TEORIA E TECNICA RADAR CAPITOLO 1 SCOPO, EVOLUZIONE E FUNZIONAMENTO DEL RADAR

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1 iii CAPITOLO 1 SCOPO, EVOLUZIONE E FUNZIONAMENTO DEL RADAR 1.1 Tematiche affrontate: Rilevamento con sistemi attivi Generalità sul radar e principio di funzionamento Frequenze radar Cenni storici e sviluppo del radar Scoperta dei principi base (fine del XIX secolo) Primi esperimenti (anni '20 e '30) Gli anni '30 e il secondo conflitto mondiale Il dopoguerra Sviluppi del radar fino a nostri giorni Radar avionici moderni Misure radar Misura della distanza Misure angolari; diagrammi d'antenna Cella di risoluzione Misura della velocità radiale mediante l'effetto Doppler Numero di impulsi sul bersaglio e discriminazione in frequenza Doppler Diverse scale temporali del segnale radar Radar di avvistamento e di inseguimento Cenni sulle procedure di scansione Appendice 1 - L'effetto Doppler (*) CAPITOLO 2 L'EQUAZIONE FONDAMENTALE DEL RADAR 2.1 Determinazione della portata radar Varie forme della equazione radar Effetto della lunghezza d'onda Angolo solido di copertura e Data Renewal Interval Equazione del radar di sorveglianza (*) Significato statistico della portata radar... 62

2 iv 2.4 Perdite di sistema; Propagazione (assorbimento, riflessioni, multipropagazione); Orizzonte radar Fattori di perdita Perdite dovute agli effetti atmosferici Calcolo della temperatura di rumore T s per una tipica catena ricevente radar Il fattore di propagazione Il coefficiente di riflessione Il fattore di propagazione nel caso di più raggi riflessi (*) Possibili rimedi agli effetti del multipath Riflessioni dal terreno o dal mare; copertura a bassi angoli di elevazione L'orizzonte radar Appendice 2A - Calcolo della cifra di rumore e della temperatura di sistema Rumore termico Cifra di rumore Cifra di rumore e rapporto segnale/rumore Temperatura equivalente di rumore Potenza di rumore di sottosistemi posti in cascata Caratterizzazione del processo di rumore prodotto da un attenuatore Temperatura equivalente di rumore di un sistema Super-Eterodina Temperatura equivalente di rumore di sistema Appendice 2B - Metodo di Blake per il calcolo della portata radar CAPITOLO 3 FONDAMENTI DI RIVELAZIONE RADAR 3.1 Il caso di bersaglio non fluttuante Introduzione Calcolo del rapporto segnale/rumore su singolo impulso Bersagli fluttuanti e modelli di Swerling (singolo impulso) Modelli della RCS per un sistema discreto di diffusori Modelli di RCS per oggetti complessi Elementi di polarimetria (*) Modelli di Swerling (1 e 2 ) Probabilità di rivelazione per bersagli fluttuanti Caratterizzazione statistica della RCS La tecnologia Stealth e le relative contromisure Integrazione degli impulsi (Elaborazione Azimutale) Processo di integrazione coerente Processo di integrazione non coerente Altri metodi di integrazione incoerente

3 v Appendice 3 - Note sulle curve di Blake CAPITOLO 4 TEORIA DELLA DECISIONE E DELLA RIVELAZIONE 4.1 Richiami di teoria della decisione Criterio di Bayes Metodo della Probabilità di Errore, detto anche della Massima Probabilità a Posteriori (MAP) Criterio della Massima Verosimiglianza (ML) e Criterio di Neyman-Pearson Applicazione della teoria della decisione alla rivelazione radar Rivelazione su singolo impulso - Bersaglio fisso Rivelazione su singolo impulso - Bersaglio fluttuante modello Swerling Rivelazione su N impulsi - La multivariata gaussiana La rivelazione coerente e l'elaboratore tempo-discreto ottimo Criterio di decisione basato sulla Massimizzazione del rapporto segnale/rumore L'elaboratore lineare ottimo per segnale deterministico noto Applicazioni del filtraggio ottimo: bersaglio non fluttuante in movimento L'elaboratore lineare ottimo per segnale deterministico con fase iniziale incognita CAPITOLO 5 RADAR DOPPLER, MTI (Moving Target Indicator) e MTD (Moving Target Detector) 5.1 L'effetto Doppler e i ricetrasmettitori radar Descrizione di una tipica catena di rice-trasmissione radar coerente Master Oscillator Power Amplifier Catena di trasmissione Catena di ricezione Fasi cieche Velocità ambigue Larghezza dello spettro Doppler Ricetrasmettitori non coerenti Il Moving Target Indicator (MTI) e le velocità cieche Calcolo del Fattore di Miglioramento (Improvement Factor) Ottimizzazione dell'improvement Factor Strutture del filtro MTI

4 vi 5.3 Limitazioni nelle prestazioni del MTI Ancora sul problema delle velocità cieche - Metodo "Staggered PRF" Limitazioni dello stagger Problemi relativi alle fluttuazioni del clutter Limitazioni di un sistema MTI Il Moving Target Detector (MTD) e la DFT CAPITOLO 6 IL FILTRO ADATTATO E LA COMPRESSIONE D'IMPULSO 6.1 Introduzione; richiami su segnali e processi Teoria del filtro adattato Filtro adattato a segnali con spettro rettangolare Filtro adattato all'impulso rettangolare Radar a Pulse Compression; precisione, risoluzione in distanza e problemi di campionamento Precisione in distanza Perdite di campionamento Risoluzione (discriminazione) in distanza Il segnale chirp e la compressione d'impulso Generalità sul segnale chirp Uscita del filtro adattato al chirp (*) Il problema dei lobi laterali dell impulso compresso La rappresentazione complessa del chirp (*) Il segnale chirp e il principio della fase stazionaria (*) Lo spettro del chirp: calcolo esatto (*) Riduzione dei lobi laterali e pesaggio in frequenza La distribuzione di Taylor (*) Il pesaggio di Hamming (*) La funzione di pesaggio potenza del coseno più piedistallo (*) Predistorsione della funzione frequenza istantanea (*) Analisi e Sintesi di forme d'onda Segnali radar con codifica a traslazione di fase (Phase Shift Keying) Codici di Frank (*) Codici P 1 e P 2 (*) Codici P 3 e P 4 (*) Codici P(n, k) (*) Disadattamento per effetto Doppler Funzione di Ambiguità

5 vii 6.6 Considerazioni di sistema sulla pulse compression Il radar FMCW (*) Esercizi Riferimenti bibliografici Curve di rivelazione per integrazione non coerente degli impulsi Grafici Tabelle di conversione da dbm (db riferiti a 1mW) a W ed a V efficaci su impedenza di 50, 75, 150, 600 Ω Appendice A - Convoluzione e Correlazione Appendice B - Rappresentazione complessa delle forme d'onda radar