Prefazione Capitolo 1 Concetti generali sugli MPAR A Appendice A B Appendice B Capitolo Gli array random...

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Valeria Massari
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1 INDICE Prefazione... 4 Capitolo 1 Concetti generali sugli MPAR Introduzione Configurazioni PAR Architettura di un MPAR Vantaggi di un architettura a subarray Tecniche di realizzazione dei subarray Studio sugli array non uniformi o aperiodici A Appendice A A.1 Antenne ad array A.2 Puntamento del fascio A.3 Sagomatura del fascio A.3.1 Sintesi di Fourie A.4 Array bidimensionali o planari A.5 Array random B Appendice B B.1 Il segnale chirp B.2 Fase dell alimentazione variabile quadraticamente con n Capitolo Gli array random Introduzione Generazione di subarray lineari casuali Calcolo del fattore d array Array lineare di 22 elementi Array lineare di 202 elementi Array lineare di 2002 elementi Il beamwidth

2 Prefazione I Radar Multifunzionali a Phased Array per usi civili (MPAR) sono sistemi in grado di integrare funzioni diverse sullo stesso apparato. In particolare è possibile svolgere contemporaneamente funzioni di controllo del traffico aereo (ATC), e funzioni di monitoraggio meteo. L interesse verso questi sistemi è crescente, in quanto offrono diversi vantaggi: è possibile infatti sostituire diversi tipi di radar con un unico sistema multifunzione, consentendo così la riduzione dei costi di gestione. Hanno inoltre dei tempi di aggiornamento ridotti, e questo migliora la qualità delle misure radar che vengono acquisite. Nel presente lavoro di tesi si analizzeranno alcuni aspetti riguardo a questo tipo di apparati. Il capitolo 1 definisce i concetti generali di un sistema MPAR, ed analizza alcune tra le possibili architetture d antenna, mostrando studi precedenti sulla suddivisione dell array in subarray. Il capitolo 2 mostra la generazione casuale di array composti di due subarray random, e analizza le caratteristiche dei pattern di tali subarray da un punto di vista statistico. Il capitolo 3 mostra le prestazioni delle forme d onda, in presenza di un architettura a subarray random. Il capitolo 4 analizza i pattern d antenna dei subarray random secondo configura zioni lineari e planari di dimensioni diversi. Il capitolo 5 è dedicato alle conclusioni e agli sviluppi futuri. 4

3 2.5 Valutazione statistica dei subarray Il livello medio dei lobi laterali L average array factor L average power pattern La varianza Calcolo dell average array factor, dell average power pattern e della varianza Array di 22 elementi Array di 202 elementi Array di 2002 elementi Array Deterministico vs Array Random Array bidimensionali Average Array Factor Average Power Pattern Varianza Differenza tra i pattern dei subarray Array di 22 elementi Array di 202 elementi Array di 2002 elementi Capitolo 3 Le forme d onda Il fenomeno meteo Potenze di picco richieste per le funzioni meteo I codici complementari I group complementary codes Prestazioni dei codici di Golay Prestazioni con l array di 22 elementi Prestazioni con l array di 202 elementi Prestazioni con l array di 2002 elementi Prestazioni dei codici di Golay con gli array planari Prestazioni con l array di 12x18 elementi Prestazioni con l array di 40x50 elementi Prestazioni con l array di 40x40 elementi Uso di codici di lunghezza diversa

4 Capitolo 4 Analisi dei pattern Introduzione Pattern di array con alimentazione uniforme Array lineare di 202 elementi Array planare di 40x50 elementi Array planare di 95x114 elementi Il pesaggio degli elementi Effetti del pesaggio su array deterministici Effetti del pesaggio su array random Tiles Moduli di 3x3 elementi Moduli 4x4 elem Ulteriori considerazioni Capitolo 5 Conclusioni e sviluppi futuri Generazione dei subarray random Valutazione statistica dei subarray random Scelta della coppia di subarray miglio Analisi delle prestazioni del sistema MPAR Prestazioni delle forme d onda Prestazioni dell antenna Sviluppi futuri Ringraziamenti BIBLIOGRAFIA

5 BIBLIOGRAFIA [1] G. Galati, G. Pavan, S. Scopelliti, L. Infante, Technological challenges of a Multifunction Active Phased Array Radar for Weather, Air Traffic Control and Security Applications, 4 th Microwave and Radar Week MRW-2010, International Radar Symposium (IRS 2010), Vilnius, Lithuania, June [2] Evaluation of the Multifunction Phased Array Radar Planning Process, National Accademies Press (2008), pp [3] G. Galati, Teoria e tecnica radar TeXMat. [4] G. Galati, G. Pavan, Design Criteria for a Multifunction Phased Array Radar integrating Weather and Air Traffic Control Surveillance Eurad 2009 (??) [5] G. Pavan, Definizione dell architettura generale di sistema per MPAR e relativi strumenti di dimensionamento, Rapporto Finale, 1 dicembre [6] Nickel U., Properties of digital beamforming with subarrays, International Radar Symposium (IRS 2005), German Institute of Navigation (DGON), pp , [7] A. P. Goffer, M. Kam, P. R. Herczfeld, Design of Phased Arrays in Terms of Random Subarrays, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, vol. 42, no. 6, June [8] J. S. Herd, S. M. Duffy, H. Steyskal, Design Consideration and Results for an Overlapped Subarray Radar Antenna, Proc. IEEE Aerospace Conference, Big Sky 5-12 March 2005, pp [9] J. D. Connor, Antenna Array Synthesis Using the Cross Entropy Method, Florida State University, College of Engineering, June

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