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Il principio dei radar

Come funziona un radar?

Principio radar: un impulso elettromagnetico si muove (alla velocità della luce) da un'antenna ad un bersaglio di volo. Lì l'energia viene riflessa e l'eco si sposta indietro alla stessa velocità e viene ricevuta dall'antenna. La misurazione del tempo (simboleggiata nell'immagine da un cronometro in funzione) permette di calcolare la distanza dal bersaglio di volo dalla velocità nota.

Figura 1: Principio del radar

Il principio dei radar

Il principio dei radar funziona in modo simile all'eco di un'onda sonora che si può osservare in acustica. Se si misura un tempo nel punto di origine dall'inizio della trasmissione di un impulso ad alta frequenza fino all'arrivo della riflessione, la distanza tra il punto di origine e l'ostacolo può essere calcolata utilizzando la velocità di propagazione nota.

Se le onde sono fortemente impacchettate direzionalmente, si può anche determinare la direzione in cui si trova l'oggetto. Con i valori distanza e direzione, la posizione dell'oggetto rispetto al punto di origine è chiaramente determinata.

I dispositivi che utilizzano onde elettromagnetiche per determinare questa posizione sono chiamati dispositivi RADAR. È una parola artificiale che proviene dal mondo anglofono:

RAdio (Aim)° (Aim) Detecting And Ranging

Questa parola artificiale fu introdotta ufficialmente intorno al novembre 1940 dai capitani di corvetta della marina americana Samuel M. Tucker e F. R. Furth. Fu accettato dalle forze alleate della seconda guerra mondiale nel 1943 di comune accordo e in seguito fu accettato anche a livello internazionale. [1]

Questo termine si riferisce a dispositivi elettronici che possono provare l'esistenza di onde elettromagnetiche provenienti da oggetti riflettenti e misurarne la distanza, la direzione e spesso anche l'altezza, la rotta e la velocità. Poiché le onde elettromagnetiche possono anche propagarsi nell'oscurità e penetrare nebbia o nuvole quasi senza ostacoli, un dispositivo radar può determinare la posizione di aerei, navi o semplicemente ostacoli anche se questi oggetti sono invisibili all'occhio umano a causa di una distanza troppo grande, del maltempo o del buio.

I moderni radar possono di solito estrarre molte più informazioni dal segnale eco di un bersaglio. Tuttavia, il calcolo della distanza basato sulla misura del tempo di volo è la caratteristica più importante di un'unità radar.

Struttura di base di un'unità radar

L'immagine seguente mostra il principio di un'unità radar in modo molto semplificato. L'unità radar illumina il velivolo con energia ad alta frequenza, che viene poi riflessa lì e ricevuta di nuovo nell'unità radar. L'energia elettromagnetica ricevuta dall'antenna è chiamata segnale d'eco. L'energia ad alta frequenza viene generata da un potente trasmettitore e ricevuta di nuovo con un ricevitore altamente sensibile.

Figura 2: semplice schema a blocchi di un radar primario

Figura 2: semplice schema a blocchi di un radar primario

Figura 2: semplice schema a blocchi di un radar primario (immagine interattiva)

Principio di funzionamento

Un potente trasmettitore genera un'oscillazione ad alta frequenza. L'antenna radar emette gli impulsi della potenza di trasmissione e riceve i segnali di eco nel tempo tra gli impulsi di trasmissione. Un ricevitore altamente sensibile elabora i segnali eco ad alta frequenza in un segnale video e separa i segnali eco desiderati dai segnali interferenti indesiderati. Lo schermo radar (qui: un indicatore PPI come unità di visualizzazione) mostra gli impulsi video generati dai segnali d'eco.

Il riflesso dell'aereo è diffuso, cioè si riflette in molte direzioni diverse. Il segnale eco riflesso in direzione dell'unità radar viene spesso chiamato backscatter.

Le informazioni radar sono tradizionalmente visualizzate su un indicatore PPI, ma esistono anche videoterminale più moderni. La indicatore PPI mostra un raggio di deviazione rotante dal centro dello schermo al bordo e quindi indica la distanza e l'angolo laterale del bersaglio localizzato.

Percorso del segnale nel diagramma a blocchi:
  • Trasmettitore
    Un trasmettitore genera un'oscillazione ad alta frequenza.
  • Duplexer
    Il duplexer (un interruttore trasmissione-ricezione) conduce l'energia ad alta frequenza all'antenna al momento della trasmissione, al momento della ricezione conduce i deboli segnali di eco al ricevitore.
  • Antenna radar
    L'antenna radar irradia gli impulsi della potenza di trasmissione.
  • Propagazione delle onde radio
    Nello spazio libero, le onde elettromagnetiche si propagano in linea retta e a velocità costante.
  • Oggetto riflettente
    Se le onde elettromagnetiche colpiscono un oggetto con una superficie (preferibilmente) conduttiva, una piccola parte di esse viene riflessa in direzione dell'unità radar.
  • Antenna radar
    L'antenna radar riceve i segnali d'eco nel tempo tra gli impulsi di trasmissione.
  • Duplexer
    Il duplexer instrada i deboli segnali di eco al ricevitore al momento della ricezione.
  • Ricevitore
    Un ricevitore altamente sensibile elabora i segnali eco ad alta frequenza, li converte in un segnale video e separa i segnali eco dai segnali di interferenza indesiderati.
  • Schermo radar
    Lo schermo radar (qui: un indicatore PPI) visualizza gli impulsi video generati dai segnali eco. Più a lungo gli impulsi sono ritardati dal tempo di transito, più lontano dal centro del campo visivo vengono visualizzati.
    La direzione della deflessione su questo schermo è quella in cui l'antenna è attualmente puntata.

)° Durante la seconda guerra mondiale fu aggiunta la parola „Aim” (Mirare). Ma poi è stato di nuovo omesso, perché RADAR non riguarda solo le destinazioni dei voli.


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