios tipos de radar utilizando el magnetrón. A principios de 1941, se estaban probando radares aerotransportados centimétricos portátiles en aviones estadounidenses y británicos. A fines de 1941, el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones en Gran Bretaña usó el magnetrón para desarrollar un revolucionario radar aerotransportado de mapeo terrestre con nombre en código H2S. El radar H2S fue desarrollado en parte por Alan Blumlein y Bernard Lovell. Los radares de magnetrón utilizados por EE. UU. y Gran Bretaña podrían detectar el periscopio de un submarino

Radar de posguerra

La Segunda Guerra Mundial, que dio impulso al gran auge en el desarrollo de radares, terminó entre los Aliados y Alemania en mayo de 1945, seguida por Japón en agosto. Con esto, las actividades de radar en Alemania y Japón cesaron durante varios años. En otros países, particularmente en los Estados Unidos, Gran Bretaña y la URSS, los años políticamente inestables de la posguerra vieron mejoras continuas en los radares para aplicaciones militares. De hecho, estas tres naciones hicieron esfuerzos significativos para traer científicos e ingenieros de Alemania para trabajar en sus programas de armas; en los EE. UU., esto fue bajo la Operación Paperclip.

Incluso antes del final de la guerra, se iniciaron varios proyectos dirigidos a aplicaciones no militares de radar y tecnologías estrechamente relacionadas. Las Fuerzas Aéreas del Ejército de los EE. UU. y la RAF británica habían hecho avances durante la guerra en el uso del radar para manejar el aterrizaje de aviones, y esto se expandió rápidamente al sector civil. El campo de la radioastronomía fue una de las tecnologías relacionadas; aunque se descubrió antes de la guerra, floreció de inmediato a fines de la década de 1940 cuando muchos científicos de todo el mundo establecieron nuevas carreras basadas en su experiencia en radares.

Cuatro técnicas, muy importantes en los radares de la posguerra, maduraron a fines de la década de 1940 y principios de la de 1950: pulso Doppler, monopulso, matriz en fase y apertura sintética; los primeros tres fueron conocidos e incluso utilizados durante los desarrollos de tiempos de guerra, pero maduraron más tarde.

• El radar Pulse-Doppler (a menudo conocido como indicación de objetivo en movimiento o MTI), utiliza las señales desplazadas por Doppler de los objetivos para detectar mejor los objetivos en movimiento en presencia de ecos parásitos.
• El radar monopulso (también llamado lobing simultáneo) fue concebido por Robert Page en la NRL en 1943. Con esto, el sistema obtiene información del ángulo de error de un solo pulso, lo que mejora en gran medida la precisión del seguimiento.
• El radar de matriz en fase tiene muchos segmentos de una antena grande controlados por separado, lo que permite que el haz se dirija rápidamente. Esto reduce en gran medida el tiempo necesario para cambiar la dirección del haz de un punto a otro, lo que permite un seguimiento casi simultáneo de múltiples objetivos mientras se mantiene la vigilancia general.
• El radar de apertura sintética (SAR) se inventó a principios de la década de 1950 en Goodyear Aircraft Corporation. Utilizando una sola antena relativamente pequeña transportada en un avión, un SAR combina los retornos de cada pulso para producir una imagen de alta resolución del terreno comparable a la obtenida por una antena mucho más grande. SAR tiene amplias aplicaciones, particularmente en cartografía y teledetección.

Una de las primeras aplicaciones de las computadoras digitales fue cambiar la fase de la señal en elementos de grandes antenas de matriz en fase. A medida que surgieron computadoras más pequeñas, se aplicaron rápidamente al procesamiento de señales digitales utilizando algoritmos para mejorar el rendimiento del radar.

Otros avances en sistemas y aplicaciones de radar en las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial son demasiados para incluirlos aquí. Las siguientes secciones están destinadas a proporcionar muestras representativas.

