Tipi di RADAR Rapporto con il bersaglio Passivo

Tipi di RADAR • Rapporto con il bersaglio Passivo o non cooperante PRIMARIO Attivo o cooperante SECONDARIO • Tipo di bersaglio Bersaglio di superficie NAVALE Bersaglio aereo Precipitazioni temporalesche AEREO METEO • Finalità del radar Scoperta e tracciamento Punteria e tiro • Principio di funzionamento del radar SCOPERTA TIRO Utilizza un treno di impulsi IMPULSIVO Utilizza l’effetto Doppler DOPPLER IMPULS. - DOPPLER Utilizza entrambi • Coordinate fornite Superficiali (2 coordinate) Spaziali (3 coordinate) BIDIMENSIONALE TRIDIMENSIONALE

Radar impulsivo primario Tempo d’attesa (Apparato RADAR in ricezione) Durata dell’impulso (Apparato RADAR in trasmissione) t t TA T Periodo di ripetizione degli impulsi Caratteristiche e/o difetti: • Distanza cieca • Discriminazione in distanza • Discriminazione angolare • Echi di seconda traccia • Falsi echi • Massima portata nominale • Clutter (Rumore non intenzionale) • Disturbo (intenzionale) ATTENZIONE: i tempi non sono in scala (t = 1 ms; Ta = 1 ms) Da cosa dipendono e quali sono le possibili modifiche da apportare per ridurre o annullare i difetti?

Bande di frequenza RADAR • X (X-RAY) • S (SIERRA) • L (LIMA) 8 Ghz – 10 Ghz Scoperta navale 2, 4 Ghz – 4 Ghz 1 Ghz – 1, 9 Ghz Scoperta navale e aerea 3 D Scoperta aerea 2 D Legge di propagazione delle onde elettro-magnetiche c=l*f Velocità della luce Lunghezza d’onda Nota la velocità della luce e stabilita la frequenza, automaticamente si conosce la Frequenza lunghezza d’onda 300. 000 m/s • 8 Ghz 3, 75 cm • 2, 4 Ghz 12, 5 cm • 1 Ghz 30 cm • 9 Ghz 3, 33 cm • 3 Ghz 10 cm • 1, 5 Ghz 20 cm • 10 Ghz 3 cm • 4 Ghz 7, 5 cm • 1, 9 Ghz 15, 7 cm X-RAY SIERRA LIMA l=c/f

Equazione del radar nello spazio libero Nell’equazione caratteristica del Radar sono presenti due Potenze, la potenza del segnale emesso e la potenza del segnale ricevuto (che determina la “soglia di sensibilità del ricevitore”). Considerato che tra le due c’è una differenza enorme, dell’ordine di 1/100. 000, il Radar è una macchina complessa che ha le due caratteristiche generali (trasmissione e ricezione) molto diverse fra loro. Guadagno d’antenna Potenza di trasmissione Potenza del segnale ricevuto Superficie sferica (ANDATA) Pr Pt · Ga · s · Ar = --------------- (4 p. R 2) Superficie sferica (RITORNO) · Superficie equivalente RADAR (4 p. R 2) Area effettiva ricevente dell’antenna

Pr Pt · Ga · s · Ar = --------------- (4 p. R 2) · (4 p. R 2) Perché al denominatore della formula c’è per DUE volte la superficie sferica di raggio R (distanza fra radar e bersaglio)? Se la potenza trasmessa venisse uniformemente irradiata nello spazio (antenna isotropica o omnidirezionale) sul bersaglio giungerebbe una potenza per unità di superficie pari a “Pt / 4 p. R 2”, in quanto la potenza Pt deve attraversare uniformemente una superficie sferica pari a 4 p. R 2. Anche l’onda di ritorno dal bersaglio deve attraversare la stessa superficie sferica, per questo la suddetta superficie compare DUE volte (vedere l’sempio delle onde provocate su un liquido dalla caduta di un oggetto sulla superficie) Oggetto emerso Punto di caduta

