E' abbastanza noto il principio su cui si basa il RADAR: un impulso a radiofrequenza viene emesso e dal tempo intercorso tra l'emissione e la ricezione della riflessione si ricava la distanza di un elemento riflettente. La velocità con cui si propaga l'impulso a radiofrequanza, nell'aria, è di circa 300.000 km/sec.

Il rapporto tra la velocità di propagazione e la frequenza dell'onda radio determina la lunghezza d'onda, abbiamo così, per le seguenti frequenze, le corrispettive lunghezze d'onda

30 Mhz 10 m
150 MHz 2 m
300 MHz 1 m
500 MHz 60 cm

Inizialmente si pensò che la massima riflessione si avesse con frequenze dell'ordine di grandezza dell'obiettivo da rilevare, per gli aerei 10 metri, poi però ci si rese rapidamente conto che frequenze molto maggiori davano definizioni ancor maggiori.

Generare una oscillazione a radiofrequenza non era, negli anni trenta con i tubi termoionici (valvole) eccessivamente difficile, il problema che si poneva era quello che, per essere rilevato, un impulso doveva avere un inizio e spegnersi prima dell'eco di ritorno.

L'impulso doveva avere un certo numero di oscillazioni per permettere la discriminazione in frequenza del ricevitore, ciò determinava una durata che definiva la distanza minima rilevabile; tale parametro era di importanza estrema per i RADAR avioportati.

Nel loro sviluppo i RADAR vennero quindi caratterizzati attraverso tre parametri:

- La frequenza fondamentale di trasmissione

- La potenza di picco dell'impulso emesso

- La frequenza del treno di impulsi

Un quarto parametro, di importanza relativa, era il tipo di polarizazione (verticale od orizzontale) che era importante per il livello di segnale di risposta nella banda di frequenza relativamente bassa (< 100 MHz), ma che diventava meno rilevante per frequenze elevate.

Se la distanza era rilevabile dal tempo di risposta la direzione (orizzontale e verticale) doveva essere determinata in altro modo. L'immagine della parabola che ruota è oggi comunemente associata al Radar, ma all'epoca delle lori prime realizzazioni si percorsero anche altre strade; qui è opportuno richiamare qualche concetto sulle antenne.

Il sistema più efficace per trasferire la potenza radioelettrica da un emittente allo spazio atmosferico è il DIPOLO delle dimensioni pari alla lunghezza d'onda, ponendo davanti al dipolo emittente o ricevente dei conduttori della stessa forma e dimensioni abbiamo dei direttori, ponendo dietro il dipolo un conduttore simile abbiamo i riflettori. Le antenne televisive sui tetti sono l'esempio più comune di un sistema di ricezione fortemente direzionale.

 

L'immagine a sinistra mostra una antenna di questo tipo che, dal nome del suo inventore, è nota come Yagi. Ma la Yagi non è l'unico modo per dare direttività ad una antenna, esistono e sono note antenne dove i dipoli sono posti, ad opportuna distanza, come un array.

L'antenna a griglia qui presentata nell'immagine a destra è uno degli esempi di un'antenna array.

L'aspetto interessante di tali antenne è che per spostare il lobo di radiazione o sensibilità non occorre muovere l'antenna, ma basta avvicinare o allontanare i dipoli che la compongono. L'avvicinamento/allontanamento non deve essere necessariamente fisico, ma può essere raggiunto con linee di ritardo che facciano apparire all'onda radio che percorre i conduttori il percorso da e per l'antenna (e tra antenna e antenna) più o meno lungo, in pratica con l'inserimento di linee di ritardo si può spazzolare elettronicamente lo spazio di fronte all'antenna senza muoverla.

Il principio della direzionalità attraverso la fase venne impiegato nella Chain Home inglese dove le antenne riceventi erano costituite da torri in legno (a destra nella foto) fisse che sostenevano festoni di dipoli, sempre fissi, che venivano orientati attrarerso la commutazione di fase.

Nella maggior parte dei casi i Radar di terra erano tuttavia associati ad antenne orientabili; le antenne potevano essere a griglia (array) o a parabola

IL SISTEMA DI PRESENTAZIONE

Occorre avere chiaro che non esisteva, all'epoca dello sviluppo del Radar, niente di simile ad uno schermo televisivo. Non vi era lo scorrimento del pennello elettronico da un lato all'altro dello schermo e dall'alto verso il basso con l'accensione di una serie di pixel che insieme componevano l'immagine. I tubi catodici, noti come tubi Braun, potevano pilotare solo uno spot luminoso in orizzontale e in verticale; i fosfori potevano permettere solo una modesta persistenza dello spot sullo schermo, sostanzialmente un oscilloscopio analogico.

L'immagine a destra rappresenta come veniva vista, sullo schermo Radar, l'immagine di un bersaglio nei coni di radiazione del radar: l'altezza del guizzo dava la distanza e il fatto che il guizzo fosse a destra o sinistra indicava se l'antenna era centrata nella direzione del bersaglio. Una volta correttamente diretta l'antenna la direzione non si leggeva sullo schermo, ma sul goniometro dell'antenna stessa.

Un Radar di terra aveva relativamente pochi problemi tranne quelli dei riflessi del terreno e degli edifici circostanti, ma questi potevano essere determinati da una scansione precedente e ignorati quando il Radar segnalava un eco che corrispondeva ad un ostacolo di terra già rilevato

LO IFF

Con la verifica che il Radar funzionava si pose il problema che in un cielo affollato bisognava distinguere gli amici dai nemici, venne così realizzato, per primo dagli inglesi, l'IFF (Idetification Friend or Foe), un sistema che quando riceveva l'impulso Radar emetteva immediatamente un segnale di risposta. Al Radar, se l'aereo rilevato era amico, giungevano quindi sia l'eco dell'impulso che il segnale emesso dall'aereo, questo segnale dava un carattere particolare al guizzo sullo schermo (inizialmente semplicemente una maggiore luminosità)

Nell'immagine l'antenna parabolica del Radar Wurzburg con la presenza delle antenne di rilevamento dell'IFF

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Commenti  

 
+1 # Raffaele ZAZZETTA 2013-06-14 06:50
Ringraziandola per i suoi articoli pongo una domandina: perché il Giappone - in materia di radar - prende "una strada sbagliata"? E come era lo stato dell' arte in Unione Sovietica? Saprebbe darmi qualche indicazione bibliografica? Tenga presente che NON conosco l' inglese, al massimo leggo il francese... Grazie e buon lavoro. Raffaele ZAZZETTA
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