RADAR

RADAR (sigla dall'ingl. Radio Detecting and Ranging) o Radiolocalizzatore

Speciale apparato radioelettrico atto ad individuare in distanza e in direzione corpi circostanti metallici o dielettrici fissi e mobili, in generale non visibili ad occhio nudo. I radar sono basati sulla utilizzazione di fasci di onde elettromagnetiche che, proiettati contro il corpo o l'ostacolo da individuare, determinano da parte di quest'ultimo fenomeni di riflessione e di reirradiazione che possono essere messi in rilievo e registrati dallo stesso radar.

Per rendere possibile tale registrazione, è necessario che il fascio di onde elettromagnetiche emesso e proiettato dal radar contro l'ostacolo, risulti modulato in modo appropriato. Due metodi di modulazione vengono generalmente adottati e propriamente: la modulazione in frequenza, basata sull'emissione continua di onde elettromagnetiche di ampiezza costante, la cui frequenza viene resa variabile con determinata legge; la modulazione impulsiva in ampiezza basata sull'emissione di treni d'onda di durata brevissima susseguentisi con frequenza ben determinata. I due suddetti metodi di modulazione caratterizzano due distinte categorie di radar; si tratterà qui soltanto dei radar a modulazione impulsiva, in quanto sono quelli che hanno trovato la più vasta applicazione pratica.

Dal punto di vista dell'evoluzione storica dei radar, ricordiamo che i fenomeni di riflessione delle onde elettromagnetiche furono, per la prima volta, messi in evidenza da H. Hertz nel 1886; solamente però nel 1904 l'ingegnere tedesco Hulsmeyer indicò, in un brevetto depositato in Germania, il modo di utilizzare tali fenomeni per la determinazione degli ostacoli nella navigazione marittima, senza tuttavia procedere ad alcuna applicazione pratica del ritrovato.

Nel 1922 l'attenzione sulla possibilità di tali applicazioni fu richiamata in modo particolare da Guglielmo Marconi, al quale si deve successivamente la prima intercettazione di aeroplani in volo durante le esperienze effettuate a Rocca di Papa nel 1935 con proiettori di onde elettromagnetiche funzionanti sulla lunghezza di 50 centimetri. Nelle sue esperienze di Rocca di Papa il Marconi non utilizzò la tecnica degli impulsi, ma tale tecnica egli si riprometteva di sfruttare nella realizzazione definitiva dei suoi apparati, che non potè essere portata a termine a causa della sua morte prematura.

L'applicazione ai radar della tecnica degli impulsi, utilizzata la prima volta nel 1925 dai fisici americani Breit e Tuve del Bureau of Standards, per la determinazione dell'altezza degli strati jonosferici, si deve al fisico scozzese Watson Watt che, fin dal 1935, riuscì a realizzare i primi apparati del genere. Lo sviluppo definitivo dei radar ad impulsi si ebbe nel periodo dal 1935 al 1938 in Inghilterra per merito dello stesso Watson Watt nella costituzione della rete destinata alla difesa costiera. Successivamente, durante la seconda Guerra mondiale, la tecnica dei radar ad impulso subì una rapida e profonda evoluzione ad opera principalmente dei tecnici e scienziati anglo-americani, ai quali si devono le soluzioni più notevoli e gli orientamenti definitivi della tecnica stessa.

Principio di funzionamento dei radar. - Prima di affrontare la trattazione delle numerose questioni connesse con il radar, è opportuno indicare, almeno nelle linee generali, il suo principio di funzionamento e particolarmente i principî per la determinazione della distanza e della direzione degli ostacoli da rivelare.

Ci si riferisca anzitutto alla determinazione della distanza e a tale scopo si consideri (fig.1) un proiettore di onde elettromagnetiche P con l'asse del suo fascio orientato in direzione dell'ostacolo O e che emetta una successione di treni d'onda di brevissima durata τ succedentesi con frequenza costante F (fig. 2), in modo che tra due treni d'onda successivi si determini un periodo di inattività

Tali treni di onde, incontrando lungo il loro percorso di propagazione ostacoli di adeguata natura e dimensioni, vi determinano fenomeni di riflessione e di reirradazione che si manifestano con l'emissione, nello spazio circostante, di onde della stessa lunghezza di quelle in arrivo. L'emissione avrà luogo anche nella direzione di provenienza delle onde incidenti, cosicché se nel posto dove queste sono generate ed irradiate esiste un sistema captatore, che potrebbe essere lo stesso proiettore di emissione o un analogo distinto proiettore ad esso affiancato, è possibile intercettare i treni d'onda rinviati dall'ostacolo, treni d'onda che presenteranno caratteristiche quasi eguali a quelle emesse e cioè la stessa precisa lunghezza d'onda, la stessa precisa frequenza di successione F dei treni e una durata e forma d'onda dell'impulso di modulazione pressoché invariate.

Si deve aggiungere subito che se si riesce a determinare il tempo t che intercede tra l'istante di emissione del treno d'onda di partenza e quello d'intercettazione del treno d'onda di ritorno, risulta senza altro possibile conoscere la distanza d dall'ostacolo, in quanto, tenendo presente che la propagazione dei segnali avviene con la velocità v della luce (300.000 km/s) e che la distanza proiettore-ostacolo viene percorsa in andata e ritorno, si ha la relazione:

Se si suppone allora di poter registrare, ad esempio con un oscillografo a raggi catodici, riferendoci ad un unico asse dei tempi che si immagina rettilineo e percorso dal pennello elettronico con velocità costante (fig. 3), sia i treni di onde elettromagnetiche di emissione, sia quelli riflessi captati nello stesso posto di emissione, in modo che essi risultino rappresentati sullo schermo oscillografico da impulsi distinti che riproducono esattamente la forma d'onda delle curve inviluppo delle oscillazioni elettromagnetiche da cui i treni stessi traggono origine, misurando l'intervallo dell'asse dei tempi che separa due punti corrispondenti di due impulsi successivi, uno di andata e l'altro di ritorno, risulta senz'altro noto il tempo t e quindi la distanza d dell'ostacolo.

