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EDA/SW/T&M
RADAR
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- ELETTRONICA OGGI 466 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2017
picco nella funzione di cross correlazione si ma-
nifesta quando i due segnali sono allineati. Il pic-
co è il segnale di ritorno del radar e può essere
fino a mille volte più corto della durata dell’impul-
so trasmesso. Anche se due o più impulsi lunghi
si sovrappongono nel ricevitore, la ripida salita
dell’uscita ha luogo solo quando ciascuno dei
due è allineato al segnale trasmesso. Questo con-
sente di ristabilire la separazione tra gli impulsi
ricevuti e, con essa, la risoluzione spaziale. Al fine
di ottenere un’elevata correlazione tra i segnali ri-
cevuti e trasmessi, è possibile impiegare diverse
tecniche di modulazione quali: la spazzata lineare
della modulazione di frequenza, la codifica bina-
ria della fase (ad esempio con i codici di Barker)
o i codici polifase (come i codici di Costas). Dei
grafici chiamati diagrammi di ambiguità illustra-
no come i diversi schemi di compressione degli
impulsi si comportino in funzione della durata
dell’impulso e della variazione di frequenza per
effetto Doppler, come mostrato in figura 1.
Misure sui radar a impulsi
La comprensione delle misure sui radar e di come la stru-
mentazione risponda a tali segnali è cruciale per progettare
soluzioni ad alte prestazioni e costi contenuti. Le misure radar
più critiche includono la potenza, lo spettro, le caratteristi-
che dell’impulso, il guadagno d’antenna, la sezione radar del
bersaglio (radar cross section o RCS), i guadagni e le per-
dite dei componenti, la figura di rumore e il rumore di fase.
L’equazione fondamentale del radar
(1)
, mostra che la misura
di questi parametri influenza direttamente le prestazioni del
radar, come mostrato in figura 2. Numerosi tipi di apparati di
test possono misurare la potenza degli impulsi, lo spettro e le
caratteristiche temporali: misuratori di potenza, analizzatori
di spettro e analizzatori di segnali. Poiché ogni strumento ha
vantaggi e svantaggi, la scelta migliore dipende dagli scopi
della misura e dai vincoli principali sul radar e sulla strumen-
tazione di caratterizzazione.
Soluzioni economiche per la misura della potenza
degli impulsi
Un misuratore di potenza è la soluzione più comune ed econo-
mica per misurare la potenza di un segnale. Un modello di alta
gamma può misurare la potenza media, quella di picco, il duty
cycle e una serie di parametri statistici della potenza. Questo
strumento impiega un trasduttore chiamato sensore di poten-
za, che converte la potenza ad alta frequenze in un segnale
continuo o a bassa frequenza che può così essere facilmente
misurato rispetto a una potenza di riferimento a radiofrequen-
za o microonde. I contatori sono la soluzione più semplice per
misurare una frequenza e le caratteristiche temporali di un se-
gnale impulsato. La funzionalità di finestratura nel tempo (time
gating) consente di ricavare misure statistiche sui segnali la
cui frequenza viene variata nel tempo. Aggiungendo il terzo
canale per misure a microonde ad onda continua e collegando
un misuratore di potenza e un sensore è possibile realizzare
una soluzione a basso costo per misure di potenza a impulsi.
Misurare la potenza e lo spettro degli impulsi
con un analizzatore di spettro o di segnali
Il vantaggio principale di un analizzatore di spettro o di
segnali è la possibilità di misurare il contenuto spettrale,
oltre che la potenza, del segnale. Lo spettro può rivelare
problemi che causano un funzionamento non ottimale del
radar, come lo spreco di potenza o l’emissione di segnali
indesiderati. La figura 3 mostra come lo spettro di un treno
di impulsi possa fornire informazioni sulla loro durata, pe-
riodicità e duty cycle. I moderni analizzatori di spettro sono
basati su di una realizzazione digitale della classica archi-
tettura a scansione di frequenza (sweep o spazzata), che
offre vantaggi in termini di velocità, accuratezza e rumore
di fase rispetto ad altri schemi analogici. Gli analizzatori di
segnali impiegano digitalizzatori e processori digitali di se-
gnali (DSP) che eseguono la trasformata veloce di Fourier
(FFT) per calcolare lo spettro. Un vantaggio chiave degli
analizzatori di segnali basati su FFT è la velocità di calcolo,
specialmente per misure nel canale radio. Grazie a campio-
Fig. 1 – Il diagramma di ambiguità mostra l’accuratezza
di posizionamento rispetto all’effetto Doppler per diversi
tipi di impulsi (*Il termine larghezza dell’impulso in
tali diagrammi si riferisce alla larghezza dell’impulso
all’uscita del rivelatore del radar)