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Relazioni temporali nel radar a impulsi

I parametri radar come il tasso di rotazione dell'antenna, il tempo di irradiazione, la portata massima misurabile senza ambiguità, la frequenza di ripetizione degli impulsi (PRF), il numero massimo di impulsi riflessi dal bersaglio sono strettamente accoppiati. Inoltre, tutti gli altri parametri radar, come la risoluzione della portata e dell'angolo, la velocità cieca, e così via, possono essere calcolati sulla base di queste relazioni temporali di base.

Per un radar classico (ad esempio non utilizzando la tecnologia monopulse) utilizzato come radar dell'area terminale di un sistema di controllo del traffico aereo, il tempo di aggiornamento richiesto è inferiore a 5 secondi. Questo requisito limita il tempo di acquisizione e l'intervallo massimo misurabile senza ambiguità (vedi Figura 1).

tempo di rotazione dell'antenna
tempo di irradiazione
numero di impulsi riflessi dal bersaglio
periodo di ripetizione dell'impulso
tempo massimo possibile…
di ricezione

Figura 1: Relazioni temporali nel radar a impulsi

tempo di rotazione dell'antenna
tempo di irradiazione
numero di impulsi riflessi dal bersaglio
periodo di ripetizione dell'impulso
tempo massimo possibile…
di ricezione


Figura 1: Relazioni temporali nel radar a impulsi

tempo di rotazione dell'antenna
tempo di irradiazione
numero di impulsi riflessi dal bersaglio
periodo di ripetizione dell'impulso
tempo massimo possibile…
di ricezione


Figura 1: Relazioni temporali nel radar a impulsi

Dal momento che l'elaborazione dei dati in questo radar di rilevamento è fatta in tempo reale (con un ritardo costante relativamente piccolo), il tempo di aggiornamento dei dati dipende dal periodo di rotazione dell'antenna. Per poter misurare le coordinate dello stesso bersaglio (cioè puntare l'antenna su di esso) una volta ogni 5 secondi, è necessario un tasso di rotazione dell'antenna di almeno 12 giri al minuto.

È noto che il tempo di irradiazione, cioè il tempo per il quale il fascio radar passa sulla superficie del bersaglio, è determinato principalmente dalla larghezza del fascio nel piano orizzontale e dalla velocità di rotazione dell'antenna. Supponiamo che la larghezza del fascio sia di 1,6°, che corrisponde a un'antenna parabolica ben progettata. Poi, dividendo il valore angolare della rotazione completa di 360° dell'antenna per 1,6°, si ottiene il numero di direzioni in cui le posizioni del diagramma di radiazione dell'antenna non si sovrappongono – 360°/1,6° = 225. Dividendo 5 secondi per questo numero di direzioni, otteniamo un tempo di esposizione di 5 s / 225 = 22,22 ms per direzione.

Gli indicatori di qualità di rilevamento richiesti (probabilità di rilevamento, precisione di misura delle coordinate) determinano il numero necessario di impulsi riflessi dal bersaglio coinvolto nell'accumulo interperiodale. Supponiamo che il numero richiesto di impulsi da accumulare (integrati) sia 20. Pertanto, il periodo massimo di ripetizione sarà 22,22/20 ≈ 1 ms. Supponendo che il tempo di ricezione sia inferiore al periodo di ripetizione, otteniamo il valore della portata massima misurata senza ambiguità per il radar di rilevamento inferiore a 150 chilometri. Se il radar applica l'oscillazione del periodo di ripetizione degli impulsi di sondaggio per sopprimere le velocità „cieche“, allora la portata non ambigua sarà determinata dal più piccolo periodo di ripetizione utilizzato. Quindi, dobbiamo basarci su un valore del periodo di ripetizione dell'impulso di 0,8 millisecondi invece di 1 millisecondo. Di conseguenza, la portata massima inequivocabilmente misurabile è di 120 chilometri o 65 miglia nautiche.

Così, possiamo vedere che l'equilibrio temporale è molto importante quando si costruisce un radar. Con i parametri dati di un particolare radar, l'equilibrio temporale determina la sua portata massima raggiungibile. Non sono possibili misure supplementari (per esempio, l'altitudine), che richiedono un tempo supplementare e quindi sconvolgono l'equilibrio temporale del radar. Anche piccoli cambiamenti nel numero di impulsi accumulati riflessi dal bersaglio (come possibile misura per aumentare il tempo di acquisizione e ottenere una migliore portata misurata senza ambiguità) hanno un impatto negativo sulla probabilità di rilevamento del radar.

Per aumentare la portata del radar o per implementare misure aggiuntive è necessario utilizzare metodi qualitativamente diversi di misurazione ed elaborazione del segnale, come la tecnologia monopulse e/o la formazione di pattern digitali (digital beamforming).