Radares militares

En los Estados Unidos, el Rad Lab del MIT cerró oficialmente a fines de 1945. El Laboratorio de Investigación Naval (NRL) y el Laboratorio de Señales Evans del Ejército continuaron con nuevas actividades en el desarrollo de radares centimétricos. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF), separada del Ejército en 1946, concentró la investigación de radar en su Centro de Investigación de Cambridge (CRC) en Hanscom Field, Massachusetts. En 1951, el MIT abrió el Laboratorio Lincoln para desarrollos conjuntos con el CRC. Si bien los Laboratorios Bell Telephone se embarcaron en importantes actualizaciones de comunicaciones, continuaron con el Ejército en el radar para su programa de defensa aérea Nike en curso.

En Gran Bretaña, el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE) de la RAF y el Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radar del Ejército (RRDE) continuaron a niveles reducidos en Malvern, Worcestershire, luego en 1953 se combinaron para formar el Establecimiento de Investigación de Radar. En 1948, todas las actividades de investigación y desarrollo de radio y radar de la Royal Navy se combinaron para formar el Admiralty Signal and Radar Establishment, ubicado cerca de Portsmouth, Hampshire. La URSS, aunque devastada por la guerra, se embarcó de inmediato en el desarrollo de nuevas armas, incluidos los radares.

Durante el período de la Guerra Fría que siguió a la Segunda Guerra Mundial, el "eje" principal de combate se desplazó para quedar entre los Estados Unidos y la Unión Soviética. Para 1949, ambos bandos tenían armas nucleares transportadas por bombarderos. Para proporcionar una alerta temprana de un ataque, ambos desplegaron enormes redes de radar de creciente sofisticación en lugares cada vez más remotos. En el oeste, el primer sistema de este tipo fue Pinetree Line, desplegado en Canadá a principios de la década de 1950, respaldado con piquetes de radar en barcos y plataformas petroleras frente a las costas este y oeste.

Pinetree Line utilizó inicialmente radares de pulsos antiguos y pronto se complementó con Mid-Canada Line (MCL). Las mejoras tecnológicas soviéticas hicieron que estas líneas fueran inadecuadas y, en un proyecto de construcción que involucró a 25 000 personas, la línea de alerta temprana distante (Línea DEW) se completó en 1957. Extendiéndose desde Alaska hasta la isla de Baffin y cubriendo más de 6000 millas (9700 km), la línea DEW constaba de 63 estaciones con radares AN/FPS-19 de alta potencia, pulsados, de banda L, la mayoría aumentada por sistemas de pulso-Doppler AN/FPS-23. La unidad soviética probó su primer misil balístico intercontinental (ICBM) en agosto de 1957 y, en unos pocos años, la función de alerta temprana pasó casi por completo a la línea DEW, más capaz.

Tanto EE. UU. como la Unión Soviética tenían misiles balísticos intercontinentales con ojivas nucleares, y cada uno comenzó el desarrollo de un importante sistema de misiles antibalísticos (ABM). En la URSS, este fue el Fakel V-1000, y para ello desarrollaron potentes sistemas de radar. Esto finalmente se desplegó alrededor de Moscú como el sistema de misiles antibalísticos A-35, respaldado por radares designados por la OTAN como Cat House, Dog House y Hen House.

En 1957, el Ejército de EE. UU. inició un sistema ABM llamado Nike-X; esto pasó por varios nombres, y eventualmente se convirtió en el Programa de Salvaguarda. Para esto, había un Radar de Adquisición de Perímetro (PAR) de largo alcance y un Radar de Sitio de Misiles (MSR) de menor alcance y más preciso.

El PAR estaba alojado en un edificio reforzado con energía nuclear de 128 pies (39 m) de altura con una cara inclinada 25 grados hacia el norte. Este contenía 6.888 elementos de antena separados en conjuntos en fase de transmisión y recepción. El transmisor de banda L utilizó 128 tubos de ondas viajeras (TWT) de larga duración, con una potencia combinada en el rango de megavatios. El PAR podía detectar misiles entrantes fuera de la atmósfera a distancias de hasta 1800 millas (2900 km).