Si possono allora trarre subito le seguenti importanti deduzioni:

a) Se si considera che l'impulso di emissione ha la durata τ, si comprende facilmente che l'impulso corrispondente che compare sull'oscillografo, si estenderà sull'asse dei tempi per un segmento che rappresenta la misura del tempo necessario alle onde elettromagnetiche emesse all'inizio dell'impulso stesso per percorrere in andata e ritorno la di stanza:

Se si ammette che in corrispondenza di tale distanza d_min, le onde emesse incontrino un ostacolo, l'inizio dell'impulso riflesso relativo a quest'ultimo, comparirà sullo schermo oscillografico coincidente con la fine dell'impulso di emissione, cosicché la determinazione della distanza d_min risulterà incerta e quindi poco precisa, e l'imprecisazione sarà ancora maggiore se l'ostacolo si trova a distanza inferiore a d_min, in quanto in tal caso i due impulsi verrebbero in parte a sovrapporsi. Se ne conclude che la distanza minima di rilevamento di un radar è determinata, in base alla espressione [2] dalla durata τ dell'impulso di emissione; così con impulsi di dieci microsecondi, d_min risulta eguale a 300.000/2.10^-6 km. e cioè a un chilometro e mezzo.

È da notare ancora che la durata dell'impulso di emissione determina anche il potere di definizione di un radar, in quanto due ostacoli, le cui distanze dal radar differiscono di meno di d_min, dànno luogo a due impulsi in parte sovrapposti che finiscono per apparire come un unico impulso.

Sotto tale punto di vista, si comprende subito la convenienza di ridurre al massimo la durata degli impulsi emessi.

b) La frequenza F di successione degli impulsi di emissione di un radar dev'essere stabilita in relazione alla sua massima portata di rilevamento, se si vuol poter determinare la distanza degli ostacoli senza alcuna incertezza; propriamente indicando con d_F la distanza che verrebbe percorsa in andata e ritorno dalle onde elettromagnetiche nel tempo

e con d_max la massima portata di rilevamento del radar, dovrà aversi:

Si supponga infatti che sia:

avendo indicato con n il massimo numero intero positivo che soddisfa alla relazione [4]; è evidente allora che ostacoli diversi disposti, il primo a distanza d₁ dal radar inferiore a d_F, il secondo a distanza d₂ = d₁ + d_F, il terzo a distanza d₃ = d₁ + 2 d_F ecc. ecc., l'n^mo a distanza d_n = d₁ + (n − 1) d_F, dànno luogo tutti allo stesso unico impulso che appare sullo schermo oscillografico intervallato sull'asse dei tempi dall'impulso di emissione di un tratto corrispondente alla distanza d₁, cosicché esso può essere indifferentemente attribuito ad uno qualsiasi degli ostacoli posti a distanza d_1; d₂;..... d_n.

La determinazione della distanza del radar risulta quindi in tal caso affetta da indeterminazione.

Per meglio fissare le idee, riferiamoci ad un caso pratico e propriamente supponiamo che sia d_max 200 km, F = 5000 c/s e quindi:

In tal caso un impulso che sullo schermo segnali un ostacolo a distanza d₁ = 25 km., può essere attribuito anche ad ostacolo posto a distanza d₁ = (25 + 30); d₃ = (25+ 60) ..... d₆ = (25 + 150) km. .....

In base a quanto sopra esposto in merito al principio per la determinazione della distanza, si può senz'altro comprendere, almeno nelle linee generali, quale debba essere la costituzione di un radar. Tale costituzione si può fissare nelle tre parti fondamentali seguenti: a) parte trasmittente; b) parte ricevente; c) parte relativa allo strumento indicatore.

La parte trasmittente (fig. 4) comprende generalmente un proiettore di onde elettromagnetiche P_t, un generatore a radio frequenza T_r per l'eccitazione del proiettore e un modulatore a impulsi M per la modulazione del generatore T_r. La parte ricevente comprende generalmente un proiettore di captazione P_c (spesso i due proiettori P_t e P_c vengono fusi in un unico proiettore che adempie alla duplice funzione; ma in tal caso, come vedremo in seguito, devono essere previste apparecchiature supplementari per rendere possibile il funzionamento indipendente della parte trasmittente e di quella ricevente), e un ricevitore R_c costituito da più stadî (radio frequenza RF, oscillatore O, mescolatore M, frequenza intermedia IF, rivelatore R, videofrequenza VF). Infine la parte relativa allo strumento indicatore comprende generalmente un oscillografo a raggi catodici I, un'apparecchiatura per l'asse dei tempi A_t e un generatore speciale A_p che diremo generatore pilota, destinato a determinare la frequenza F per l'asse dei tempi e per la successione degli impulsi di modulazione del trasmettitore.

Il generatore pilota A_p è generalmente costituito da un oscillatore molto stabile che genera una tensione alternata di frequenza corrispondente a quella F di successione degli impulsi frequenza da fissarsi, come già detto, in relazione alla portata massima consentita dal trasmettitore del radar.

Da tale tensione alternata (fig. 5), che è necessario sia sinusoidale pura, mediante particolare apparecchiature elettroniche, vengono ottenute due altre distinte forme d'onda; una, costituita da impulsi di durata T succedentesi con la stessa frequenza F della tensione dell'oscillatore pilota e una a denti di sega, anch'essa di frequenza F, e costituita da un tratto rettilineo AB a pendenza positiva, che si estende per quasi l'intera durata del periodo T, e da un successivo tratto BC a pendenza ripidissima negativa quasi normale all'asse delle ascisse, cosicché la sua durata si può considerare infinitesima e in ogni caso assolutamente trascurabile rispetto alla durata T = 1/F. La prima forma d'onda, utilizzata per la modulazione del generatore radio T_r, determina la curva inviluppo delle oscillazioni ad alta frequenza e quindi la curva inviluppo di treni di onde elettromagnetiche irradiate dal proiettore P_t.

