O radar (do inglês radio detection and ranging ou detecção e distanciometria por rádio), é um dispositivo que permite detectar objetos distantes e inferir suas distâncias à antena direcional transceptora do rádio.
Ondas eletromagnéticas são emitidas pela antena de forma direcional e refletidas por objetos distantes. De maneira mais simples, a detecção das ondas refletidas e o cálculo do tempo entre transmissão e recepção permitem determinar a localização do objeto.
Em radares mais sofisticados, outras propriedades das ondas eletromagnéticas são aproveitadas de forma a se melhorar a precisão de informações inerentes, ou a fim de se obterem demais informações concernentes aos alvos, a exemplo, suas velocidades.
História thumb|250px|direita|Área de cobertura do sistema de radar britânico, em 1940, durante a Batalha da Grã-Bretanha. miniaturadaimagem|Instalação de radar "Chain Home" O radar tem suas raízes em uma série de pesquisas iniciais. Em 1887, Heinrich Hertz realizou experimentos de laboratório que comprovaram a existência das ondas de rádio e sua capacidade de serem refletidas. Esses experimentos foram realizados para testar a proposta de Maxwell de que havia diversas formas de radiação eletromagnética, das quais a luz era uma delas. Hertz e outros físicos subsequentes mostraram que essas ondas têm natureza semelhante à luz visível, pois também podem ser refletidas, refratadas e polarizadas. Ele descobriu que poderia interromper o efeito dessas ondas colocando uma placa de metal entre os espaços vazios e que uma placa posicionada ao lado do obstáculo refletiria as ondas. Para realizar as medidas descritas, Hertz criou um dispositivo que gerava uma onda de descarga de capacitor em uma vela de ignição, produzindo um arco. Essa energia foi transmitida através de uma antena e, através de outra antena, foi possível medir a quantidade de energia transferida. Infelizmente, Hertz não viveu para ver os frutos de seu trabalho, pois faleceu em 1894 aos 37 anos. No entanto, um dos seus méritos foi ter descoberto o conceito de "antena" para gerar ondas eletromagnéticas.
Em 1895, Alexander Popov, um instrutor de física na escola da Marinha Imperial Russa em Kronstadt , desenvolveu um aparelho usando um tubo coerente para detectar raios distantes. No ano seguinte, ele adicionou um transmissor centelhador. Em 1897, ao testar este equipamento para comunicação entre dois navios no mar Báltico, ele notou uma interferência causada pela passagem de um terceiro navio. Em seu relatório, Popov escreveu que esse fenômeno poderia ser usado para detectar objetos, mas não fez mais nada com essa observação.
No ano de 1902, Kennelly e Heaviside propuseram a ideia de que a camada superior da atmosfera era ionizada, o que significa que continha um grande número de partículas carregadas eletricamente. Essa teoria explicaria a transmissão de sinais de rádio além do horizonte, como foi testado por Marconi em 1901, através da reflexão desses sinais na camada ionizada. Posteriormente, em 1924, Appleton e Barnett da Inglaterra comprovaram a existência dessa camada através da reflexão de ondas de rádio. A diferença de frequência entre os dois sinais poderia ser interpretada como uma diferença de tempo e, utilizando a velocidade conhecida das ondas de rádio, a altura da camada de reflexão poderia ser calculada. Em 1925, Breit e Tuve da Carnegie Institution em Washington melhoraram esse método enviando pulsos de energia de rádio ao céu e medindo o tempo necessário para que os sinais refletidos retornassem à terra. Esse método revelou que a ionosfera, como era conhecida, era composta por diversas camadas com níveis variados de ionização, dependendo da hora do dia e da estação. Essas informações são atualmente utilizadas para selecionar o comprimento de onda mais adequado para a comunicação por ondas curtas.
O primeiro radar foi construído em 1904, por Christian Hülsmeyer na Alemanha, naquela época não houve utilidade prática para o dispositivo, de baixa precisão, construção difícil, e sistema de detecção de eco ineficiente.