El MSR tenía una estructura de pirámide truncada de 80 pies (24 m), con cada cara sosteniendo una antena de matriz en fase de 13 pies (4,0 m) de diámetro y que contenía 5001 elementos de matriz utilizados tanto para transmitir como para recibir. Operando en la banda S, el transmisor utilizó dos klystrons que funcionaban en paralelo, cada uno con una potencia de nivel de megavatios. El MSR podría buscar objetivos desde todas las direcciones, adquiriéndolos en un rango de hasta 300 millas (480 km).

Un sitio de Safeguard, destinado a defender los silos de misiles balísticos intercontinentales Minuteman cerca de la Base Aérea de Grand Forks en Dakota del Norte, finalmente se completó en octubre de 1975, pero el Congreso de los EE. UU. retiró todos los fondos después de que estuvo operativo, pero un solo día. Durante las siguientes décadas, el Ejército de los EE. UU. y la Fuerza Aérea de los EE. UU. desarrollaron una variedad de grandes sistemas de radar, pero el BTL de servicio prolongado abandonó el trabajo de desarrollo militar en la década de 1970.

Un radar moderno desarrollado por la Marina de los EE. UU. es el AN/SPY-1. Presentado por primera vez en 1973, este sistema de banda S de 6 MW ha pasado por una serie de variantes y es un componente importante del sistema de combate Aegis. Un sistema automático de detección y seguimiento, está controlado por computadora usando cuatro antenas de matriz escaneadas electrónicamente pasivas tridimensionales complementarias para proporcionar cobertura hemisférica.

Las señales de radar, que viajan con propagación de línea de visión, normalmente tienen un alcance a los objetivos terrestres limitado por el horizonte visible, o menos de unas 10 millas (16 km). Los objetivos aéreos pueden ser detectados por radares a nivel del suelo a mayores distancias, pero, en el mejor de los casos, a varios cientos de millas. Desde el comienzo de la radio, se sabía que las señales de frecuencias apropiadas (3 a 30 MHz) podían "rebotar" desde la ionosfera y recibirse a distancias considerables. A medida que surgían los bombarderos y misiles de largo alcance, era necesario contar con radares que dieran alertas tempranas a grandes distancias. A principios de la década de 1950, un equipo del Laboratorio de Investigación Naval ideó el radar Over-the-Horizon (OTH) para este propósito.

Para distinguir los objetivos de otros reflejos, fue necesario utilizar un sistema de fase-Doppler. Fue necesario desarrollar receptores muy sensibles con amplificadores de bajo ruido. Dado que la señal que iba al objetivo y regresaba tenía una pérdida de propagación proporcional al rango elevado a la cuarta potencia, se requería un transmisor potente y antenas grandes. Se necesitaba una computadora digital con una capacidad considerable (nueva en ese momento) para analizar los datos. En 1950, su primer sistema experimental fue capaz de detectar lanzamientos de cohetes a 600 millas (970 km) de distancia en Cabo Cañaveral, y la nube de una explosión nuclear en Nevada a 1700 millas (2700 km) de distancia.

A principios de la década de 1970, un proyecto estadounidense-británico conjunto, cuyo nombre en código era Cobra Mist, utilizó un radar OTH de 10 MW en Orfordness (el lugar de nacimiento del radar británico), Inglaterra, en un intento de detectar lanzamientos de aviones y misiles sobre el oeste de la URSS. Debido a los acuerdos ABM entre EE. UU. y la URSS, esto se abandonó en dos años. En el mismo período de tiempo, los soviéticos estaban desarrollando un sistema similar; esto detectó con éxito el lanzamiento de un misil a 2.500 km (1.600 mi). Para 1976, esto había madurado hasta convertirse en un sistema operativo llamado Duga ("Arco" en inglés), pero conocido por la inteligencia occidental como Steel Yard y llamado Woodpecker por los radioaficionados y otros que sufrieron su interferencia: se estimó que el transmisor tenía un poder de 10 MW. Australia, Canadá y Francia también desarrollaron sistemas de radar OTH.

Con la llegada de los satélites con capacidades de alerta temprana, los militares perdieron la mayor parte de su interés en los radares OTH. Sin embargo, en los últimos años, esta tecnología se ha reactivado para detectar y rastrear el transporte marítimo en aplicaciones como el reconocimiento marítimo y la lucha contra las drogas.