La forma d'onda a denti di sega, a sua volta, viene utilizzata per l'oscillografo indicatore I e propriamente viene applicata alle placche deviatrici (fig. 6), che determinano lo spostamento orizzontale del pennello elettronico per tracciare l'asse dei tempi: in particolare il pennello elettronico, in corrispondenza del tratto di tensione AB (fig. 5), si sposterà, con velocità costante dal punto M a quello N dello schermo (fig. 7-a) e in corrispondenza del tratto di tensione BC si sposterà da N a M quasi istantaneamente per portarsi nuovamente al punto di partenza M all'inizio del periodo successivo, e tale spostamento in andata e ritorno si ripeterà per ogni periodo della tensione a denti di sega applicata alle placche deviatrici; cosicché si determinerà sullo schermo dell'oscillografo una traccia luminosa rettilinea permanente, la cui lunghezza è proporzionale al periodo T.

È da rilevare subito che sullo schermo (fig. 7-a), durante il funzionamento del trasmettitore, all'inizio dell'asse dei tempi comparirà un impulso della stessa forma d'onda di quella di modulazione del trasmettitore, in quanto i treni d'onda impulsivi irradiati dal proiettore P_t, influenzano, attraverso il proiettore captatore P_c, il ricevitore R_c e quindi, una volta demodulati daranno luogo, all'uscita del ricevitore stesso, ad una tensione a forma d'onda impulsiva esattamente corrispondente a quella della tensione di modulazione del trasmettitore T_r, e tale tensione impulsiva, agendo attraverso la seconda coppia di placche deviatrici dell'oscillografo indicatore (fig. 6), determina all'inizio dell'asse dei tempi un impulso la cui larghezza individua, come già detto, il valore della minima distanza di rilevamento d_min.

Sullo schermo, all'impulso di emissione, nel caso che il fas io intercetti lungo il suo percorso un ostacolo, si aggiunge un secondo impulso pressoché della stessa forma e della stessa durata di quello di emissione, ma di minore ampiezza e intervallato da questo di un tratto che corrisponde alla distanza d dell'ostacolo, essendo d = tv/2. Si comprende senz'altro come l'asse dei tempi dello schermo possa essere tarato in distanza, facendo corrispondere alla sua lunghezza la distanza: D_F = vT/2.

Talvolta all'asse dei tempi ad andamento rettilineo orizzantale, si preferisce sostituirne uno a andamento circolare. Ciò può essere ottenuto facilmente, ricavando dalla forza elettromotrice pilota sinusoidale di frequenza F, una seconda forza elettromotrice sfasata di 90° ed alimentando, con il sistema bifase così ottenuto, due bobine disposte opportunamente intorno al tubo oscillografico in modo da produrre un campo magnetico ruotante che agendo sul pennello elettronico, determina una traccia luminosa circolare sullo schermo (fig. 7-b).

È da rilevare che il pennello elettronico descrive la traccia circolare con velocità costante e quindi la misura delle distanze risulta molto più agevole che nel caso di asse dei tempi rettilineo, in quanto, a parità di diametro dello schermo e a parità di altre condizioni, l'asse dei tempi circolare risulterà di maggiore lunghezza.

Per la determinazione della direzione si trae profitto delle marcate proprietà direttive che possono essere conseguite nei sistemi irradianti di onde elettricomagnetiche, specialmente utilizzando onde di piccola lunghezza.

A tale riguardo è opportuno ricordare che ognì sistema irradiante di onde elettromagnetiche è caratterizzato da un particolare diagramma di irradiazione nello spazio; per tracciare tale diagramma, si consideri una sfera di raggio R sufficientemente grande, il cui centro coincida con il sistema irradiante stesso considerato puntiforme, e si determini, in ogni punto della sfera, la potenza che attraversa l'unità di area che circonda il punto stesso.

Se il sistema irradiante fosse isotropo, cioè irradiasse uniformente in tutte le direzioni, detta W la potenza totale irradiata, la potenza per unità di superficie, cioè la densità di potenza superficiale W_σ ogni punto della sfera, risulterebbe costante e data dall'espressione:

Nel caso dei normali sistemi irradianti, la densità superficiale di potenza non risulta mai costante e perciò, se per ogni punto della sfera suddetta si porta, lungo il raggio che passa per esso, un segmento proporziunale alla densità superficiale di potenza in quel punto Wσ′, congiungendo tutti gli estremi di tali raggi vettori, si viene a determinare un diagramma spaziale polare che risulterebbe una sfera per il radiatore isotropo e che invece, nel caso in questione, è un solido di speciale conformazione (fig. 9) caratterizzato generalmente da un'asse di massima radiazione OP.

Si definisce guadagno del sistema irradiante in esame secondo una determinata direzione e si indica con g, il rapporto tra il valore W_σ della densità di potenza superficiale che si ha in corrispondenza dal punto della sfera R individuata dalla direzione considerata e la densità di potenza superficiale costante W_σ che nello stesso punto si avrebbe se il sistema irradiante stesso fosse isotropo; si ha cioè:

È evidente che i sistemi irradianti che posseggono marcate proprietà direttive, sono caratterizzati da valori del guadagno g molto maggiori di 1 nelle direzioni di massima radiazione e da valori di g molto minori di 1 e talvolta eguali a zero, nelle altre direzioni. L'esame delle proprietà direttive di un dato sistema irradiante si può più agevolmente effettuare riferendosi ai diagrammi d'irradiazione ottenuti tracciando l'intersezione del solido d'irradiazione con il piano verticale ZOP′ e con quello passante per l'asse OP e normale al piano ZOP′. Tali diagrammi, riportati nelle figure 8 e 10, consentono anche di definire la cosiddetta apertura del fascio rispettivamente nei piani suddetti. Tale apertura, per convenzione, viene individuata dall'angolo espresso in radianti, compreso tra i due raggi vettori che fanno capo ai due punti d'intersezione 1 e 2 del diagramma d'irradiazione con la circonferenza di raggio metà del raggio vettore di massima radiazione. Si possono così considerare due valori a₁ e a₂ di apertura; quanto più piccoli sono i valori di tali angoli di apertura, tanto maggiore è la direttività del sistema irradiante che si considera.

