65 / 102
EDA/SW/T&M
RADAR
65
- ELETTRONICA OGGI 466 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2017
RADAR
EDA/SW/T&M
Fondamenti
dei radar a impulsi
Giovanni D’Amore
Marketing brand manager
RF&MW Products
Keysight Technologies
N
ell’articolo precedente, intitolato “Nuovo lifting per il
radar, ma la fisica è sempre la stessa”, abbiamo ri-
passato l’equazione fondamentale del radar, che de-
scrive il legame tra la massima distanza rilevabile dal radar
e le variabili più importanti. Tale equazione rappresenta la
base per comprendere le misure che si eseguono per assi-
curare prestazioni ottimali. Poiché il segnale è inversamente
proporzionale alla quarta potenza della distanza dal bersa-
glio, è desiderabile operare con alta potenza. Il radar a im-
pulsi offre molti vantaggi rispetto al radar ad onda continua,
soprattutto nel funzionamento ad alta potenza.
Caratteristiche del segnale impulsato
Le caratteristiche del segnale di un radar a impulsi determi-
nano sostanzialmente le prestazioni e le potenzialità del ra-
dar. Per ogni applicazione è necessario trovare il giusto com-
promesso tra la potenza, il tasso di ripetizione, la durata e la
modulazione dell’impulso. La potenza influenza direttamente
la massima distanza raggiungibile di un bersaglio rilevabile
dal radar. La frequenza di ripetizione degli impulsi (PRF) de-
termina la massima distanza dal bersaglio priva di ambiguità.
La durata dell’impulso determina la risoluzione spaziale del
radar. La durata e la forma dell’impulso determinano anche
lo spettro del segnale radar. Riducendo la durata, aumenta
la banda del segnale. Una banda più larga corrisponde a un
rumore maggiore nel ricevitore, fissata la potenza di trasmis-
sione, che riduce la sensibilità. Poiché la forma dell’impulso
può determinare la larghezza di banda e influenzare la rive-
lazione e l’identificazione dei bersagli, viene adattata a ogni
applicazione. Impulsi brevi a basso tasso di ripetizione mas-
simizzano la risoluzione e la massima distanza di non ambi-
guità, mentre un’elevata potenza di trasmissione massimizza
la distanza raggiungibile. Tuttavia, vi sono dei limiti pratici nel
generare degli impulsi brevi e ad alta potenza. Ad esempio,
un’elevata potenza di picco accorcia la vita delle valvole im-
piegate negli amplificatori ad alta potenza. Per fortuna, forme
d’onda avanzate e tecniche di compressione dell’impulso
possono essere impiegate per mitigare significativamente le
limitazioni di potenza sulla durata dell’impulso.
Tecniche di compressione dell’impulso
Le tecniche di compressione consentono di impiegare impulsi
relativamente lunghi senza sacrificare la risoluzione spaziale.
L’aspetto chiave nella compressione è l’energia. Un impulso
più lungo riduce la potenza di picco trasmessa, mantenendo
la stessa energia dell’impulso spalmata su una durata mag-
giore. Una volta ricevuto, l’impulso viene compresso con un
filtro a correlazione in un impulso più corto, che aumenta la
potenza di picco e riduce la durata. La compressione degli
impulsi radar combina così i benefici di risoluzione ed ener-
gia elevate, offerti rispettivamente da impulsi corti e lunghi.
La capacità di comprimere l’impulso con un filtro adattato si
ottiene modulando l’impulso a radiofrequenza o microonde in
modo da facilitare il processo di compressione. La funzione
di tale filtro può essere realizzata digitalmente, impiegando
una funzione di cross correlazione che confronta gli impulsi
ricevuti con quelli trasmessi. Il segnale ricevuto campionato
viene ripetutamente traslato nel tempo, sottoposto alla trasfor-
mata di Fourier e moltiplicato per il complesso coniugato del-
la trasformata di Fourier del segnale trasmesso campionato.
L’uscita della funzione di cross correlazione è proporzionale
alla somiglianza tra i due segnali traslati temporalmente. Un
Parte 2 –
Caratteristiche, tecniche di compressione e misure
su segnali radar a impulsi