Em 1922, A. Hoyt Taylor e L. C. Young do U.S. Naval Research Laboratory em Anacostia observaram que a transmissão de ondas de rádio de 5 m era afetada pelos movimentos de navios no rio Anacostia próximo. Eles sugeriram que tais variações nos sinais poderiam ser usadas para detectar os movimentos de navios. Em 1930, o Dr. Taylor conseguiu projetar equipamentos para detectar o movimento de aeronaves com ondas refletidas de 5 m. As descobertas de Taylor foram comunicadas ao Secretário de Guerra em 1932 e permitiram a aplicação de armas antiaéreas do Exército. O trabalho secreto continuou nos Signal Corps Laboratories, e em 1934, uma fonte de 0,5 W de ondas de 10 cm foi usada para confirmar o trabalho de Taylor. Foi nessa época que o Diretor dos Laboratórios Signal Corps, Major Blair, propôs um esquema para projetar uma sequência interrompida de trens de oscilações contra o alvo e tentar detectar os ecos durante os interstícios entre as projeções, que foi a primeira proposta nos EUA para um radar de onda pulsada.
Em 1935, foi instalado o primeiro sistema de Radiotelemetria no navio Normandie com o objetivo de localizar e prevenir a aproximação de obstáculos.
Em 1936, o Signal Corps começou a trabalhar no SCR 268, o primeiro radar antiaéreo do Exército dos EUA, que operava em um comprimento de onda de 3 m, posteriormente reduzido para 1,5 m. A Marinha projetou radares para uso a bordo operados a 50 cm e posteriormente 20 cm, com comprimentos de onda mais curtos melhorando a precisão da operação de localização de direção. Na Inglaterra, Sir Robert Watson-Watt do National Physical Laboratories também trabalhou independentemente nas mesmas linhas e conseguiu rastrear aeronaves em 1935. A Grã-Bretanha começou a trabalhar no radar de "alerta precoce" usando ondas pulsadas de 12 m. A primeira estação "Chain Home" foi instalada ao longo do estuário do Tâmisa em 1937, e quando a Alemanha ocupou a Tchecoslováquia em novembro de 1938, essas estações e outras foram colocadas em vigilância contínua e assim permaneceram durante a duração da guerra que se seguiu.No início da Segunda Guerra Mundial (1939), Watson-Watt, melhorou e desenvolveu novas tecnologias, utilizando o sistema de telemetria fixa e rotatória (ver: Tecnologia durante a Segunda Guerra Mundial). Em 1940, os radares terrestres britânicos foram usados para controlar 700 caças britânicos defendendo-se contra 2.000 invasores. Os radares foram muito importantes na previsão de ataques inimigos, pois os ingleses sabiam com precisão a distância, velocidade e direção do ataque, tendo tempo de dar o alarme para a população se proteger, diminuindo imensamente as baixas civis, apesar do bombardeio constante efetuado pelos alemães (ver: Chain Home).
As Potências do Eixo, também estavam a desenvolver sistema similar, porém seu uso era diferente, os radares alemães, eram para aumentar a precisão de tiro, facilitando o direcionamento dos projéteis ao alvo.
Durante a Segunda Guerra Mundial, o radar tornou-se uma ferramenta vital para as operações militares em todo o mundo. O desenvolvimento do radar permitiu que os militares detectassem aeronaves inimigas e mísseis, bem como monitorassem as condições climáticas e o movimento de tropas terrestres.
Em meados da década de 1940, o desenvolvimento de sistemas de radar na Inglaterra e nos Estados Unidos ocorreu de forma independente. Em setembro de 1940, uma missão técnica inglesa visitou os Estados Unidos com o objetivo de trocar informações sobre o desenvolvimento de sistemas de radar nos dois países. Os britânicos perceberam os benefícios de operar com melhor resolução angular obtida em frequências de micro-ondas, especialmente em áreas navais e a bordo de aeronaves. Eles sugeriram aos americanos a criação de um radar de micro-ondas para uso a bordo de aeronaves e para controle de dispositivos antiaéreos. A missão apresentou aos americanos a válvula de potência magnetron, desenvolvida pelos físicos John Randall e Henry Boot, fornecendo informações técnicas para que os americanos pudessem fabricá-la.