Si comprende facilmente come utilizzando per l'emissione e per la captazione, dei proiettori ad alta direttività, sia possibile procedere alla determinazione della direzione dell'ostacolo intercettato. Infatti, se facciamo ruotare solidalmente l'insieme dei proiettori di emissione e di captazione intorno ad un asse verticale, riferendosi al diagramma di direttività della fig. 11, è chiaro che se l'ostacolo O_s viene a trovarsi nel piano verticale di massimo guadagno passante per OP, l'impulso relativo all'ostacolo che compare nello schermo oscillografico assumerà la massima ampiezza; mentre questa diminuirà, se l'ostacolo si trova spostato a destra o a sinistra rispetto a tale piano e cioè nelle posizioni Os′ - Os″ cosicché, in base alla massima ampiezza dell'impulso riflesso, si può senz'altro stabilire la direzione azimutale dell'ostacolo riferita ad una direzione fissa, che può essere quella del nord magnetico.

Mantenendo l'insieme dei due proiettori orientato in modo che il piano verticale di massima radiazione passi per l'ostacolo, si può successivamente far ruotare lo stesso insieme intorno ad un asse orizzontale normale a tale piano e determinare così, in base alla massima ampiezza dell'impulso, anche l'angolo di elevazione; conoscendo allora azimut, sito e distanza, risulta senz'altro individuata la posizione dell'ostacolo nello spazio. La determinazione dell'angolo azimutale e di quello zenitale, in base alla massima ampiezza dell'impulso sullo schermo, risulta poco preciso quando le due aperture a₁ e a₂ del fascio del proiettore risultano molto ampie; infatti, riferendosi ai diagrammi di direttività delle figure 8 e 10, è chiaro che la differenza di ampiezza degli impulsi risultano determinate dalle differenze di lunghezza tra il raggio vettore nella direzione di massimo guadagno OP e i raggi vettori laterali OP₁ e PO₂ e tale differenza è molto piccola per fasci di forte apertura che si hanno generalmente quando si fa uso di onde non multo corte.

Per ottenere in tal caso una maggiore precisione nella determinazione della direzione dell'ostacolo intercettato si ricorre al metodo della intersezione dei fasci. Tale metodo è basato sulla comnmutazione alternativa periodica, con frequenza che può variare da 20 a 50 c/s, operata sul proiettore di trasmissione o su quello di ricezione o su entrambi dei due diagrammi d'irradiazione a cui tali proiettori dànno luogo. Per maggiore chiarezza, sunponiamo di lasciare invariato il proiettore di trasmissione, limitando la commutazione al solo proiettore di ricezione, e a tale scopo supponiamo che quest'ultimo sia costituito da due radiatori piani C₁ e C₂, disposti non nello stesso piano del radiatore C_o di trasmissione, ma divaricati (fig. 11) di un piccolo angolo β, cosicché, ammessa la direzione di massimo guadagno sempre normale al piano del radiatore. si avrà che la direzione nP di massimo guadagno del proiettore di emissione viene a coincidere con la bisettrice dell'angolo formato dalle direzioni OP₁, e OP₂ di massimo guadagno dei due radiatori di captazione c₁ e c₂.

Riferendoci ai diagrammi di radiazione della fig. 12, si comprende facilmente che, commutando con ritmo di circa 20 a 50 c/s sul ricevitore a cui il radiatore compete il lobo d'asse OP₁ con quello a cui compete il lobo di asse OP₂, e facendo apparire sull'oscillografo due impulsi distinti, uno per ogni lobo (fig. 13), se i due impulsi appaiono sullo schermo di eguale ampiezza, l'ostacolo O_s viene a trovarsi esattamente sulla bisettrice OP_o dell'angolo formato dalle direzioni OP₁, OP₂ di massimo guadagno dei due radiatori rìceventi; se invece un impulso risulta di maggiore ampiezza dell'altro, l'ostacolo si troverà spostato a destra o a sinistra risnetto alla direzione OP_o.

In tal caso quindi la determinazione della direzione avviene per confronto dell'ampiezza di due impulsi e la precisione conseguibile è molto spinta, in quanto considerando una data direzione, le ampiezze dei due impulsi risultano funzione delle differenze (riportate in grassetto nella fig. 12) dei raggi vettori dei due lobi, disposti secondo la direzione considerata, differenza che risulta notevole non appena ci si sposta a destra o sinistra della direzione OP_o.

Nella realizzazione pratica del metodo all'intersezione dei fasci il proiettore di ricezione non viene generalmente realizzato con due radiatori piani divaricati, ma con due radiatori complanari e la deviazione dei lobi relativi viene ottenuta con appropriati elementi deflettori. La determinazione delle direzioni degli ostacoli da parte del radar secondo il principio esposto, viene in definitiva effettuato attraverso la lettura di strumenti indicatori collegati con i meccanismi di rotazione verticale e orizzontale del fascio del sistema irradiante, in corrispondenza della direzione del fascio stesso che determina sullo schermo oscillografico il massimo di ampiezza dell'impulso riflesso o l'eguaglianza dei due impulsi riflessi, nel caso che si adotti il metodo di intersezione dei fasci.