Pr Pt · Ga · s · Ar = --------------- (4 p. R 2) · (4 p. R 2) Il “Guadagno” d’antenna (Ga) è un fattore numerico superiore a 1 (1500 -2500) che compare al numeratore Antenna DIRETTIVA scio l fa e ed Ass Lobo di irradiazione L’antenna radar non è Isotropica o Omnidirezio -nale ma “DIRETTIVA”: infatti concentra la potenza trasmessa in un ristretto angolo solido (quanto minore sarà l’apertura dell’angolo solido, tanto maggiore sarà la direttività dell’antenna. Quindi la potenza che sarebbe irradiata da una antenna isotropica viene “CONCENTRATA” e quindi ampli-ficata del valore Ga. Massima potenza Esempio: una potenza di 1, 5 Kwatt con un Guadagno d’antenna pari a 1500 diventa una potenza di 2, 25 Mwatt. Antenna ISOTROPICA d d = Angolo solido

Tipi di lobo di trasmissione LOBO A “MATITA” La “bocca” del riflettore è perfettamente circolare, anche il lobo presenterà una sezione circolare ed il diagramma di irradiazione sarà uguale sia sul piano orizzontale che su quello verticale. Questo tipo di lobo è utilizzato per quei radar che hanno bisogno di concentrare maggiore potenza in un settore ristretto come i radar di inseguimento e del tiro (radar che non ruotano su 360°, ma sono in stand-by, in attesa che il radar di scoperta fornisca le coordinate approssimative del bersaglio. Intorno a tali coordinate i radar del tiro effettuano una ricerca (a 8, a TV, a spirale, ecc. . ) fino a che non acquisiscono il ber-saglio, che verrà successivamente “insegui-to” (il radar si occupa di un bersaglio alla volta) Se si vuole ottenere un lobo a ventaglio (utilizzabile per i radar di scoperta), con direttività maggiore sul piano orizzontale, occorre utilizzare un’antenna in cui il settore del paraboloide presenta un’apertura più larga sul paino orizzontale e più stretta su quello verticale. In tal caso la direttività sul piano orizzontale è data dal rapporto x/l, quella sul piano verticale è data dal rapporto y/l. NOTA BENE: non è possibile ridurre troppo la direttività sul piano verticale in quanto si perderebbe la capacità di scoperta in caso di rollio e beccheggio accentuati (il radar navale NON è su un piano sempre perfettamente orizzontale) LOBO A “VENTAGLIO”

Pr Pt · Ga · s · Ar = --------------- (4 p. R 2) · (4 p. R 2) La “Superficie equivalente Radar” (s) è un fattore numerico inferiore a 1 (0, 3 – 0, 6) che compare al numeratore. L’onda trasmessa, una volta raggiunto il bersaglio, viene in parte assorbita, in parte attraversa il bersaglio, ed in parte viene reirradiata (generalmente in maniera non unforme nelle varie direzioni). La capacità di un bersaglio di reirradiare energia elettromagnetica è data dalla “SUPERFICIE EQUIVALENTE RADAR”. Per diversi bersagli è variabile a seconda del materiale di costruzione e dalla forma dello scafo, mentre per bersagli identici può variare in funzione dell’orientamento di questi rispetto al radar. In pratica la S. E. R. è la percentuale del segnale che torna indietro dopo aver colpito il bersaglio (30% = 0, 3): è quindi un fattore numerico. Attraversa Assorbito Ritorna

Pr Pt · Ga · s · Ar = --------------- (4 p. R 2) · (4 p. R 2) L’ “Area effettiva dell’antenna ricevente” (Ar) è un fattore numerico inferiore a 1 (0, 3 – 0, 6) che compare al numeratore. L’antenna ricevente, in dipendenza dalle sue dimensioni fisiche, presenterà una minore o maggiore capacità di raccogliere energia, questa capacità viene indicata come “Area effettiva dell’antenna ricevente”. In definitiva l’antenna ricevente intercetta solo una parte del segnale eco. In pratica è una percentuale del fronte d’onda di ritorno che l’antenna può ricevere (detta anche “bocca” dell’antenna). Il valore di Ar può essere espresso come segue: Ar = (Ga · l 2) / 4 p Pr Pt · Ga 2 · l 2 · s = --------------- 4 p 3 R 4 E quindi la formula diventa….