También se han desarrollado sistemas que utilizan una tecnología alternativa para la detección sobre el horizonte. Debido a la difracción, las ondas electromagnéticas superficiales se dispersan hacia la parte trasera de los objetos y estas señales se pueden detectar en una dirección opuesta a las transmisiones de alta potencia. Llamado OTH-SW (SW para Surface Wave), Rusia está utilizando un sistema de este tipo para monitorear el Mar de Japón, y Canadá tiene un sistema para la vigilancia costera.

Radares de aviacion civil

Los años de la posguerra vieron el comienzo de un desarrollo revolucionario en el control del tráfico aéreo (ATC): la introducción del radar. En 1946, la Administración de Aeronáutica Civil (CAA) presentó una torre experimental equipada con radar para el control de vuelos civiles. Para 1952, la CAA había comenzado su primer uso rutinario de radar para el control de aproximación y salida. Cuatro años más tarde, realizó un gran pedido de radares de largo alcance para uso en ATC en ruta; estos tenían la capacidad, en altitudes más altas, de ver aeronaves dentro de las 200 millas náuticas (370 km). En 1960, se requirió que las aeronaves que volaban en ciertas áreas llevaran un transpondedor de radar que identificara la aeronave y ayudara a mejorar el rendimiento del radar. Desde 1966, la agencia responsable se llama Administración Federal de Aviación (FAA).

Un control de aproximación de radar terminal (TRACON) es una instalación ATC que generalmente se encuentra en las cercanías de un aeropuerto grande. En la Fuerza Aérea de los EE. UU. se conoce como RAPCON (Control de Aproximación por Radar), y en la Marina de los EE. UU. como RATCF (Instalación de Control de Tráfico Aéreo por Radar). Por lo general, el TRACON controla aeronaves dentro de un radio de 30 a 50 millas náuticas (56 a 93 km) del aeropuerto a una altitud entre 10,000 y 15,000 pies (3,000 a 4,600 m). Este utiliza uno o más radares de vigilancia aeroportuaria (ASR-8, 9 y 11, ASR-7 está obsoleto), barriendo el cielo una vez cada pocos segundos. Estos radares ASR primarios suelen combinarse con radares secundarios (Interrogadores de balizas de radar de tráfico aéreo, o ATCBI) de los tipos ATCBI-5, Modo S o MSSR. A diferencia del radar primario, el radar secundario se basa en un transpondedor basado en un avión, que recibe una interrogación desde tierra y responde con un código digital apropiado que incluye la identificación de la aeronave e informa la altitud de la aeronave. El principio es similar al amigo o enemigo de identificación militar IFF. El conjunto de antenas del radar secundario se monta sobre el plato del radar primario en el sitio del radar, y ambos giran a aproximadamente 12 revoluciones por minuto.

El radar de vigilancia digital del aeropuerto (DASR) es un sistema de radar TRACON más nuevo que reemplaza los antiguos sistemas analógicos con tecnología digital. La nomenclatura civil para estos radares es ASR-9 y ASR-11, y los militares utilizan AN/GPN-30.

En el ASR-11 se incluyen dos sistemas de radar. El principal es un sistema de banda S (~2,8 GHz) con una potencia de pulso de 25 kW. Proporciona seguimiento en 3D de la aeronave objetivo y también mide la intensidad de la lluvia. El secundario es un sistema de banda P (~1,05 GHz) con una potencia máxima de unos 25 kW. Utiliza un conjunto de transpondedores para interrogar a la aeronave y recibir datos operativos. Las antenas de ambos sistemas giran sobre una torre alta.