In alcuni casi e particolarmente nell'impiego dei radar a bordo di aeroplani o di navi può essere utile e talvolta necessario ottenere la lettura contemporanea, sullo schermo dell'indicatore oscillografico, della distanza e della direzione. Per raggiungere tale finalità, è necessario che il radar sia progettato con particolari caratteristiche tecniche e propriamente è necessario: a) che esso utilizzi un proiettore unico per trasmissione e ricezione; b) che utilizzi onde molto corte, dell'ordine di alcuni centimetri, in modo che il proiettore possa dar luogo a un fascio a ventaglio (fig. 14) con piccolissima apertura a₂ in senso orizzontale e con notevole apertura a₁ in senso verticale; c) che il fascio suddetto possa ruotare con velocità notevole e costante, intorno ad un'asse verticale, in modo da esplorare un certo numero di volte al secondo, tutto il terreno circostante e che tale movimento di rotazione possa essere sincronizzato con eguale movimento rotativi dell'asse dei tempi dell'indicatore oscillografico; d) che nei riguardi dell'indicatore oscillografico il funzionamento relativo alla segnalazione dei treni d'onda emessi e riflessi, sia effettuato per modulazione in intensità e non per deviazione del pennello elettronico; che l'asse dei tempi, ottenuto con forza elettromotrice a dente di sega, sia predisposto sullo schermo secondo una traccia radiale, cosicché l'escursione del pennello elettronico si effettui in andata dal centro o all'estremo del raggio r_p (fig. 15) in un tempo eguale a quasi l'intera durata del periodo T della frequenza pilota e in ritorno, quasi istantaneamente dall'estremo del raggio r_p al centro O; che infine le tensioni del tubo oscillografico siano regolate in modo che l'intensità del pennello elettronico sia piccolissima in assenza e notevole in presenza di segnali, cosicché la traccia luminosa a cui essa dà luogo sullo schermo risulti visibile solamente in caso di modulazione del pennello stesso.

Si comprende allora facilmente che, nel mentre gli impulsi corrispondenti ai treni di onde in emissione, dànno luogo ad una luminosità del centro dello schermo, poiché essi influenzano il pennello elettronico all'inizio dell'asse dei tempi, gli impulsi corrispondenti ai treni d'onda riflessi dagli ostacoli, per effetto del fenomeno della persistenza delle immagini, dànno luogo a piccole macchie luminose in punti fissi dello schermo distanti dal centro di un segmento radiale corrispondente alla distanza dell'ostacolo e secondo una direzione radiale corrispondente alla posizione che l'asse radiale dei tempi, in rotazione sincronica col fascio del proiettore, ha nell'istante dell'arrivo del segnale. Ne segue allora che, stabilita una direzione di riferimento, che può essere la direzione del nord magnetico, gli ostacoli intercettati dal fascio rotante del proiettore vengono individuati sullo schermo in distanza e direzione (fig. 15).

I radar, realizzati secondo il principio esposto, si chiamano panoramici o più comunemente radar con indicatore PPI (Plan-Position-Indicator). Occorre aggiungere subito che allorché essi vengono impiegati a bordo di navi o a terra, le indicazioni delle distanze sono direttamente rapportabili con quelle di una corrispondente carta topografica; quando invece sono impiegati a bordo di aeroplani, il rapporto va fatto tenendo conto della quota alla quale si trova l'aeroplano, poiché in tal caso le distanze indicate sono quelle dell'ostacolo dall'aeroplano e non già le proiezioni di tali distanze sul terreno sottostante.

Con l'indicatore oscillografico tipo PPI, si viene in definitiva ad ottenere una vera e propria fotografia del terreno esplorato dal fascio elettromagnetico del proiettore, fotografia che richiede però, per essere convenientemente utilizzata, un'adeguata interpretazione delle macchie luminose che in essa appaiono, in quanto queste sono determinate dagli impulsi riflessi, la cui intensità varia a secondo della conformazione e costituzione degli ostacoli. Così sullo schermo dell'indicatore PPI potranno essere individuati facilmente corsi d'acqua, costruzioni metalliche, ecc., ma non è facile stabilire con facilità ed esattezza la variazione dell'intensità dei treni d'onda impulsivi riflessi e reirradiati dai diversi punti della zona esplorata in relazione alla conformazione e costituzione dei punti stessi. Si rende pertanto necessario mettere a raffronto la rappresentazione oscillografica con una corrispondente rappresentazione ottenuta fotograficamente, in modo da poter stabilire una precisa corrispondenza fra macchie luminose e le corrispondenti caratteristiche del terreno.

Nel caso di utilizzazione di radar del tipo PPI su zone di mare, l'interpretazione di ciò che appare nello schermo oscillografo è molto facile ed immediato, in quanto si tratta in tal caso di rilevare rispetto alla zona uniforme del mare, la presenza di eventuali navi nonché la presenza di altri ostacoli o di coste. Molto difficile è invece l'interpretazione nel caso di radar sistemati su aeroplani, come si può constatare dalla fig. 16, che dà, in alto, uno schizzo della zona, e in basso l'immagine che ne appare sullo schermo. Rileviamo infine che l'utilizzazione di radar del tipo PPI, è molto conveniente anche in impianti presso aeroporti, per esplorare la presenza di aeroplani in volo in zone circostanti; in tal caso il radar viene opportunamente modificato, in quanto l'esplorazione non viene effettuata su 360° ma su un settore ridotto, ed inoltre, all'esplorazione azimutale, viene aggiunta anche quella in elevazione.

Oltre al sistema di esplorazione circolare a ventaglio utilizzato nei radar panoramici, sono stati realizzati altri sistemi di esplorazione come quella elicoidale, conica, ecc.

