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Misura della distanza con radar

Principio del radar:
Un impulso elettromagnetico si muove (alla velocità della luce) da un'antenna ad un bersaglio. Lì l'energia viene riflessa e l'eco si sposta indietro alla stessa velocità e viene ricevuta dall'antenna. Su un oscilloscopio un punto luminoso è in funzione allo stesso tempo. Al momento della ricezione del segnale d'eco viene scritto un impulso d'eco. La distanza di questo impulso d'eco dall'impulso di trasmissione è proporzionale alla distanza di destinazione.

Figura 1: Misurazione del tempo di volo con il radar: Il punto luminoso sull'oscilloscopio si sposta in scala all'onda elettromagnetica nello spazio.

fascio esplorante
echi radar

Figura 1: Misurazione del tempo di volo con il radar: Il punto luminoso sull'oscilloscopio si sposta in scala all'onda elettromagnetica nello spazio.

Hintergrundbild animazione trasparente:
Un impulso elettromagnetico si muove (alla velocità della luce) da un'antenna ad un bersaglio. Lì l'energia viene riflessa e l'eco si sposta indietro alla stessa velocità e viene ricevuta dall'antenna. Su un oscilloscopio un punto luminoso è in funzione allo stesso tempo. Al momento della ricezione del segnale d'eco viene scritto un impulso d'eco. La distanza di questo impulso d'eco dall'impulso di trasmissione è proporzionale alla distanza di destinazione.

Figura 1: Misurazione del tempo di volo con il radar: Il punto luminoso sull'oscilloscopio si sposta in scala all'onda elettromagnetica nello spazio.

Misura della distanza con radar

Il radar emette un breve impulso con una potenza d'impulso molto potente e una frequenza molto alta. A causa della direttività dell'antenna, questo impulso è concentrato in una sola direzione specifica. Questo impulso si propaga ora alla velocità della luce in questa direzione.

Se c'è un ostacolo in questa direzione, parte dell'energia dell'impulso viene dispersa in tutte le direzioni. Una parte molto piccola si riflette anche sul radar. L'antenna radar riceve questa energia e il radar valuta le informazioni in essa contenute.

La misura della distanza di un radar può essere visualizzata su un semplice oscilloscopio. Sull'oscilloscopio, un punto luminoso si muove in modo sincrono all'impulso di trasmissione e lascia una traccia. La deflessione viene avviata quando l'impulso di trasmissione lascia l'antenna. Lo spot luminoso si muove sull'oscilloscopio in scala con l'onda elettromagnetica nello spazio. Nel momento in cui l'antenna riceve l'impulso di eco, questo impulso viene visualizzato anche sull'oscilloscopio. La distanza tra questi due impulsi è ora una misura della distanza dell'aereo e può essere misurata direttamente sull'oscilloscopio in chilometri.

La distanza è determinata dal tempo di propagazione del segnale trasmesso ad alta frequenza e dalla velocità di propagazione c0. In realtà, viene misurata una distanza obliqua: la distanza tra l'unità radar e un bersaglio con un'altitudine di volo solitamente molto al di sopra dell'altezza dell'antenna radar. Poiché il percorso di andata e di ritorno dell'onda elettromagnetica di propagazione deve essere preso in considerazione nella misura del tempo di transito, la seguente equazione risulta per la distanza semplice:

(1)

  • c0 = velocità della luce = 3·108 m/s
  • t = tempo di transito misurato [s]
  • R = Distanza antenna - l'obiettivo [m]

Si supponga che il radar debba rilevare un velivolo entro una distanza massima di 100 km. Per fare questo, il segnale sonoro dovrebbe percorrere questi 100 km una volta all'andata e al ritorno: 200 km. La velocità di propagazione è di 3·108 m/s, quindi il segnale sonoro avrebbe bisogno di un totale di t= 2R/c0 = 666 µs per questa distanza.

Il fascio di elettroni sull'oscilloscopio deve quindi muoversi il più lineare possibile all'interno di questi 666 µs da sinistra a destra dello schermo. Per fare ciò, è necessario un impulso a dente di sega di almeno questa durata e di conseguenza una frequenza di ripetizione dell'impulso di 1/(666 µs) = 1,5 kHz.

Per ragioni storiche, nel controllo del traffico aereo la distanza è data in „miglia nautiche”, nella difesa aerea in chilometri. Il fattore di conversione è 1 NM = 1,852 km.