Volume di risoluzione
Figura 1: La cella di risoluzione
Cos’è la risoluzione radar?
Volume di risoluzione
Il volume di risoluzione degli impulsi caratterizza la capacità di risoluzione congiunta secondo la distanza e le coordinate angolari. Di solito, il volume di risoluzione degli impulsi è assunto essere limitato dalla larghezza del fascio a metà potenza φ del modello di direttività dell’antenna (−3 dB) e la lunghezza Δt = τi/ 2, con τi come la durata dell’impulso di trasmissione (o, nel caso di modulazione intra-impulso, dalla durata del segnale all’uscita del dispositivo di compressione dell’impulso).
Figura 1: La cella di risoluzione
Nel caso di un fascio a matita molto stretto, cioè con piccoli valori degli angoli Θaz e Θel, la dimensione del volume di risoluzione dell’impulso può essere calcolata secondo la seguente equazione:
| V = R2· | c0·τ | · θaz θel | (1) |
| 2 |
Il volume di risoluzione degli impulsi può anche essere considerato come cilindrico a seconda del modello utilizzato di approssimazione del modello dell’antenna a forme geometriche semplici. In questo caso, il volume di risoluzione degli impulsi è calcolato secondo:
| V = | π | ·R2· | c0·τ | · θaz θel | dove | c0 = velocità della luce; R = distanza dall’antenna radar; τ = durata dell’impulso trasmesso. |
(2) |
| 4 | 2 |
Nelle equazioni (1) e (2) si assume che i valori degli angoli Θaz e Θel siano dati in radianti. Se sono in gradi, devono essere convertiti in radianti moltiplicando per (π/180).
Più ampio è lo spettro dell’impulso di trasmissione considerato e più stretto è il modello di direttività dell’antenna, minore è il volume di risoluzione dell’impulso e maggiore è la capacità di risoluzione della stazione radar. Allo stesso tempo, l’immunità alle interferenze da disturbi passivi distribuiti nello spazio (riflettori a dipolo, nuvole ionizzate, strutture atmosferiche, bersagli fissi) aumenta.
Nel radar meteorologico, il volume di risoluzione degli impulsi ha un’importanza maggiore. Poiché il volume di risoluzione degli impulsi aumenta con l’aumentare della distanza, molte più gocce di pioggia vi entrano per la stessa intensità di pioggia: anche l’area di riflessione effettiva aumenta. Pertanto, l’equazione radar di base nei radar meteorologici ha una forma completamente diversa da quella di un radar di sorveglianza aerea.
Per questo motivo, nei radar meteorologici si parla anche di un target di volume: il target di volume riempie completamente il volume di risoluzione degli impulsi. Al contrario, i radar di sorveglianza di solito localizzano bersagli puntiformi: L’oggetto riflettente si perde nel volume di risoluzione degli impulsi che aumenta con l’aumentare della distanza.
Si prega di non confondere il volume di risoluzione degli impulsi con la dimensione di una cella di range nell’elaborazione del segnale radar, cioè la cella di memoria corrispondente a un segmento di range. Tale segmento di distanza dovrebbe essere al massimo la metà del volume di risoluzione degli impulsi.
monostatico
passivo
bistatico
Figura 2: cella di risoluzione di confronto tra radar monostatico e radar bistatico
monostatico
passivo
bistatico
Figura 2: cella di risoluzione di confronto tra radar monostatico e radar bistatico
Cella di risoluzione con radar bistatico
La cella di risoluzione con il radar bistatico è spazialmente molto più variabile che con un radar monostatico. Questo effetto è dovuto al fatto che il ricevitore passivo bistatico non utilizza un’antenna direzionale. Così, è fissato alla larghezza del fascio di metà potenza dell’antenna trasmittente e riceve tutto ciò che è illuminato dal trasmettitore. Per i radar di sorveglianza aerea, questo ha poco significato. Tuttavia, per i radar meteorologici, questo cambia l’intera equazione radar per i bersagli volumetrici, poiché il volume di risoluzione degli impulsi non solo cambia in funzione della distanza, ma ora anche in funzione della direzione! Pertanto, nel radar meteorologico è necessaria una normalizzazione dei segnali eco ricevuti ad una dimensione standard del volume di risoluzione degli impulsi per rendere le riflettività comparabili.
La risoluzione non dovrebbe inoltre essere confusa con la precisione. Tuttavia, nella maggior parte dei progetti radar, una prima ipotesi per la cifra della precisione (una deviazione standard) sarà la metà del valore della risoluzione corrispondente. Quando il radar è realizzato, la precisione è spesso migliore della prima ipotesi perché: ad esempio, la precisione della portata è una caratteristica della misura del tempo trascorso tra la partenza dell’impulso trasmesso e l’arrivo dell’eco al ricevitore. Se l’impulso trasmesso è perfettamente rettangolare, l’impulso ricevuto avrà l’aspetto di una curva gaussiana perché la larghezza di banda del ricevitore è finita; inoltre, il rumore disturberà la forma gaussiana dell’impulso ricevuto. Quindi è ovvio che la precisione di questa misura non è realmente legata alla larghezza dell’impulso (che definisce la risoluzione della portata) ma piuttosto all’intensità del segnale del ricevitore (che è legata alla portata). Quindi l’errore di portata dovrebbe aumentare con la portata.