Radar meteorológico

Durante la Segunda Guerra Mundial, los operadores de radares militares notaron ruido en los ecos devueltos debido a elementos meteorológicos como lluvia, nieve y aguanieve. Justo después de la guerra, los científicos militares regresaron a la vida civil o continuaron en las Fuerzas Armadas y prosiguieron su trabajo en el desarrollo de un uso para esos ecos. En Estados Unidos, David Atlas, primero para el grupo Air Force y luego para el MIT, desarrolló los primeros radares meteorológicos operativos. En Canadá, JS Marshall y RH Douglas formaron el "Stormy Weather Group" en Montreal. Marshall y su estudiante de doctorado Walter Palmer son bien conocidos por su trabajo sobre la distribución del tamaño de las gotas en la lluvia de latitudes medias que condujo a la comprensión de la relación ZR, que correlaciona una reflectividad de radar dada con la velocidad a la que cae el agua. En el Reino Unido, continuaron las investigaciones para estudiar los patrones de eco del radar y los elementos meteorológicos, como la lluvia estratiforme y las nubes convectivas, y se realizaron experimentos para evaluar el potencial de diferentes longitudes de onda de 1 a 10 centímetros.

Entre 1950 y 1980, los servicios meteorológicos de todo el mundo construyeron radares de reflectividad, que miden la posición y la intensidad de la precipitación. En Estados Unidos, el US Weather Bureau, establecido en 1870 con la misión específica de proporcionar observaciones meteorológicas y dar aviso de tormentas que se aproximaban, desarrolló el WSR-1 (Weather Surveillance Radar-1), uno de los primeros radares meteorológicos. Esta era una versión modificada del radar AN/APS-2F, que la Oficina Meteorológica adquirió de la Marina. El WSR-1A, WSR-3 y WSR-4 también eran variantes de este radar.A esto le siguió el WSR-57 (Weather Surveillance Radar - 1957) que fue el primer radar meteorológico diseñado específicamente para una red de alerta nacional. Usando tecnología de la Segunda Guerra Mundial basada en tubos de vacío, solo proporcionó datos de reflectividad gruesos y ninguna información de velocidad. Operando a 2,89 GHz (banda S), tenía una potencia máxima de 410 kW y un alcance máximo de aproximadamente 580 mi (930 km). AN/FPS-41 fue la designación militar del WSR-57.

Los primeros meteorólogos tenían que observar un tubo de rayos catódicos. Durante la década de 1970, los radares comenzaron a estandarizarse y organizarse en redes más grandes. El siguiente cambio significativo en los Estados Unidos fue la serie WSR-74, que comenzó a operar en 1974. Había dos tipos: el WSR-74S, para reemplazos y llenar vacíos en la red nacional WSR-57, y el WSR-74C, principalmente para uso local. Ambos estaban basados ​​en transistores y su principal diferencia técnica se indicaba con la letra, la banda S (más adecuada para largo alcance) y la banda C, respectivamente. Hasta la década de 1990, había 128 de los radares modelo WSR-57 y WSR-74 repartidos por todo el país.

Los primeros dispositivos para capturar imágenes de radar se desarrollaron durante el mismo período. Se aumentó el número de ángulos escaneados para obtener una vista tridimensional de la precipitación, de modo que se pudieran realizar secciones transversales horizontales (CAPPI) y verticales. Los estudios de la organización de las tormentas eléctricas fueron entonces posibles para el Proyecto Granizo de Alberta en Canadá y el Laboratorio Nacional de Tormentas Severas (NSSL) en los EE. UU. en particular. La NSSL, creada en 1964, comenzó a experimentar con señales de polarización dual y usos del efecto Doppler. En mayo de 1973, un tornado devastó Union City, Oklahoma, justo al oeste de Oklahoma City. Por primera vez, un radar Dopplerizado de 10 cm de longitud de onda de NSSL documentó todo el ciclo de vida del tornado.Los investigadores descubrieron una rotación de mesoescala en la nube antes de que el tornado tocara el suelo: la firma del vórtice del tornado. La investigación de NSSL ayudó a convencer al Servicio Meteorológico Nacional de que el radar Doppler era una herramienta de pronóstico crucial.

