Radar ad onda continua

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Il radar onda continua (CW) è un particolare tipo di radar che trasmette, e quindi riceve, onde continue, tipicamente dall'andamento sinusoidale.
In questo tipo di radar la possibilità di misurare la distanza del bersaglio è legata alla lunghezza della banda, che deve essere abbastanza ampia; per questo bisogna applicare alla portante un qualche tipo di marca temporale che permetta di avere informazioni sul tempo di trasmissione e di ritorno. Più questa sarà rapida, migliore sarà la misura, ma altrettanto maggiore sarà la banda, e ciò non sempre è realizzabile, per cui bisogna giungere ad un trade-off tra questi parametri.

Lo spettro di trasmissione CW può essere modulato sia in frequenza che in ampiezza.

Nel primo caso si parla di radar FMCW; in essi la frequenza trasmessa viene variata in funzione del tempo in modo noto. Si supponga che la frequenza trasmessa aumenti linearmente col tempo; se un oggetto riflettente si trova a distanza R, il segnale d’eco, rappresentato in figura dalla linea tratteggiata, tornerà dopo un tempo:T = {{2 R}\over{C}}.

Se questo segnale va in ingresso ad un mixer a eterodina con una parte del segnale trasmesso si produce il battimento fb; in assenza di slittamento doppler di frequenza, fb (frequenza differenza) rappresenta una misura della distanza del bersaglio, e fb=fr, dove fr è il battimento dovuto esclusivamente alla distanza del bersaglio.

Se la rapidità di variazione della frequenza portante è f, la frequenza di battimento è

f_r = {f_0 T} = {{f_0 2 R}\over{C}}

La frequenza, però, non può variare sempre in un’unica direzione: è necessaria una periodicità nella modulazione, che tipicamente è triangolare, ma può anche essere a dente di sega, sinusoidale o d’altra forma.
Se la frequenza è modulata con rapidità fm sull’intervallo Δf, la frequenza di battimento è: f_r = {{2 R 2 f_m  \Delta f}\over{C}}, da cui si determina la distanza R dell’oggetto.


Fino a questo momento è stato considerato il caso in cui un bersaglio è fisso, ma se tale bersaglio è mobile la situazione cambia notevolmente, poiché alla nota di battimento si sovrapporrà uno slittamento Doppler (o, più correttamente, un effetto Doppler) che potrebbe causare un'errata misurazione della distanza: esso farà sì che il diagramma frequenza-tempo del segnale d’eco sia slittato verso l'alto o il basso.

Dunque ora ci si trova con due distinte frequenze di battimento fb(up) =fr - fd, e fb(down) = fr+fd.
Vanno distinti due casi: se fr > fd, la semisomma di fb(up) e fb(down) dà fr, mentre la semidifferenza fd; se invece fr < fd, la regola viene invertita: la semisomma dà fd, e la semidifferenza fr.

In questo modo è garantita anche la misura della distanza per bersagli in movimento e la distinzione di questi ultimi rispetto quelli fermi.

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