Medidas de Seção Reta Radar (RCS) permitem determinar a área efetiva equivalente de um alvo, quando iluminado por uma onda de radar. Em outras palavras, é a razão entre a energia de uma onda eletromagnética irradiada por um radar, incidente em um alvo, e a energia espalhada pelo mesmo. Esse espalhamento pode ser monoestático, quando as ondas eletromagnéticas refletidas pelo alvo são medidas na mesma direção da fonte emissora (radar), ou biestático, quando as ondas refletidas são detectadas em outras direções. O fenômeno de espalhamento de ondas eletromagnéticas permite obter informações importantes sobre o alvo, tais como sua geometria e suas dimensões físicas. Este trabalho apresenta o estudo de otimização de um sistema de medidas de RCS de alvos de geometrias complexas (mísseis), com o desenvolvimento de um circuito discriminador de ruídos interferentes e, também, o estudo de redução da RCS dos alvos complexos pela aplicação de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE). As medidas de RCS foram realizadas em campo fechado, na condição monoestática, utilizando uma câmara anecóica, na faixa de freqüências de 5 a 7 GHz (banda C) e de 8 a 12 GHz (banda X) e, também, na condição biestática, em ambiente aberto na banda X. O estudo da redução foi realizado pela aplicação de MARE à base de manta de silicone aditada com negro de fumo, desenvolvida na AMR/CTA. Resultados experimentais obtidos na caracterização de um setor de míssil nas bandas C e X, em câmara anecóica, mostram a complexidade envolvida na interpretação de diagramas de RCS de alvos complexos. O uso do circuito discriminador de ruídos, projetado e construído neste trabalho, melhora a resolução dos diagramas de RCS, com o aumento da sensibilidade das medidas de RCS em até 26 dB e da gama dinâmica de 25 dB para 50 dB. A aplicação de MARE no míssil promoveu uma redução de RCS de até 98%.

A seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) é uma técnica de identificação de objetos por meio do espalhamento eletromagnético de uma onda incidente. Consequentemente, foram desenvolvidas tecnologias para reduzir este espalhamento, dentre elas a de cancelamento passivo, mais conhecida como técnica de casamento de impedância. Esta técnica é baseada em um cilindro metálico com uma fenda e carregamento central de material dielétrico. A análise do espalhamento deste cilindro pode ser feita com o auxilio de ferramentas computacionais que simulam fenômenos eletromagnéticos. Uma dessas ferramentas utiliza o método de diferenças finitas no domínio do tempo, um método interessante que permite avaliar uma faixa larga de frequência com uma única simulação. Por ser um método volumétrico e requerer uma grande quantidade de recursos computacionais, este não foi aplicado no estudo da técnica de cancelamento passivo em décadas anteriores. Assim, este trabalho demonstra que, nos dias atuais, este método é eficaz para o estudo desta técnica. Por meio de comparações entre resultados obtidos por simulações e resultados experimentais, é mostrado que houve uma diferença de 13 MHz na frequência de maior redução da RCS, devido a imperfeições mecânicas no ensaio experimental. Através dos resultados das simulações, foi demonstrado que há propagações de energia e corrente no corpo do cilindro. Também foi demonstrado que frequências e amplitudes de redução da RCS variam, por causa do tamanho da fenda e da permissividade do material utilizado como carregamento central. Um cilindro com duas fendas também foi estudado, onde pode-se observar como a frequência varia com relação à distância entre as fendas.