Dall’ultima formula della lastrina precedente è possibile ricavare la massima portata effettiva RMAX, oltre la quale non è più possibile scoprire il bersaglio. Alla portata RMAX pertanto corrisponde la minima potenza d’eco Pr ricevibile, che indicheremo come minimo segnale “SMIN”. SMIN 4 RMAX = Pt · Ga 2 · l 2 · s = --------------- 4 p 3 · RMAX 4 Pt · Ga 2 · l 2 · s ---------------4 p 3 · SMIN Nella formula sono chiaramente evidenziati gli effetti che le caratteristiche del sistema radar e del bersaglio hanno sulla RMAX 4 RMAX Potenza del trasmettitore = Guadagno di antenna Pt · Ga 2 · l 2 · s · 1/4 p 3 · 1/SMIN Lunghezza d’onda Superficie Costante equivalente radar (caratteristica del bersaglio) Sensibilità del ricevitore

Quale formula ci permette di calcolare la distanza di un bersaglio dal radar? Nella fisica tradizionale…… Distanza = Velocità · Differenza di tempo Nel Radar…… Distanza = Velocità della Luce · Differenza di tempo 2 d d 2 d = c · Dt d = ------2 Dt è la differenza di tempo fra l’emissione e la ricezione dell’impulso Al denominatore appare il numero 2 perché il segnale deve percorrere 2 volte la distanza fra radar e bersaglio (andata) (ritorno)

Se il radar è in trasmissione, l’antenna non può ricevere. Al termine dell’emissione dell’impulso, il radar è in ricezione (Tempo di attesa). Se un bersaglio è talmente vicino che il suo eco mi torna all’antenna quando ancora il radar è in trasmissione, il bersaglio non viene rilevato. A che distanza massima si trova un bersaglio con queste caratteristiche? Distanza cieca del radar Impulso t (Minima distanza di localizzazione) Esempio: t = 1 msec c · Dt d = ------2 3· 108 m/sec · 1· 10 -6 sec d = ------------- = 150 m Il bersaglio è ad una distanza tale che il suo eco arriva prima che l’impulso “lasci” completamente l’antenna. Quindi l’eco deve percorrere “in andata e ritorno” la distanza fra le due navi in un tempo massimo uguale a t 2 Un radar con un impulso t di 1 msec ha una distanza cieca di 150 metri

Tempo d’attesa (Apparato RADAR in ricezione) Durata dell’impulso (Apparato RADAR in trasmissione) t t Portata nominale del radar TA T Periodo di ripetizione degli impulsi Avendo prefissato un certo valore di t, quanto più elevato sarà TA tanto maggiore sarà la distanza alla quale potranno essere scoperti i bersagli relativi al t (nel tempo TA, l’apparato radar è in ricezione). Dato che il fronte dell’impulso nel tempo TA deve compiere un doppio percorso di andata e ritorno, la massima portata nominale è data dalla formula d = c · Dt/2. Sostituendo a Dt il tempo TA si ottiene…. Es. TA = 1 ms (1 millisecondo) d = c · Dt/2 d = (3· 108 m/sec · 1· 10 -3 sec)/2 d = (3 · 105 m)/2 d = (300. 000 m)/2 d = 150 Km d = 81 miglia nautiche

Il potere risolutore angolare è la misura della capacità del radar di rilevare e rappresentare separati tra loro sul PPI, gli echi ricevuti da due bersagli posti alla stessa distanza ma con differente rilevamento. La risoluzione angolare in azimuth indica la minima ampiezza angolare per la quale il radar ha la capacità di separare gli echi relativi a due bersagli posti alla stessa distanza. Tale parametro dipende essenzialmente dall’angolo di irradiazione dell’antenna nel piano orizzontale, oltre che dalla qualità del tipo di rappresentazione. Il parametro fondamentale che determina la risoluzione angolare è la direttività dell’emissione, ovvero le dimensioni dell’angolo solido entro cui viene emessa la radiazione e. m. , strettamente legata alle dimensioni dell’antenna. Tutto ciò si traduce nell’uso di una scala appropriata e di un tubo a raggi catodici (nei vecchi radar) con diametro, definizione e spessore dell’asse rotante opportuni Potere risolutore angolare in azimuth