O magnetron operava com um comprimento de onda de 10 cm e uma potência de saída de 1 KW, e tinha um ganho 100 vezes maior do que outros dispositivos de micro-ondas existentes. O desenvolvimento do magnetron foi uma das contribuições mais significativas para a evolução do radar.
Além dos desenvolvimentos feitos pelos Estados Unidos e Inglaterra, o radar também foi desenvolvido independentemente por outros países, como Alemanha, França, Rússia, Itália e Japão, no final da década de 1930. Todos esses países efetuaram experimentos com radares de onda contínua (CW) de interferência de ondas, e embora França e Japão os tenham tornado operacionais, mostraram-se de uso limitado. Todos esses países eventualmente progrediram para a forma pulsada de radar devido às vantagens inerentes do sistema.
Durante a guerra, reconheceu-se que operar com frequências mais altas era vantajoso, mas nenhum radar foi desenvolvido com frequências superiores a 600 MHZ, exceto pelos Estados Unidos e Inglaterra. O radar foi desenvolvido simultaneamente e independentemente em vários países, principalmente durante a Segunda Guerra Mundial. Não é possível apontar um único indivíduo como seu criador; o radar tem vários colaboradores em comum. Ele foi criado não apenas devido ao momento favorável da tecnologia de radiocomunicação, mas também à maturação da aviação no mesmo período e ao reconhecimento da ameaça militar que ela representava e da necessidade de se defender dela.
Funcionamento thumb|200px|direita|Radar Doppler. Um radar é composto por uma antena transmissora/receptora de sinais para Super Alta Frequência (SHF), a transmissão é um pulso eletromagnético de alta potência, curto período e feixe muito estreito. Durante a propagação pelo espaço, o feixe se alarga em forma de cone, até atingir ao alvo que está sendo monitorado, sendo então refletido, e, retornando para a antena, que neste momento é receptora de sinais.
Como se sabe a velocidade de propagação do pulso, e pelo tempo de chegada do eco, pode-se facilmente calcular a distância do objeto. É possível também, saber se o alvo está se afastando, ou se aproximando da estação, isto se deve ao Efeito Doppler, isto é, pela defasagem de frequência entre o sinal emitido e recebido.
Construção física O equipamento de radar é composto de uma antena transceptora, da linha de transmissão, ou guia de onda, de um transmissor de alta potência e alta frequência, do sistema de recepção, decodificação, processamento e visualização das informações coletadas, além da mesa de interface entre equipamento e operador.
Sistema de transmissão O sistema de transmissão é composto por 3 elementos principais: o oscilador, o modulador, e o próprio transmissor. O transmissor fornece radiofrequência para a antena em forma de pulsos eletromagnéticos modulados de alta potência que são disparados contra a antena parabólica que remete-os unidirecionalmente em direção ao alvo.
Oscilador A produção do sinal do radar começa no oscilador, que é um dispositivo que gera radiofrequência num comprimento de onda desejado.
A maioria dos radares usa bandas de frequências de rádio (MHz- milhões de Hertz até centenas de milhões) ou de micro-ondas (GHz- dezenas de bilhões de Hertz).
O dispositivo precisa produzir uma frequência estável, pois o radar necessita de precisão para calcular o efeito Doppler.
Modulador O modulador, pode variar o sinal em amplitude ou frequência, conforme o caso. Num radar de pulso, o sinal é ligado e desligado rapidamente no oscilador, neste caso, o modulador faz a mistura de um comprimento de onda secundário à frequência fundamental.
Da estabilidade do sinal gerado no oscilador e da modulação dependerá a qualidade do eco captado após atingir o alvo.
Transmissor