Entre 1980 y 2000, las redes de radares meteorológicos se convirtieron en la norma en América del Norte, Europa, Japón y otros países desarrollados. Los radares convencionales fueron reemplazados por radares Doppler, que además de la posición e intensidad podían rastrear la velocidad relativa de las partículas en el aire. En los Estados Unidos, la construcción de una red que consta de radares de longitud de onda de 10 cm (4 pulgadas), llamada NEXRAD o WSR-88D (Weather Service Radar 1988 Doppler), se inició en 1988 luego de la investigación de NSSL. En Canadá, Environment Canada construyó la estación King City,con un radar Doppler de investigación de cinco centímetros, en 1985; La Universidad McGill dopplerizó su radar (JS Marshall Radar Observatory) en 1993. Esto condujo a una red Doppler canadiense completa entre 1998 y 2004. Francia y otros países europeos cambiaron a la red Doppler a fines de la década de 1990 y principios de la de 2000. Mientras tanto, los rápidos avances en la tecnología informática dieron lugar a algoritmos para detectar señales de mal tiempo y una plétora de "productos" para los medios de comunicación y los investigadores.

Después de 2000, la investigación sobre la tecnología de polarización dual pasó al uso operativo, aumentando la cantidad de información disponible sobre el tipo de precipitación (p. ej., lluvia frente a nieve). "Doble polarización" significa que se emite radiación de microondas polarizada tanto horizontal como verticalmente (con respecto al suelo). Se espera un despliegue a gran escala para finales de la década en algunos países como Estados Unidos, Francia y Canadá.

Desde 2003, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. ha estado experimentando con el radar de matriz en fase como reemplazo de la antena parabólica convencional para proporcionar una mayor resolución de tiempo en el sondeo atmosférico. Esto sería muy importante en tormentas severas ya que su evolución puede evaluarse mejor con datos más oportunos.

También en 2003, la Fundación Nacional de Ciencias estableció el Centro de Investigación de Ingeniería para la Detección Adaptativa Colaborativa de la Atmósfera, "CASA", una colaboración multidisciplinaria y multiuniversitaria de ingenieros, informáticos, meteorólogos y sociólogos para realizar investigaciones fundamentales, desarrollar tecnología habilitadora., y desplegar prototipos de sistemas de ingeniería diseñados para aumentar los sistemas de radar existentes mediante el muestreo de la troposfera inferior generalmente submuestreada con radares económicos, de exploración rápida, de doble polarización, de exploración mecánica y de matriz en fase.

Radar de mapeo

El indicador de posición del plano, que data de los primeros días del radar y sigue siendo el tipo de pantalla más común, proporciona un mapa de los objetivos que rodean la ubicación del radar. Si la antena de radar de un avión se apunta hacia abajo, se genera un mapa del terreno y cuanto más grande sea la antena, mayor será la resolución de la imagen. Después de la aparición del radar centimétrico, los radares que miran hacia abajo, el H2S (banda L) y el H2X (banda C), proporcionaron mapas en tiempo real utilizados por EE. UU. y Gran Bretaña en los bombardeos sobre Europa por la noche y a través de densas nubes.

En 1951, Carl Wiley dirigió un equipo en Goodyear Aircraft Corporation (más tarde Goodyear Aerospace) en el desarrollo de una técnica para ampliar y mejorar en gran medida la resolución de las imágenes generadas por radar. Llamado radar de apertura sintética (SAR), una antena de tamaño ordinario fijada al costado de una aeronave se usa con un procesamiento de señal muy complejo para dar una imagen que de otro modo requeriría una antena de exploración mucho más grande; de ahí el nombre de apertura sintética. A medida que se emite cada pulso, se irradia sobre una banda lateral hacia el terreno. El retorno se extiende en el tiempo, debido a los reflejos de las características a diferentes distancias. El movimiento del vehículo a lo largo de la trayectoria de vuelo da los incrementos horizontales. El procesador de señal combina la amplitud y la fase de los retornos utilizando técnicas de transformada de Fourier para formar la imagen.

A lo largo de los años, se han realizado muchas variaciones del SAR con el resultado de aplicaciones diversificadas. En los sistemas iniciales, el procesamiento de la señal era demasiado complejo para la operación a bordo; las señales fueron grabadas y procesadas posteriormente. Luego se probaron procesadores que usaban técnicas ópticas para generar imágenes en tiempo real, pero los avances en la electrónica de alta velocidad ahora permiten procesos integrados para la mayoría de las aplicaciones. Los primeros sistemas daban una resolución de decenas de metros, pero los sistemas aerotransportados más recientes proporcionan resoluciones de unos 10 cm. Los sistemas de banda ultraancha actuales tienen resoluciones de unos pocos milímetros.