Con questo parametro si indica la minima distanza tra due bersagli, posti sullo stesso rilevamento, per la quale i rispettivi echi vengono rappresentati separatamente. Quando il fronte dell’impulso incontra il primo bersaglio, una parte di energia viene riflessa mentre il segnale trasmesso prosegue verso il secondo bersaglio. Se i due bersagli sono sufficientemente distanti, i due echi risulteranno separati e quindi distinguibili. Se invece i due bersagli sono molto vicini, l’eco di ritorno del secondo bersaglio si congiungerà a quella relativa al primo, conseguentemente il ricevitore rileverà un unico segnale riflesso. Affinchè gli echi di due bersagli posti sullo stesso rilevamento possano essere visti separatamente, è necessario che la distanza fra loro sia: Potere discriminant e in distanza 1 d > c · t/2 Solo in tal caso il fronte d’eco del secondo bersaglio, non potrà congiungersi con la coda della riflessione del primo bersaglio. l=c· t d Impulso trasmesso Eco 1 Eco 2 d > c · t/2 Eco 1 Eco unico d < c · t/2 Eco 2

Come si fa a rendere distinguibili i due echi? Potere discriminant e in distanza 2 Si modula in frequenza il pacchetto di onde e. m. contenuto nell’impulso t Nell’eco di ritorno non riesco a distinguere (uno o due bersagli? ) Se l’impulso non è modulato… fportante Se l’impulso è modulato… fmax fportante fmin Nell’eco di ritorno riesco a distinguere (due bersagli distinti) Eco del primo bersaglio Eco del secondo bersaglio È possibile separare i due echi per mezzo di appositi filtri

Eco relativa all’impulso 1 T = Periodo di ripetizione dell’impulso (impulso + tempo d’attesa) Impulso 1 Impulso 2 t t T Dt T + Dt In concomitanza del secondo impulso, l’asse dei tempi dell’indicatore è ripartito da zero, per cui l’eco viene rappresentata come relativa al secondo impulso e quindi ad una distanza molto inferiore a quella effettiva. In pratica un bersaglio battuto dal primo impulso, situato a distanza “ R = C·(T+Dt)/2 ” viene visto come relativo al secondo impulso e cioè ad una distanza “ R = C·Dt/2 ” (BERSAGLIO INESISTENTE) Echi di 2 a traccia La scelta di un opportuno tempo d’attesa (cioè di una idonea frequenza di ripetizione degli impulsi PRF) deve essere effettuato in modo da eliminare le cosiddette “distanze ambigue” o “echi di seconda traccia”. Il TA deve essere tale da consentire la partenza di un impulso non prima che tutti gli echi significativi, relativi all’impulso precedente abbiano avuto il tempo di pervenire al ricevitore. Se il TA fosse troppo ridotto (PRF troppo elevata) potrebbe accadere che l’eco di un impulso giunga all’antenna quando ormai è stato emesso l’impulso successivo.

Echi multipli 1 a eco (eco reale) 2 a eco (eco doppio) 3 a eco (eco triplo) Due navi sufficientemente grandi possono dar luogo ad echi multipli quando si trovano molto ravvicinate. L’energia e. m. , dopo la riflessione sul bersaglio, investe in parte le strutture della nave propria e da esse viene rinviata nuovamente sul bersaglio per una seconda riflessione e così via. 3 d distanza tripla Eco del bersaglio 2 d distanza doppia d distanza effettiva Doppia eco Tripla eco t TA t In queste condizioni di formano due, tre o anche quattro echi del bersaglio, tutti sullo stesso rilevamento e a distanza doppia, tripla, quadrupla, il che rende tali echi perfettamente riconoscibili.