È opportuno rilevare che, sia nel sistema di esplorazione a ventaglio circolare sia negli altri sistemi suaccennati, la successione degli impulsi generati dal radar dev'essere stabilita in relazione alla velocità dello spostamento del fascio ed in particolare nel caso di esplorazione circolare in relazione alla velocità di rotazione, e ciò allo scopo di ottenere che, in corrispondenza dell'esplorazione di ogni striscia radiale, cada almeno un impulso. Per meglio precisare, supponiamo che il fascio abbia l'apertura α espressa in radianti e che esso ruoti con la velocità angolare ω espressa in radianti per secondo; è evidente allora che un dato punto del piano esplorato rimane sotto l'azione del fascio di onde elettromagnetiche, per l'intervallo di tempo

e che quindi è necessario che nel tempo

sia irradiato un numero n di treni d'onda ad esempio 4 0 5 per assicurare una efficiente esplorazione della striscia considerata; ne segue quindi che la successione degli impulsi dev'essere

per secondo.

Equazione del radar. - L'equazione del radar è di particolare importanza, in quanto essa consente di determinare la portata di rilevamento in funzione di particolari parametri; essa verrà qui di seguito ricavata nel caso particolare di funzionamento nello spazio libero e cioè nell'ipotesi che l'ostacolo reirradi solamente sotto l'azione delle radiazioni dirette del radar e nell'ipotesi che il mezzo trasmissivo, per tutte le frequenze presenti nelle trasmissioni, non dia luogo a variazioni del suo indice di rifrazione, né a fenomeni di assorbimento.

Ciò premesso osserviamo che la portata di un radar è funzione della lunghezza d'onda utilizzata e delle caratteristiche dei posti di emissione, di ricezione e dell'ostacolo. Per quanto riguarda la trasmissione, oltre alla potenza di punta W_max messa in gioco, interessa il valore g_o del massimo guadagno del sistema irradiante utilizzato, tenendo a tale riguardo presente la nota relazione:

nella quale λ è la lunghezza d'onda ed A l'area del sistema irradiante, considerato piano ed eccitato uniformemente in intensità e fase in tutti i suoi punti.

Per la ricezione interessa anzitutto la conoscenza del valore dell'area A_c del sistema di captazione e cioè dell'area che moltiplicata per la densità di potenza superficiale relativa all'onda piana incidente da una direzione generica, dà senz'altro la potenza ricavabile ai morsetti dello stesso sistema di captazione ed agente all'ingresso del ricevitore. Tale area, come è noto è data dalla relazione:

dove g è il guadagno secondo la direzione di provenienza dell'onda piana incidente e nel caso che tale direzione coincida con quella di massimo guadagno g_o si ha:

Nei riguardi poi del ricevitore vero e proprio, interessa la conoscenza del suo fattore di rumorosità N, del fattore di percezione N_p e della larghezza B della sua banda di passaggio.

Come è noto, il fattore di rumorosità N di un ricevitore è individuato dal rapporto tra il guadagno in potenza relativo al rumore e quello in potenza relativo al segnale, calcolando il guadagno relativo al rumore rispetto alla potenza di rumore d'antenna per effetto Jonhson in condizioni di adattamento e cioè ammettendo soddisfatta l'eguaglianza fra la sua resistenza di radiazione e quella di ingresso del ricevitore. Tale potenza di rumore di antenna, indicata con W_di risulta allora data dalla relazione

dove k è la costante di Boltzman, T la temperatura assoluta della resistenza di antenna considerata in equilibrio termico e B la larghezza di banda di passaggio del ricevitore. Segue da quanto sopra che indicando con μ_gd il guadagno in potenza relativo al rumore, con μ_gs, quello relativo al segnale, con W_di, e W_si, le potenze di rumore e di segnale all'ingresso, con W_du, e W_su le potenze di rumore e di segnale all'uscita del ricevitore, si ha:

Il fattore di rumorosità N risulta di valore tanto più elevato quanto più forti sono i disturbi introdotti dal ricevitore per effetto dei suoi diversi stadi; a tale riguardo si può dire che N = 2 per un ricevitore ideale che non introduca alcun disturbo da parte dei suoi stadî costitutivi, va rapidamente crescendo con l'aumentare della frequenza, raggiungendo valori intorno a 20 ÷ 30 per ricevitori funzionanti con onde di circa 10 cm.

Altro fattore importante nella ricezione è quello di percezione N_p che si può definire individuato dal minimo valore del rapporto tra la potenza di segnale W_su e quella di rumore W_du all'uscita del secondo rivelatore del ricevitore e quindi all'entrata dell'amplificatore a videofrequenza che aziona il tubo oscillografico necessario affinché sullo schermo il segnale risulti distinguibile rispetto alla traccia luminosa dei disturbi. Segue allora che il valore W_simin della potenza minima d'entrata al ricevitore necessaria per assicurare sullo schermo la rivelazione del segnale rispetto ai disturbi, si può calcolare ponendo nella relazione [14]

e si ha:

Nei riguardi del ricevitore è necessario anche la conoscenza della larghezza della sua banda di passaggio B che compare nella relazione [15]; tale larghezza B risulta senz'altro individuato dalla larghezza di impulso τ e dal fattore n di fedeltà, in base alla nota relazione

dove per n si può assumere un valore da 3 ÷ 5, tenendo presente che maggiore è il valore di n, tanto maggiore risulta la fedeltà di riproduzione dell'impulso di ricezione rispetto a quello di trasmissione. Si ha quindi:

Nei riguardi dell'ostacolo, il suo comportamento si può individuare con il parametro di captazione e reirradiazione σ che individua l'area che moltiplicata per la densità di potenza relativa all'onda piana da cui l'ostacolo è investita, dà la potenza reirradiata uniformemente in tutte le direzioni. Ciò premesso, per stabilire l'equazione del radar nello spazio libero, osserviamo che se la potenza di picco del trasmettitore è W_max e se g_o è il guadagno massimo del proiettore immaginato centrato rispetto all'ostacolo, la densità di potenza superficiale alla distanza R, in cui si trova l'ostacolo, è

quindi la potenza reirradiata dall'ostacolo stesso è data dall'espressione

Ne segue allora che la densità di potenza superficiale che investe, per effetto della reirradiazione, il proiettore di ricezione (anch'esso centrato rispetto all'ostacolo per cui per l'area di captazione da considerare è A) è data da

e quindi la potenza W, ai morsetti del proiettore di captazione risulta data dalla relazione:

Per assicurare la rivelazione del segnale rispetto ai disturbi sullo schermo oscillografico, dovrà essere W_r ≥ W_simin e quindi si dovrà avere:

da cui si ricava:

Dalla relazione [19] si deduce che la portata del radar nello spazio libero è direttamente proporzionale all'area A del sistema irradiante di emissione e di ricezione ammessi di eguale valore, alla radice quarta della energia d'impulso W_max e dell'area di captazione e reirradiazione dell'ostacolo σ ed inversamente proporzionale alla radice quarta del fattore di rumorosità, di percezione e di fedeltà del ricevitore.

