Desenvolvimento de receptor digital para radares metereológicos doppler

• Processo: 06/51396-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de outubro de 2006 - 30 de junho de 2009
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Pesquisador responsável: Fábio Haruo Fukuda
• Beneficiário: Fábio Haruo Fukuda
• Empresa Sede: Atmos Sistemas Ltda
• Município: São Paulo
• Assunto(s): Radar Meteorologia Receptor de comunicação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Radar Metereologico | Receptor Digital

Resumo

Desenvolvimento de Receptor Digital para Radares Meteorológicos Doppler Radares são equipamentos capazes de monitorar uma área de grande extensão, a partir de um único ponto. Os radares meteorológicos de maior alcance podem alcançar até 400 km de raio de cobertura, e para tanto transmitem um pulso de alta potência, que é refletido pelas gotículas de água presentes na atmosfera. Este retorno é captado pelo equipamento, que devido à atenuação causada pelo duplo trajeto (ida e volta) do pulso eletromagnético, necessita ter a capacidade de tratar sinais com altíssima amplitude, no caso de massas de precipitação próximas, assim como sinais muito fracos e com amplitude reduzida, que seria o caso de uma precipitação fraca no limite do alcance do equipamento. Assim, o equipamento radar necessita de uma faixa dinâmica de amplitudes elevada. Para manter esta dinâmica elevada, os radares normalmente utilizam dois canais, sendo um logarítmico, de elevada dinâmica, apenas para a medição da intensidade dos fenômenos, e outro canal linear, para a capacidade Doppler. Os radares meteorológicos necessitam de um transmissor de elevada potência para produzir um pulso de alta energia eletromagnética. A maior parte dos equipamentos em operação utiliza válvulas denominadas magnetrons. Estes dispositivos são relativamente eficientes e alcançaram um grau de confiabilidade adequado à operação dos radares. Porém, estes dispositivos são auto-osciladores, que são energizados a cada pulso transmitido, fazendo que não exista correlação, ou coerência de fase entre os pulsos. Isto acarreta em problemas em dois aspectos do radar: a) a medição de velocidade radial, que é função do desvio Doppler do sinal transmitido; b) a eliminação de "clutter" de ecos fixos de solo, isto é, a filtragem dos sinais de retorno de solo que são indesejáveis. Para tanto, na maioria dos radares com capacidade Doppler, utiliza-se um oscilador coerente, que captura a fase do sinal transmitido e a mantém como uma referência na de modulação dos sinais recebidos. Outra consequência da utilização de válvulas auto-osciladoras, como as magnetrons, é a deriva em frequência em função da temperatura. Ou seja, a frequência da válvula varia com a temperatura, exigindo circuitos de controle e correção de sua frequência. Receptores digitais, em contraposição aos receptores analógicos, hoje utilizados em todos os radares meteorológicos instalados no Brasil, têm as seguintes vantagens: a maior dinâmica proporcionada e a eliminação da necessidade de dois canais de recepção; a leitura digital da fase do sinal transmitido e a compensação automática para os sinais de modulados; a melhor rejeição a interferência pela possibilidade de utilização de filtros digitais de melhor desempenho; a leitura digital da frequência de transmissão, facilitando a correção automática da mesma; a diminuição de calibração e ajustes necessários aos circuitos analógicos. Este projeto propõe o desenvolvimento de um receptor digital para radares meteorológicos utilizando técnicas de tratamento e condicionamento de sinais em rádio-frequência e processamento digital de sinais. O projeto será desenvolvido na empresa ATMOS, que possui "know-how" em radares meteorológicos, processamento digital de sinais e software de meteorológico. Utilizará técnicas de desenvolvimento de circuitos com FPGA ("field-programmable gate array") e DSP ("digital signal processing") e se beneficiará da utilização de seu radar instalado em Mogi das Cruzes como plataforma de teses para os equipamentos desenvolvidos (AU)