Lobi secondari 5 % Lobo principale 95% Lobi secondari 40 % Lobo principale 60% REALE Lobo principale 100% ANOMALO Sul radar il bersaglio compare con evidenti “scie” circolari da entrambi i lati. Nel caso il bersaglio sia molto vicino, allora i lobi secondari (comunque presenti) possono provo -care il prolungamento della eco. Ma se ciò si verifica in bersagli più lontani, siamo in presenza di un difetto tecnico del radar generato dai lobi secondari molto più grandi del normale, in grado di produrre delle eco laterali su bersagli anche oltre il miglio nautico. Un difetto secondario è sicuramente la perdita di potenza del lobo principale a favore di quelli secondari. Richiede intervento tecnico IDEAL E Lobi secondari

Interferenz a RADAR Un’interferenza molto comune per un radar è quella causata da altri radar presenti nelle vicinanze. Tra radar che hanno frequenze portanti che differiscono di poco, può avvenire l’interferenza. Le interferenze possono coprire anche tutto lo schermo del PPI a prescindere dalla direzione di puntamento dell’antenna, a causa della vicinanza del radar interferente. Possono influire sulla intensità dell’interferenza anche i lobi secondari, la diffrazione delle infrastrutture e la presenza di altre apparecchiature e. m. (emissione di armoniche o segnali spuri nelle stesse bande di frequenza occupate dai segnali impulsivi del radar). Se l’interferenza è direttamente causata dalla modulazione del segnale, si può escludere la modulazione momentaneamente. Radar con settore disturbato Radar ingannato (uno solo degli echi è quello reale) Disturbo RADAR Tutte le Marine Militari possiedono idonei trasmettitori in grado di emettere un disturbo continuo sulla stessa frequenza del radar intercettato (DISTURBATORI) oppure di generare falsi segnali di eco (INGANNATORI). Queste operazioni vengono effettuate dopo che particolari ricevitori radar (INTERCETTATORI) sono stati in grado di apprezzare il valore della radiofrequenza degli impulsi in arrivo ed il valore della P. R. F. del radar da disturbare. Tutte le navi militari inoltre possiedono sistemi di Guerra Elettronica in grado di simulare di essere qualsiasi nave riproducendo le caratteristiche del radar su essa imbarcato. Se la nostra frequenza è molto vicina a quella simulata, tutto il PPI verrebbe oscurato.

I Radar che trasmettono su frequenze molto elevate (banda X) sono maggiormente sensibili ai fenomeni meteorologici. Nubi, piovaschi, stratificazioni atmosferiche, banchi di nebbia ed altri fenomeni simili danno luogo ad echi radar. Di solito tali echi sono abbastanza estesi, ma meno intensi degli ehi di costa e quindi sono facilmente riconoscibili. Solo piccole nubi e fenomeni di piccola entità possono dare luogo ad echi confondibili con bersagli reali. L’onda e. m. del radar polarizzata circolarmente viene riflessa da un bersaglio di forma cilindrica (goccia di pioggia), come un’onda anch’essa polarizzata circolarmente ma con senso di rotazione opposto. NOTA BENE I radar “meteorologici” che hanno il compito di trovare i piovaschi e studiarne la tipologia, ovviamente usano la polarizzazione per identificare il fenomeno e non per eliminarlo Clutter di pioggia Sfruttando questo fenomeno si può ridurre l’eco delle gocce di pioggia (in quanto quasi sferiche) e quindi distinguere un bersaglio all’interno di un piovasco. La polarizzazione circolare viene ottenuta grazie all’inserimento di una particolare “LENTE ELETTROMAGNETICA” davanti all’illuminatore dell’antenna radar. Pertanto se il radar irradia l’energia polarizzata circolarmente in un certo senso, non riconoscerà i segnali d’eco che gli giungono con polarizzazione invertita. Per un bersaglio all’interno del piovasco di varia forma (nave, aereo, boa, costa, ecc…. ), l’eco risultante si presenta in parte con polarizzazione concorde (e viene visualizzato) ed in parte con polarizzazione discorde a quella emessa.

