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Diagramma d’antenna bidirezionale

Diagramma d’antenna
in modalità di
trasmissione
8 diagrammi
d’antenna
stretti simultanei
in ricezione
Diagramma d’antenna
bidirezionale del
6° canale di ricezione

Figura 1: Esempio di diagramma d’antenna bidirezionale formato digitalmente

Diagramma d’antenna
in modalità di
trasmissione
8 diagrammi
d’antenna
stretti simultanei
in ricezione
Diagramma d’antenna
bidirezionale del
6° canale di ricezione

Figura 1: Esempio di diagramma d’antenna bidirezionale formato digitalmente

Diagramma d’antenna bidirezionale

Un diagramma d’antenna bidirezionale (in inglese: two-way beamwidth o two-way antenna pattern) si verifica generalmente quando un radar utilizza un diagramma d’antenna diverso in trasmissione rispetto a quello in ricezione. È il caso, ad esempio, dei radar multifunzione che utilizzano la formazione digitale del fascio. Un radar di questo tipo deve illuminare l’intero spazio un pattern a ventaglio nella modalità di trasmissione, ad esempio, che deve poi essere scansionato da singoli pattern di ricezione stretti formati simultaneamente nella modalità di ricezione. La sovrapposizione del diagramma d’antenna trasmesso con il diagramma d’antenna efficace durante la ricezione è quindi un diagramma d’antenna bidirezionale.

Figura 2: Diagramma d’antenna bidirezionale dovuto a diversi angoli d’aspetto

Figura 2: Diagramma d’antenna bidirezionale dovuto a diversi angoli d’aspetto

Applicazione a SAR e SLAR bistatici

Per un radar bistatico a scansione laterale, un pattern di antenna bidirezionale può essere prodotto anche da diversi angoli di aspetto. Ad esempio, se un pattern d’antenna simmetrico proveniente da un satellite è incidente obliquamente sulla superficie terrestre, si ottiene un’area illuminata di un’ellisse la cui area può essere calcolata dalle lunghezze dell’asse maggiore e dell’asse minore.

(1)

  • ΘB = larghezza del fascio dell’antenna
  • R·ΘB = approssimazione valida per piccoli angoli
  • R = distanza obliqua
  • γ = angolo di depressione

L’angolo di depressione è l’angolo tra la linea orizzontale e la linea di vista del radar.

Tuttavia, un secondo satellite, anch’esso puntato su questa superficie da una posizione diversa e con lo stesso diagramma d’antenna, produce un’ellisse sghemba rispetto al primo. È possibile osservare solo l’area illuminata dalle due ellissi (che in casi estremi giacciono incrociate l’una sull’altra). Diverse ellissi di questo tipo, con angoli di aspetto diversi, formano solo un piccolo cerchio delle dimensioni racchiuse in tutte le ellissi sulla superficie della terra. Quindi un cerchio con un diametro di B. Il rapporto tra l’area del cerchio e l’area dell’ellisse è quindi solo pari a sin(γ). Con un angolo di depressione di 30°, si ottiene un fattore esattamente pari a 0,5, che riduce l’area riflettente e quindi anche la potenza riflessa. L’ampiezza utile dei diagrammi delle singole antenne si riduce quindi approssimativamente al livello di potenza di −1,5 dB.

In un radar ad apertura sintetica, ad esempio, questo caso si presenta anche in modalità spotlight, poiché per l’elaborazione del segnale vengono utilizzati tutti i segnali di eco ricevuti da diverse posizioni del satellite. Solo l’area che il satellite può illuminare uniformemente da diverse direzioni può essere utilizzata per calcolare l’immagine radar dall’apertura sintetica. Questo migliora anche il potere risolutivo risultante dalla larghezza del diagramma dell’antenna bidirezionale (−3 dB)·sin(30°) = (−1,5 dB).

È da notare che questa relazione può essere applicata anche a un radar monostatico che irradia verticalmente verso il basso: In questo caso, l’angolo di depressione è pari a 90° e il seno di questo è pari a uno. Il suo potere risolutivo rimane quindi ai soliti −3 dB.

Altre applicazioni

Figura 3: Un modulo radar FMCW con antenne di diverse dimensioni per la trasmissione e la ricezione.
(Per gentile concessione di RFbeam Microwave GmbH

Figura 3: Un modulo radar FMCW con antenne di diverse dimensioni per la trasmissione e la ricezione.
(Per gentile concessione di
RFbeam Microwave GmbH)

Un’altra applicazione è, ad esempio, un radar con scansione conica solo sul percorso di ricezione (COSRO), come lo storico radar per l’inseguimento di bersagli Tipo 275.

Ma anche i radar più moderni utilizzano antenne di trasmissione e ricezione diverse, come il K-MC4 di RFbeam Microwave GmbH, che opera nella banda di frequenza dei 24 GHz (Fig. 3). Con questo modulo radar è possibile realizzare il metodo monopulse su un piano. Tuttavia, è possibile utilizzare un solo canale di ricezione. Ciò significa che i diagrammi di antenna delle antenne di trasmissione e ricezione si sovrappongono. I sidelobe delle antenne trasmittente e ricevente hanno angoli diversi e l’intensità dei sidelobe è ridotta. Questo è spesso il caso delle unità radar nei veicoli a motore con controllo computerizzato.