Neste trabalho, é estudado o método de carregamento central como técnica de redução da seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) de estruturas cilíndricas finas (raio < 0,02l) e moderadas (0,02l < raio < 0,125l), com comprimento, no máximo, igual a um comprimento de onda (l), quando as mesmas são iluminadas, com incidência normal, por uma onda eletromagnética plana com o vetor campo elétrico paralelo ao eixo do cilindro.Inicialmente, é adicionada uma impedância concentrada no centro do cilindro, tendo em vista modificar o valor da corrente induzida no cilindro pela onda eletromagnética incidente, dessa forma modificando o valor do campo eletromagnético gerado por essas correntes e da RCS. Esse carregamento da estrutura é realizado por meio de duas linhas de transmissão coaxiais curto-circuitadas, cujas impedâncias de entrada efetuam o carregamento. Para isto, foi desenvolvido um modelo teórico para o cálculo da impedância de carregamento obtida através dessas linhas.O presente trabalho contém, primeiramente, uma análise teórica da distribuição da corrente induzida pelo método da equação integral. O campo eletromagnético gerado por essas correntes - campo espalhado - é calculado na direção normal ao cilindro, para, em seguida, obter-se a equação da RCS do cilindro. A equação final da RCS em função da impedância é minimizada obtendo-se a impedância ótima que reduz a zero o valor da RCS da estrutura. Esta análise envolveu a determinação das equações dos seguintes parâmetros: distribuição de corrente induzida, RCS e impedância ótima para cada solução teórica. A análise dos resultados numéricos e experimentais partiu da obtenção das curvas que mostraram a variação da corrente induzida com o comprimento do cilindro, normalizado em relação a l (comprimento de onda), e da RCS em função da freqüência. Foi obtida uma solução numérica para a corrente que concordou melhor com os resultados experimentais do que dois outros resultados teóricos encontrados na literatura para estruturas finas carregadas, assim como foi, também, obtida uma solução teórica para a RCS que apresentou boa concordância com os resultados experimentais para estruturas carregadas finas e moderadas. Esta solução, que apresentou superioridade, utilizou o método das aproximações sucessivas de Hallén quando se tratando de cilindros finos, assim como se introduziram modificações no desenvolvimento analítico para que fosse possível a obtenção de resultados teóricos satisfatórios para cilindros moderados. Observou-se que, para cilindros com comprimentos l maiores que 0,60l, apenas esta solução é adequada e, para valores de l inferiores, os seus resultados ainda são melhores. Para cilindros finos, a redução de RCS foi da ordem de 30 a 40 dB e, para cilindros moderados, da ordem de 25 a 30 dB, conforme constatado através de resultados numéricos e experimentais.A técnica de carregamento, aplicada para o caso em estudo, mostrou ser eficiente no controle da RCS de estruturas cilíndricas finas e moderadas.

Este trabalho se insere na área de controle de assinaturas de radar e tem como objetivo o estudo de predição da seção reta radar de alvos simples (placa plana, cilindro e diedro ortogonal e complexos (mísseis MAA-1 e Matra R530), com base no método da Óptica Física (PO), na frequência de 10 GHz. As simulações realizadas são confrontadas com medidas experimentais em campo aberto. Para alvos simples é apresentada uma solução analítica. Já os alvos complexos têm suas superfícies decompostas em um grande número de pequenas faces triangulares e o diagrama de seção reta radar (RCS) é o resultado da contribuição do espalhamento eletromagnético de cada uma dessas faces. O estudo da redução da RCS dos alvos é realizado pelo uso de uma material absorvedor de radiação eletromagnética (MARE) baseado em ferro-carbonila e silicone, com 10,3 dB de atenuação. A comparação dos diagramas de RCS, obtidos experimentalmente e por simulação dos alvos simples e complexos, mostra que os pontos mais relevantes dos diagramas apresentam discrepância pouco significativa. Isto representa uma boa concordância das medidas experimentais com as simulações baseadas no método PO. Este resultado permite afirmar que este método PO substitui com segurança outras ferramentas mais onerosas, baseadas em métodos mais complexos, na predição de seção reta radar de alvos. Os resultados de redução de RCS, em 10 GHz, com a incidência perpendicular do sinal de micro-ondas, são iguais a 91%, 92% e 95% para a placa plana, cilindro e diedro, respectivamente. Já os mísseis MAA-1 e Matra R530 têm as RCS reduzidas, nas mesmas condições, em 96% e 89%, respectivamente.

Ao longo de décadas, vários países têm desenvolvido a tecnologia de fabricação de estruturas com reduzida detecção por radar para emprego operacional com a utilização de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE). Os MARE possuem características químicas e físicas que favorecem a conversão da energia da onda eletromagnética incidente em energia térmica. O uso adequado de MARE multicamadas confere ao alvo uma redução de sua seção reta radar (RCS) em uma larga banda de freqüências. É necessário, porém, determinar como constituir um MARE multicamadas a partir de camadas simples e aplicar na estrutura do alvo de maneira que se obtenha a maior redução possível. Dentro desse contexto, esta dissertação de mestrado tem como objetivo estudar a aplicação de absorvedores de microondas multicamadas à base de borracha com negro de fumo, caracterizando-os via medidas de permissividade, condutividade, refletividade, transparência e RCS de alvos simples em campo aberto. A permissividade complexa desses absorvedores foi avaliada utilizando-se a técnica de cavidade coaxial, a condutividade via método de quatro pontas e a refletividade e a transparência em guia de ondas. A otimização do melhor arranjo de camadas do absorvedor utilizado foi baseada em um algoritmo desenvolvido nesta tese com base na teoria de pequenas reflexões. A partir desta proposição de arranjo de camadas, validada por medidas de refletividade, o melhor arranjo foi produzido industrialmente e aplicado sobre uma plataforma de combate do Exército Brasileiro. A aplicação foi orientada pelo levantamento dos pontos brilhantes dessa plataforma via trabalho experimental. A RCS desse alvo foi medida antes e depois de se utilizar o MARE para verificar a eficácia do modelo de aplicação, obtendo-se valores de redução de RCS entre 100 e 142%.