Clutter di Mare Il Clutter di mare è causato dalla riflessione dell’energia e. m. sulle onde del mare in vicinanza dell’antenna. Il gran numero di tali riflessioni genera una grande quantità di echi, che in pratica saturano il PPI in tutta la zona circostante la posizione centrale. Le dimensioni della zona saturata dagli echi di mare è funzione dello stato del mare e quindi della estensione ed altezza delle onde. Normalmente tale zona risulta più estesa in corrispondenza della direzione di provenienza delle onde. L’eco di un bersaglio all’interno della zona soggetta a Clutter di mare, non risulterebbe più visibile (o meglio, non sarebbe “discriminabile” rispetto al suo contorno). Per ridurre il fenomeno in modo da poter discriminare l’eco di un bersaglio all’interno del clutter viene utilizzato il filtro S. T. C. (Sensitivity Time Control). Il significato della sigla (Controllo della sensibilità nel Tempo) deriva dal fatto che nel radar il “tempo” è praticamente sinonimo di “distanza”, pertanto il significato della sigla potrebbe essere espresso come: “Controllo della sensibilità in funzione della distanza”. Senza S. T. C. L’intensità del clutter di mare è elevata in prossimità del radar e decresce rapidamente con l’aumentare della distanza, divenendo trascurabile per distanze comprese tra 1 e 5 miglia nautiche (in funzione della frequenza, della direttività dell’antenna, della potenza emessa, dello stato del mare, ecc…) Con S. T. C. Per ridurre gli effetti del “clutter di mare” con il dispositivo S. T. C. , l’amplificazione del segnale di ingresso viene fatta variare nel tempo con l’andamento indicato in figura, in modo da amplificare in maniera ridotta gli echi ravvicinati ed aumentare gradualmente l’amplificazione fino a raggiungere il valore normale di amplificazione Ao per quelle distanze in cui il clutter di mare è praticamente nullo.

Clutter di Costa Prima Se ci si trova in presenza di echi di notevole profondità (isole, coste caratterizzate dalla presenza di spiagge e non da scogliere, ecc. . ), la loro rappresentazione radar potrebbe saturare il PPI o comunque risultare fastidiosa per l’operatore. All’interno dell’amplificatore video (vecchi radar) esiste un particolare circuito (F. T. C. Fast Time Costant) che ha lo scopo di ridurre la profondità degli echi in fase di rappresentazione e quindi consente la visualizzazione del solo fronte di salita dell’eco di ritorno. Nei radar più moderni per risolvere lo stesso il problema è possibile ridurre la durata dell’impulso (SHORT PULSE) Dopo

Con il termine “angeli” si indicano tutti gli echi che non sono dovuti a bersagli appariscenti (costa, navi od aerei), né sono provocati da disturbo o rumore. Stormi di uccelli, sciami di insetti, cetacei, bolle di aria calda (prodotte e provenienti dal fondale). Tale tipo di clutter (molto raro) potrebbe portare a false interpretazioni ed errori. Clutter degli angeli

Altezza dell’Antenna L’esperienza ha dimostrato che il radar fornisce le sue migliori interpretazioni quando l’antenna è posta ad una altezza compresa tra i 12 e I 20 metri s. l. m. Per altezze maggiori aumenta la portata ma aumenta pure il disturbo dovuto al clutter di mare; per altezze minori il clutter di mare diminuisce ma non si annulla, ma diminuisce la portata. La scelta dell’altezza dell’antenna è frutto di un compromesso, anche se per la maggior parte delle volte è una scelta obbligata. Un altro problema è dato dalla presenza di altre antenne di altri apparati (radio, gps, etc…), che devono trovarsi a debita distanza dall’antenna del radar e, se possibile, al di sopra di essa, per non causare delle interferenze. Lo stesso discorso vale per due antenne radar di banda differente, che si devono trovare necessariamente ad altezze diverse (antenna del radar in banda S al di sopra dell’antenna del radar in banda X) 12 m < h < 20 m GPS Banda X

Le sovrastrutture Esistono delle strutture della nave che si trovano alla stessa altezza dell’antenna del radar. Esse possono generare dei settori d’ombra sullo schermo del radar. L’ampiezza dei settori dipende dalla larghezza di tali ostacoli e dalla distanza dagli stessi. Gli ostacoli di sezione trasversale inferiore alla lunghezza d’onda (determinata dalla durata dell’impulso in trasmissione), non danno luogo a settori veramente ciechi, essendo superati per diffrazione, ma danno comunque luogo ad una perdita di nitidezza del rilevamento su quel settore. È inoltre possibile che appaiano sullo schermo anche dei falsi echi non provenienti da un vero bersaglio ma da strutture metalliche di bordo che deflettono sull’antenna parte dell’energia di ritorno dei vari bersagli, soprattutto da navi vicine di grosse dimensioni. Radar ben posizionato con poche sovrastrutture di intralcio. L’altezza però è superiore ai 20 metri (problema comune a molte navi mercantili) Tale tipo di portacontainer ha due radar di scoperta posizionati uno a prua ed uno a poppa. Per le basse distanze ed in mancanza di visibilità può montare anche il radar doppler. Ci sono evidenti problemi di sovrastrutture risolti mettendo più di un radar