Otros radares y aplicaciones

Hay muchos otros sistemas y aplicaciones de radar de posguerra. Sólo se señalarán algunos.

Pistola de radar

El dispositivo de radar más extendido en la actualidad es, sin duda, la pistola de radar. Este es un radar Doppler pequeño, generalmente portátil, que se usa para detectar la velocidad de los objetos, especialmente camiones y automóviles en la regulación del tráfico, así como pelotas de béisbol lanzadas, corredores u otros objetos en movimiento en los deportes. Este dispositivo también se puede utilizar para medir la velocidad superficial del agua y los materiales fabricados de forma continua. Una pistola de radar no devuelve información sobre la posición del objeto; utiliza el efecto Doppler para medir la velocidad de un objetivo. Desarrolladas por primera vez en 1954, la mayoría de las pistolas de radar funcionan con muy poca potencia en las bandas X o Ku. Algunos usan radiación infrarroja o luz láser; estos generalmente se llaman LIDAR. Una tecnología relacionada para medir la velocidad en líquidos o gases que fluyen se denomina velocimetría láser Doppler;

Radar de impulso

A medida que se desarrollaban inicialmente los radares de pulsos, se examinó el uso de pulsos muy estrechos. La longitud del pulso rige la precisión de la medición de distancia por radar: cuanto más corto es el pulso, mayor es la precisión. Además, para una frecuencia de repetición de pulso (PRF) dada, un pulso más corto da como resultado una potencia máxima más alta. El análisis armónico muestra que cuanto más estrecho es el pulso, más ancha es la banda de frecuencias que contienen la energía, lo que lleva a que estos sistemas también se denominen radares de banda ancha. En los primeros días, la electrónica para generar y recibir estos pulsos no estaba disponible; por lo tanto, esencialmente no se hicieron aplicaciones de esto inicialmente.

En la década de 1970, los avances en la electrónica generaron un renovado interés en lo que a menudo se denominaba radar de pulso corto. Con nuevos avances, se volvió práctico generar pulsos que tuvieran un ancho del mismo orden que el período de la portadora de RF (T = 1/f). Esto ahora se llama generalmente radar de impulso.

La primera aplicación significativa de esta tecnología fue en el radar de penetración terrestre (GPR). Desarrollado en la década de 1970, GPR ahora se usa para análisis de cimientos estructurales, mapeo arqueológico, búsqueda de tesoros, identificación de artefactos explosivos sin detonar y otras investigaciones superficiales. Esto es posible porque el radar de impulsos puede ubicar de manera concisa los límites entre el medio general (el suelo) y el objetivo deseado. Los resultados, sin embargo, no son únicos y dependen en gran medida de la habilidad del operador y la interpretación posterior de los datos.

En suelos y rocas secos o favorables, a menudo es posible una penetración de hasta 300 pies (91 m). Para mediciones de distancia en estos rangos cortos, el pulso transmitido suele tener solo un ciclo de radiofrecuencia de duración; Con una portadora de 100 MHz y una PRF de 10 kHz (parámetros típicos), la duración del pulso es de solo 10 ns (nanosegundo). lo que lleva a la designación de "impulso". Una variedad de sistemas GPR están disponibles comercialmente en versiones de mochila y carro con ruedas con potencia de pulso de hasta un kilovatio.

Con el desarrollo continuo de la electrónica, se hicieron posibles los sistemas con duraciones de pulso medidas en picosegundos. Las aplicaciones son tan variadas como sensores de seguridad y movimiento, detectores de vigas de edificios, dispositivos de advertencia de colisión y monitores de dinámica cardíaca. Algunos de estos dispositivos tienen el tamaño de una caja de fósforos e incluyen una fuente de alimentación de larga duración.