Caratteristiche techiche degli elementi costitutivi dei radar. - Le più notevoli differenze nelle caratteristiche tecniche dei numerosi tipi di radar finora realizzati si hanno in relazione alla frequenza di funzionamento; sotto questo punto di vista i diversi tipi di radar possono distinguersi in radar ad onde metriche, in radar a onde decimetriche e in radar ad onde centimetriche.

I primi lavorano su onde che vanno da circa un metro ad un massimo di circa 10 m., valore quest'ultimo raggiunto solamente nei tipi inglesi adottati nella catena costiera dell'Inghilterra all'inizio della seconda Guerra mondiale; i secondi utilizzano generalmente onde da circa 30 cm. a circa 90 cm. ed infine gli ultimi onde da 3 a 10 cm. ed in alcuni casi particolari onde da 1 cm. ed anche più corte.

Sistemi irradianti e relative linee di alimentazione. - I sistemi irradianti utilizzati per i radar a onde metriche e talvolta per quelli a onde decimetriche maggiori di 50 cm. sono costituiti generalmente da cortine piane di dipoli orizzontali o verticali con relativa cortina di riflessione, disposta posteriormente ad un quarto d'onda (fig. 17).

Si adottano talvolta anche sistemi irradianti di tipo Yagi (fig. 18), costituiti da un dipolo alimentato di tipo semplice ovvero (Da) cosiddetto ripiegato e da dipoli passivi funzionanti uno da riflettore e gli altri da direttori (Dd), il riflettore avente lunghezza un po' maggiore di mezza onda, disposto posteriormente al dipolo alimentato a distanza di circa un quarto d'onda e i direttori, di lunghezza un po' minore di mezza onda, disposti anteriormente al dipolo alimentato a distanza da questo e tra loro di circa 3/8 λ.

Tali tipi di sistemi irradianti vengono alimentati in generale da linee ad alta frequenza di tipo aperto o di tipo coassiale.

Per i radar ad onde decimetriche funzionanti nella gamma da 30 a 50 cm. il sistema irradiante più frequentemente utilizzato è quello a paraboloide di rivoluzione, eccitato nel fuoco da un dipolo munito di riflettore (fig. 19).

Per i radar ad onde centimetriche i sistemi irradianti adottati risultano di tipi molto svariati e per essi si rimanda alla voce antenna, in questa App.

Nei riguardi dei proiettori per radar, si ritiene utile aggiungere che, allorché essi vengono utilizzati contemporaneamente per la trasmissione e per la ricezione, risultano necessarî dispositivi atti a consentire, durante l'impulso di emissione, il collegamento diretto del sistema irradiante con il trasmettitore, assicurando nello stesso tempo che, per tutta la durata di tale impulso, il ricevitore resti inattivo o per lo meno funzioni a sensibilità ridotta e in ogni caso non risulti in alcun modo danneggiato dalla notevole potenza messa in gioco dal trasmettitore; e a consentire inoltre, durante il periodo di inattività tra due impulsi successivi, il collegamento diretto dello stesso sistema irradiante con il ricevitore, evitando ogni dispersione dell'energia captata.

Lo schema di principio su cui i dispositivi suddetti sono basati è illustrato nella fig. 20; il relativo funzionamento si comprende facilmente se si tiene presente la proprietà caratteristica delle linee di trasmissione in quarto d'onda (fig. 22) di comportarsi, in periodo di regime, come trasformatore di impedenza in base alla nota relazione

avendo indicato con Z_o l'impedenza caratteristica della linea e con Z_c l'impedenza di carico su cui la linea stessa è chiusa ai morsetti di uscita 3-4 e con Z₁₁ l'impedenza che in tali condizioni si misura ai morsetti di entrata 1-2.

In base a tale relazione si deduce che, se la linea in quarto d'onda (fig. 22) è chiusa in corto circuito ai suoi terminali 3-4 (Z_c = 0), l'impedenza Z₁₁ tra i morsetti 1-2 risulta infinita e se la linea è invece aperta in corrispondenza degli stessi terminali 3-4 (Z_c= ∞), l'impedenza Z₁₁ risulta nulla e cioè la linea può considerarsi in corto circuito al suo ingresso.

Da quanto sopra, tenendo presente la proprietà degli scaricatori elettronici come quelli A e B della fig. 20, di determinare un vero e proprio corto circuito tra i loro elettrodi allorché innescati, si deduce che all'istante in cui ha inizio l'impulso di emissione, a causa della elevata differenza di potenziale a radiofrequenza che si manifesta ai morsetti degli scaricatori A e B, questi immediatamente s'innescano e in conseguenza i punti d'ingresso 1-2 e 3-4 delle due linee in quarto d'onda, chiuse ai loro morsetti terminali rispettivamente sugli scaricatori A e B, presentano impedenza infinita; il trasmettitore T_r viene perciò a trovarsi direttamente collegato con il sistema irradiante, mentre il ricevitore R_c risulta in corto circuito tra i suoi morsetti d'ingresso e quindi resta protetto ed inattivo. Non appena ha termine l'impulso di emissione, i due scaricatori A e B si disinnescano, presentando così impedenza infinita tra i loro elettrodi; in conseguenza i morsetti 1-2, come terminali della linea in quarto d'onda che fa capo ad A, e quindi aperta a tale estremità, presentano tra loro impedenza nulla, per cui i punti 3-4 a loro volta terminali della linea in quarto d'onda, che è in corto circuito tra i punti 1-2, presentano tra loro impedenza infinita. Pertanto il ricevitore viene a trovarsi direttamente collegato al sistema irradiante, in quanto la diramazione verso il trasmettitore si può considerare inesistente.