EFFETTI DELLE SOVRASTRUTTURE La capacità di scoperta di un radar dipende, a parità di tutti i parametri illustrati precedentemente, dalla scelta del luogo di installazione a bordo. Infatti, fatta eccezione della testa d’albero più alta, in qualsiasi altra posizione venga messo il radar, questo, nel suo moto di rotazione, si troverà comunque ad illuminare parte delle sovrastrutture. Di conseguenza il diagramma di copertura del radar, anziché essere completamente circolare, presenterà alcuni settori in cui la radiazione risulterà più o meno attenuata. A causa delle riflessioni multiple sulle strutture e dei fenomeni di diffrazione, il diagramma di copertura spesso si presenta sensibilmente frastagliato. Le sovrastrutture Diagramma di copertura di un radar

CLUTTER DOVUTO ALLE INFRASTRUTTURE Anche le superfici della propria unità possono dar luogo, purché a determinate distanze dall’antenna, ad echi osservabili sullo schermo del radar. Tali echi compaiono in posizione fissa rispetto alla prora della nave. Le sovrastrutture bersaglio sovrastruttura In alcuni casi la vicinanza con una sovrastruttura riflettente (erroneo antenna posizionamento del radar) provoca la ripetizione dell’eco del bersaglio su un differente rilevamento da quello di origine, dovuta alla riflessione della suddetta sovrastruttura. Bersaglio Nella figura compare un bersaglio multiplo riflesso generato da un oggetto posto alla stessa altezza dell'antenna che riflette l'eco di ritorno e la fa arrivare all'antenna da un'altra Bersaglio direzione (ovviamente c’è un leggerissimo reale ritardo nella visualizzazione dell’immagine riflessa)

La portata minima geometrica è determinata, in corrispondenza ad una quota dell’antenna “h”, dall’apertura del fascio di irradiazione (a) posto al di sotto della linea di mira (detta anche “Asse del fascio”). Per uno dei teoremi sui triangoli rettangoli, derivanti dalla trigonometria piana, il valore della portata minima strumentale geometrica è…. . La portata minima geometrica sen a dm 1 = h / tg a a cos a tg a = sen a / cos a tg a = h / dm 1 = h / tg a Linea di mira (Asse del fascio) a h a Portata minima geometrica (dm 1) Esempio: se a = 20° e h = 16 m la portata minima geometrica è uguale a: 43, 9 metri

La portata minima geometrica 1) CONSIDERAZIONE IMPORTANTISSIMA 2) CONSIDERAZIONE IMPORTANTISSIMA La portata minima geometrica dipende dall’altezza dell’antenna del radar. Quindi se si conoscono la lunghezza della nave e il bordo libero, si deve scegliere la opportuna altezza dell’antenna perché il settore geometrico cieco sotto la prua sia adeguatamente piccolo (bisogna tener conto che una altezza eccessiva dell’antenna aumenta l’effetto del clutter di mare, come descritto nelle lastrine precedenti). La portata minima geometrica DEVE essere confrontata con la “distanza cieca” detta dm 2 (LASTRINA 12) che dipende esclusivamente dalla durata dell’impulso in trasmissione (t). La Portata minima strumentale effettiva è la MAGGIORE tra le due distanze. Con l’adozione di impulsi di durata inferiore a 0, 2 msec e di duplexer ad alta velocità di commutazione, dm 2 risulta inferiore ai 30 m e quindi la quota h della postazione dell’antenna va scelta in modo che risulti dm 1< dm 2 Radar di manovra Radar di scoperta Per durate dell’impulso pari a 1 msec le due portate minime spesso coincidono. La scelta dell’altezza dell’antenna è, il più delle volte, obbligata dall’altezza del cassero/ponte di comando, per cui la portata minima strumentale geometrica non è inferiore alla portata minima strumentale effettiva, che genera una zona cieca sotto la prora. Volendo migliorare la visibilità in questo importante e delicato settore di guardia, basterà abbassare l’altezza dell’antenna, portarla sull’estremità della prora ed impiegare un’elevata frequenza di ripetizione dell’impulso. Ciò avviene con dei radar particolari, le cui antenne sono montate a prora e a poppa estrema, quasi all’altezza della coperta, e che vengono impiegati in acque ristrette o nelle manovre di attracco (spesso sono radar DOPPLER), quando è necessario conoscere perfettamente cosa c’è intorno alla nave (soprattutto in caso di Portacontainers, dove la

