EO-465

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EDA/SW/T&M RADAR
52 - ELETTRONICA OGGI 465 - OTTOBRE 2017
per focalizzare l’energia irradiata sul bersaglio, il
guadagno dell’antenna viene definito come il rap-
porto tra la potenza diretta verso il bersaglio e la
potenza irradiata da un’ equivalente antenna iso-
tropa. L’equazione tiene conto del guadagno diret-
tivo dell’antenna con GT e GR, rispettivamente per
trasmettitore e ricevitore. Se la stessa antenna è
impiegata per trasmettere e ricevere, entrambi i ter-
mini possono essere sostituiti dallo stesso fattore G
per semplicità.
Una frazione della densità di potenza trasmessa che
colpisce il bersaglio sarà riflessa in varie direzioni e
un po’ di energia sarà irradiata indietro verso il si-
stema radar. La quantità di questa potenza irradiata
indietro è una funzione della sezione radar del bersa-
glio (radar cross section o RCS). Questo parametro ha
le unità di misura di una superficie ed è una misura
delle dimensioni del bersaglio, come visto dal radar.
Una porzione del segnale riflesso dal bersaglio viene
intercettata dall’antenna del radar. La potenza di que-
sto segnale sarà pari alla densità di potenza riflessa
moltiplicata per l’area efficace dell’antenna. Il fattore
primario che limita il ricevitore è il rumore e il con-
seguente rapporto segnale/rumore (S/N). La potenza
di rumore (limite teorico) all’ingresso del ricevitore è
descritta come un rumore termico equivalente, detto
anche rumore Johnson. Tale rumore è dovuto al moto
casuale degli elettroni ed è proporzionale alla tempe-
ratura. La potenza di rumore all’uscita del ricevitore
sarà sempre maggiore del rumore termico in ingresso.
Ciò è dovuto al rumore aggiuntivo generato all’interno
del ricevitore. Quindi, l’equazione 1 si fattorizza rispet-
to al rumore generato all’interno del ricevitore molti-
plicando la potenza del rumore termico per il fattore
Fn e per il guadagno del ricevitore.
L’equazione 1 descrive la massima distanza del ber-
saglio rilevabile dal radar in base alla potenza di tra-
smissione, al guadagno dell’antenna, alla sezione ra-
dar del bersaglio, alla figura di rumore del sistema, e
al minimo rapporto segnale/rumore.
In realtà questo è un modello semplificato delle pre-
stazioni del sistema. Esistono molti fattori che influen-
zano tali prestazioni, tra cui le deviazioni rispetto alle
assunzioni fatte per derivare questa equazione. Due
aspetti aggiuntivi da considerare sono le perdite nel
sistema e l’integrazione dell’impulso che può essere
applicata al segnale durante l’elaborazione. Le perdite
sono dovute sia al cammino di trasmissione LT sia a
quello di ricezione LR. In una classica applicazione di
un radar a impulsi, si può assumere che molteplici im-
pulsi vengano ricevuti da un certo bersaglio, per ogni
posizione dell’antenna radar (dato che la larghezza
del fascio dell’antenna possiede un’ampiezza non nul-
la, possiamo assumere che il radar si soffermi su ogni
bersaglio per un certo periodo di tempo).
Quindi, tali impulsi possono essere integrati per mi-
gliorare le prestazioni del radar. Dato che questa in-
tegrazione può essere non ideale, viene impiegato il
termine Ei(n) che esprime l’efficienza di integrazione,
basato sul numero di impulsi sommati per descrivere
il miglioramento. Includendo questi termini, l’equazio-
ne diventa:
(2)
dove:
E
i
(n) = fattore di efficienza dell’integrazione
LT = perdite nel cammino di trasmissione
L
R
= perdite nel cammino di ricezione
Nel caso di antenne multiple, la distanza raggiungibi-
le cresce proporzionalmente col numero di elementi,
assumendo le stesse prestazioni per ogni elemento.
Dipendenze dell’equazione fondamentale
La potenza del segnale al ricevitore è direttamente
proporzionale alla potenza trasmessa, al guadagno
dell’antenna (o apertura) e alla sezione radar (cioè a
quanto il bersaglio riflette il segnale radar).
Forse è più importante sottolineare che è inversamen-
te proporzionale alla quarta potenza della distanza dal
bersaglio. Data l’elevata attenuazione che si verifica
durante la propagazione del segnale in andata e ri-
torno, è desiderabile operare a potenza elevata. Tutta-
via, ottenere una potenza elevata non è facile a causa
di problemi quali la dissipazione termica, la tensione
di rottura dei dispositivi, le richieste di potenza dina-
mica, le dimensioni e il costo del sistema. Nel pros-
simo articolo vedremo le caratteristiche, le tecniche
di compressione e di misura di segnali di radar ad
impulsi.
Riferimenti
1386EN.pdf?id=2715324