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Linea di vista quasi-ottica

Immagine 1: Collegamento in linea di vista tra l'antenna radar e un bersaglio aereo in caso di curvatura terrestre.

Linea di vista quasi-ottica

Le onde elettromagnetiche si comportano quasi come i raggi luminosi e possono quindi essere calcolate secondo le leggi dell'ottica. Ciò non sorprende, poiché anche la luce è considerata un'onda elettromagnetica. L'unica differenza è la frequenza, che è molto più alta per la luce che per le onde elettromagnetiche nella gamma dei radar.

La vista quasi-ottica è leggermente più ampia di quella ottica a causa della diffrazione più pronunciata alle basse frequenze. L'orizzonte radar è quindi più basso dell'orizzonte ottico. Anche gli ostacoli lungo il percorso hanno un effetto diverso. Alcuni alberi hanno un effetto fatale sulla vista ottica, mentre le onde elettromagnetiche possono eventualmente penetrare questo ostacolo.

Una posizione elevata dell'osservatore è altrettanto efficace in ottica quanto una configurazione elevata dell'antenna per le onde elettromagnetiche, perché la curvatura della superficie terrestre fa sì che gli oggetti piatti scompaiano molto rapidamente dietro l'orizzonte.

Il diagramma della Figura 1 illustra la visibilità degli aerei a bassa quota, limitata dalla curvatura della terra.

Figura 2: Due triangoli rettangoli aiutano a calcolare la visibilità quasi-ottica.

La derivazione del calcolo della portata in funzione dell'altezza dell'antenna e dell'altezza del bersaglio viene eseguita secondo semplici regole trigonometriche, illustrate nella figura 2. La portata massima risulta dalle parti R1 e R2, calcolate secondo la legge di Pitagora:

(1)

Il quadrato dell'altezza dell'antenna in questa espressione è molto piccolo rispetto agli altri termini e può essere semplicemente omesso, lasciando l'approssimazione.

(2)

L'errore risultante è solitamente inferiore all'1%. La stessa procedura può essere eseguita nel secondo triangolo per la distanza R2 e l'altezza del bersaglio:

(3)

Da entrambe le distanze parziali è possibile determinare la portata massima, tenendo conto dell'orizzonte radar.

(4)

Il raggio terrestre equivalente req tiene conto della rifrazione standard ed è pari a 4/3 del raggio terrestre medio reale di 6 371 km. Questa espressione radicale davanti alla parentesi può essere sommata a un fattore costante, tenendo conto anche delle diverse unità di misura (Rmax in chilometri, le altezze e req in metri).

(5)

La visibilità quasi-ottica è particolarmente importante per i radar marittimi, poiché la loro altezza di montaggio è fortemente limitata dall'albero. Questo vale soprattutto per gli yacht più piccoli, dove il radar di navigazione obbligatorio deve essere montato il più in alto possibile.

Si supponga che il radar di navigazione di una nave da guerra si trovi a un'altezza di 20 m sul livello del mare. Un piccolo peschereccio raggiunge un'altezza di 5 m con la sua sovrastruttura. A quale distanza il peschereccio sarebbe visibile sul radar?

(6)

Ora calcolate di nuovo utilizzando un'equazione completa (senza questa approssimazione di omettere un termine):

(7)

Rispetto al risultato precedente, la differenza è di soli 50 m, che può essere ignorata poiché entrambi i risultati dipendono dalla rifrazione della corrente, che è stata ipotizzata come una quantità standard.