EFFETTI DELLA RIFRAZIONE DELL’ATMOSFERA SUL LOBO RADAR (Obiettivo del radar: SCOPERTA BERSAGLI NAVALI) RIFRAZIONE STANDARD RIFRAZIONE SUB STANDARD RIFRAZIONE SUPER STANDARD RIFRAZIONE EXTRA SUPER STANDARD 36 K m m 22 K 50 Km 90 Km Nell’esempio (e nelle prossime lastrine) si considera un radar in Banda “X” posizionato ad una altezza di 20 metri

EFFETTI DELLA RIFRAZIONE DELL’ATMOSFERA SUL LOBO RADAR (Obiettivo del radar: SCOPERTA BERSAGLI NAVALI) RIFRAZIONE STANDARD • Pressione 1013 Hpa • Temperatura 15°C • Umidità relativa 60% 36 K m

EFFETTI DELLA RIFRAZIONE DELL’ATMOSFERA SUL LOBO RADAR (Obiettivo del radar: SCOPERTA BERSAGLI NAVALI) RIFRAZIONE SUB – STANDARD DOVE SI VERIFICA? • Rapido decremento della temperatura con l’aumentare della quota • Aumento dell’umidità relativa con la quota • Brezza moderata • Aria molto umida e fredda • Evaporazione nulla • Fattore critico: differenza di temperatura terra/mare (mare relativamente caldo e terre fredde) Diminuzione della portata massima, circa l’ 80% di quella standard • Regioni polari • Grand Banks, con la Corrente del Golfo associata a venti settentrionali • Mari ad Est del Giappone in Inverno • Mare Mediterraneo in Inverno DI SOLITO È ASSOCIATA A CONDIZIONI DI CATTIVO TEMPO, IN ZONE DI BASSA PRESSIONE: PROPRIO QUANDO IL RADAR SERVE!!!! m 22 K

EFFETTI DELLA RIFRAZIONE DELL’ATMOSFERA SUL LOBO RADAR (Obiettivo del radar: SCOPERTA BERSAGLI NAVALI) RIFRAZIONE SUPER – STANDARD DOVE SI VERIFICA? • Rapido aumento della temperatura con l’aumentare della quota • Rapido decremento dell’umidità relativa con la quota • Brezza moderata • Aria calda e secca • Evaporazione • Mare relativamente freddo (rispetto alla terra) Aumento della portata massima (circa il 40% in più di quella standard) 50 Km • • • Tutti i mari delle rotte commerciali Mari Tropicali Mar Rosso Golfo Persico Mare Mediterraneo in Estate

EFFETTI DELLA RIFRAZIONE DELL’ATMOSFERA SUL LOBO RADAR (Obiettivo del radar: SCOPERTA BERSAGLI NAVALI) RIFRAZIONE EXTRA SUPER – STANDARD DOVE SI VERIFICA? • Mar Rosso • Golfo Persico • Mare Mediterraneo in Estate con venti meridionali • West Africa in prossimità delle Canarie • Presenza di un’inversione della temperatura atmosferica (strato di aria fedda sotto strato di aria più umida e secca) ad un’altezza di circa 30 metri sul mare • Umidità relativa in forte diminuzione con la quota PROVOCA LA CONCENTRAZIONE DI ENERGIA A GRANDE DISTANZA CHE, IN ALTRE SITUAZIONI, ANDREBBE DISPERSA Aumento notevole della portata massima dovuto ad un effetto di tipo “guida d’onda” PRESENZA DI ECHI DI SECONDA TRACCIA!! 90 Km