Astronomía de radar

A medida que se desarrollaba el radar, los astrónomos consideraron su aplicación para realizar observaciones de la Luna y otros objetos extraterrestres cercanos. En 1944, Zoltán Lajos Bay tenía este objetivo principal cuando desarrolló un radar en Hungría. El ejército soviético conquistador se llevó su telescopio de radar y tuvo que ser reconstruido, lo que retrasó el experimento. Bajo el Proyecto Diana realizado por el Laboratorio de Señales Evans del Ejército en Nueva Jersey, se utilizó un radar SCR-271 modificado (la versión de posición fija del SCR-270) que operaba a 110 MHz con una potencia máxima de 3 kW para recibir ecos del Moon el 10 de enero de 1946. Zoltán Bay lo logró el 6 de febrero siguiente.

La radioastronomía también comenzó después de la Segunda Guerra Mundial, y muchos científicos involucrados en el desarrollo de radares entraron en este campo. Durante los años siguientes se construyeron varios observatorios de radio; sin embargo, debido al costo adicional y la complejidad de involucrar transmisores y equipos receptores asociados, muy pocos se dedicaron a la astronomía por radar. De hecho, prácticamente todas las principales actividades de astronomía por radar se han llevado a cabo como complemento de los observatorios de radioastronomía.

El radiotelescopio del Observatorio de Arecibo, inaugurado en 1963, fue el más grande del mundo. Propiedad de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y operado por un contratista, se utilizó principalmente para radioastronomía, pero había equipos disponibles para astronomía de radar. Esto incluía transmisores que operaban a 47 MHz, 439 MHz y 2,38 GHz, todos con potencia de pulso muy alta. Tiene un reflector primario de 305 m (1000 pies) fijo en posición; el reflector secundario está en pistas para permitir apuntar con precisión a diferentes partes del cielo. Se han realizado muchos descubrimientos científicos importantes utilizando el telescopio de radar de Arecibo, incluido el mapeo de la rugosidad de la superficie de Marte y las observaciones de Saturno y su luna más grande, Titán. En 1989, el radar del observatorio tomó imágenes de un asteroide por primera vez en la historia.

Después de una falla en el cable auxiliar y principal del telescopio en agosto y noviembre de 2020, respectivamente, la NSF anunció la decisión de desmantelar el telescopio mediante una demolición controlada, pero que las otras instalaciones del Observatorio permanecerían operativas en el futuro. Sin embargo, antes de que pudiera ocurrir el desmantelamiento seguro del telescopio, los cables de soporte restantes de una torre fallaron rápidamente en la mañana del 1 de diciembre de 2020, lo que provocó que la plataforma del instrumento se estrellara contra el plato, cortando la parte superior de las torres de soporte y parcialmente dañando algunos de los otros edificios, aunque no hubo heridos. NSF ha declarado que todavía tiene la intención de continuar con las otras instalaciones del Observatorio operativas lo antes posible y está analizando planes para reconstruir un nuevo instrumento de telescopio en su lugar.

Varias naves espaciales que orbitan la Luna, Mercurio, Venus, Marte y Saturno han llevado radares para el mapeo de la superficie; se llevó un radar de penetración terrestre en la misión Mars Express. Los sistemas de radar en varios aviones y naves espaciales en órbita han trazado mapas de toda la Tierra para varios propósitos; en la Misión Topográfica de Radar del Transbordador, se cartografió todo el planeta con una resolución de 30 m.

El Observatorio de Jodrell Bank, una operación de la Universidad de Manchester en Gran Bretaña, fue iniciado originalmente por Bernard Lovell para ser una instalación de astronomía por radar. Inicialmente utilizó un sistema de radar GL-II excedente de guerra que operaba a 71 MHz (4,2 m). Las primeras observaciones fueron de rastros ionizados en la lluvia de meteoritos Gemínidas durante diciembre de 1945. Si bien la instalación pronto evolucionó para convertirse en el tercer observatorio de radio más grande del mundo, continuó la astronomía de radar. El más grande (250 pies o 76 m de diámetro) de sus tres radiotelescopios totalmente orientables entró en funcionamiento justo a tiempo para rastrear por radar el Sputnik 1, el primer satélite artificial, en octubre de 1957.