A RCS de um alvo é a energia espalhada por este ao receber a incidência de uma onda eletromagnética, a sua assinatura radar. A redução da RCS de uma aeronave requer um profundo conhecimento da interação da onda eletromagnética incidente neste objeto complexo. O estudo dessa interação por meio de cálculos matemáticos é bem aceito para objetos simples, mas apresentam restrições ao serem aplicadas a objetos complexos, mesmo considerando-se as ferramentas computacionais mais avançadas. O método proposto neste trabalho para o estabelecimento da RCS de objetos complexos é a medição em campo aberto de um alvo real estático, na faixa de freqüências de 8-12GHz, em medida biestática. Para a validação do procedimento, um conjunto de medições foi conduzido utilizando-se a aeronave AT-26 Xavante da FAB como alvo complexo, usando placas planas como objetos simples para a calibração do sistema. Os resultados experimentais encontrados para os alvos simples apresentam desvios baixos (<1dBm) para as medidas em campo aberto, permitindo a estimativa da RCS do alvo complexo e a determinação dos pontos que mais contribuem para o seu diagrama.

Este trabalho apresenta um estudo de assinaturas de sinais de radar de alvos de geometrias simples e complexas, na faixa de freqüências de 8 - 12 GHz (banda X). Os alvos de geometrias simples estudados são: esfera, placa plana, disco, cilindro, cone e refletores de canto (diedros e triedro). Como alvo de geometria complexa caracterizado tem-se o modelo em escala da aeronave ERJ-145. Os diagramas de refletividade são obtidos em câmara anecóica, na condição quase-monoestática. A calibração do sistema de medidas, na banda X, é realizada pelo uso de uma lente de Luneberg e uma placa plana. Apresenta-se um amplo e detalhado arquivo de diagramas de RCS (Radar Cross Section), dos alvos de geometrias simples, cujas informações apóiam a caracterização do alvo de geometria complexa. A redução de RCS é também avaliada considerando-se os parâmetros geometria do alvo e a aplicação de Material Absorvedor de Radiação Eletromagnética (MARE). Entre os resultados coletados pode-se mencionar que o diedro de 50 apresenta uma redução de RCS, no ângulo de 0o, de 94% em relação ao diedro de 90, devido à contribuição da geometria. É também observado que a aplicação de MARE no diedro de 90 promove uma redução da sua RCS de 99%, em 10 GHz. A caracterização do modelo da aeronave ERJ-145 mostra a complexidade da análise de diagramas de RCS de alvos complexos.

Neste trabalho é analisado o espalhamento eletromagnético causado por microfitas excitadas por ondas planas. Inicialmente é apresentado o procedimento para o cálculo, no domínio espectral, dos campos eletromagnéticos em estruturas com múltiplas camadas isotrópicas, tendo como fontes densidades superficiais de correntes elétrica e magnética localizadas nas interfaces entre as referidas camadas. Funções de Green espectrais são estabelecidas para duas estruturas de particular interesse prático. Expressões assintóticas para os campos distantes também são determinadas. Modos de propagação em guias planares com múltiplas camadas dielétricas são analisados detalhadamente, baseado no fato das soluções para as ondas no domínio espectral serem formalmente equivalentes às do domínio espacial. Esta abordagem permite estabelecer uma conexão direta com a solução espectral. O método dos momentos é empregado na solução das equações integrais para a determinação da densidade de corrente induzida no espalhador por uma onda plana elipticamente polarizada. Funções de base adequadas são introduzidas para permitir a realização das integrações numéricas de forma eficiente. Analiticamente o esforço exigido pelo emprego do método é grande. Do ponto de vista computacional e numérico o esforço é igualmente considerável e requer cuidados na sua implementação por causa da complexidade e das peculiaridades de convergência de integrais. Parte do trabalho é dedicada à discussão desse aspecto da técnica.Campos espalhados por dipolos impressos e elementos retangulares, calculados com os programas desenvolvidos, estão em boa concordância com as simulações realizadas com o programa comercial IE3DTM.