Il dispositivo della fig. 20 viene realizzato con scaricatori di tipo normale nel caso di radar a onde metriche e decimetriche, mentre viene realizzato con speciali accorgimenti per quanto riguarda specialmente la forma degli elettrodi, nel caso di radar ad onde centimetriche.

Trasmettitori per radar. - Il complesso trasmittente del radar comprende generalmente lo stadio generatore ad alta frequenza e lo stadio modulatore ad impulsi. Lo stadio generatore ad alta frequenza è normalmente realizzato con uno o più tubi elettronici di caratteristiche speciali, funzionanti in autooscillazione.

Nel caso dei radar ad onde metriche e nel caso di quelli ad onde decimetriche funzionanti nella gamma 50 ÷ 90 cm., nello stadio oscillatore vengono utilizzati triodi che si differenziano da quelli normali per il particolare ancoraggio e distanziamento degli elettrodi, data la elevata tensione anodica di funzionamento, e più ancora per il filamento che deve consentire un'emissione globale eccezionalmente alta, in quanto il triodo è chiamato a funzionare con potenza di picco molto grande rispetto a quella media. Ad esempio, tubi che sono dimensionati per una dissipazione anodica corrispondente alla potenza media di 100 Watt, possono essere utilizzati, se provvisti di adeguati filamenti, per impulsi che raggiungono potenze di 50 ÷ 100 kW.

Per i radar ad onde decimetriche che funzionano sulla gamma 30 ÷ 50 cm., vengono utilizzati generalmente, nello stadio oscillatore, dei tubi elettronici detti di tipo faro ad elettrodi piani (light-house).

Infine per i radar ad onde centimetriche lo stadio oscillatore è sempre realizzato con magnetron a cavità.

Per le caratteristiche costruttive e di funzionamento dei tubi speciali destinati a funzionare a frequenze superiori a 600 Mc/s, come i tubi faro, i magnetron a cavità di cui sopra e altri, tra cui il klystron, che viene utilizzato particolarmente in ricezione, vedi tubi elettronici, in questa App. Si ritiene tuttavia opportuno dare, nei riguardi dello stadio generatore ad alta frequenza, qualche breve cenno sugli elementi reattivi che entrano nella costituzione del circuito oscillatore. Essi, mentre nei radar ad onde metriche sono di tipo normale a costanti concentrate, risultano invece, per i radar ad onde decimetriche e centimetriche, di tipo a costanti distribuite e propriamente, per le frequenze fino a circa 600 Mc/s, sono realizzati con linee di trasmissione normali o coassiali e per frequenze più elevate con guide cave o con cavità.

Lo stadio modulatore ad impulsi, che completa il complesso trasmittente, risulta in generale realizzato con più stadî, di cui i primi destinati alla generazione degli impulsi e l'ultimo alla modulazione dello stadio oscillatore.

Numerose e varie sono le soluzioni utilizzate, sia per la generazione degli impulsi sia per la modulazione. Nei riguardi della generazione degli impulsi ci si limiterà a segnalare, a semplice titolo di esempio, il procedimento illustrato nella fig. 21: in tal caso si parte da un generatore di forza elettromotrice sinusoidale e mediante un primo stadio amplificatore limitatore, si ottiene una forma d'onda quasi rettangolare; facendo agire quest'ultimo su di un gruppo derivatore costituito da una capacità e resistenza in serie (fig. 24), si ottiene, per derivazione, una nuova forma d'onda costituita da una successione di impulsi positivi e negativi che prendono origine in corrispondenza dei tratti ascendenti e discendenti della forma d'onda rettangolare e la cui larghezza è determinata dal valore della costante di tempo CR del gruppo derivatore suddetto. Inviando tali impulsi pressoché triangolari in un successivo stadio amplificatore limitatore opportunamente polarizzato, si possono eliminare gli impulsi negativi e nello stesso tempo rendere rettangolari quelli positivi. Questi ultimi, fatti passare attraverso un secondo gruppo derivatore, dànno luogo ad impulsi di durata notevolmente più ridotta e così di seguito. È possibile in tal modo ottenere dei segnali impulsivi di durata inferiore ad un microsecondo e di forma quasi rettangolare. Ottenute le tensioni impulsive di caratteristiche adeguate, si tratta dì utilizzarle per la modulazione dello stadio oscillatore a radiofrequenza.

La modulazione può essere effettuata secondo dispositivi molto diversi, che si differenziano principalmente fra loro a seconda che essi agiscano sulla griglia o sull'anodo dello stadio oscillatore; cioè a seconda che la modulazione risulti di griglia o di anodo.

La modulazione di griglia presenta il notevole vantaggio di poter essere effettuata mettendo in gioco nello stadio modulatore una potenza che è piuttosto limitata; d'altra parte essa presenta invece l'inconveniente di non permettere di ottenere segnali ad alta frequenza modulati secondo impulsi a fianchi ripidi, cioè rettangolari e di brevissima durata, dell'ordine del microsecondo e ciò a causa della elevata costante di tempo del circuito di modulazione; gli impulsi a radiofrequenza risultano in tal caso quasi triangolari e della durata di alcuni microsecondi. Per le ragioni suddette la modulazione di griglia è adottata nei radar ad onde metriche e decimetriche, nei quali la durata e la forma degli impulsi non ha molta importanza.

Nel caso invece dei radar ad onde centimetriche, la modulazione più frequentemente usata è quella anodica; questa poi è la sola possibile, quando lo stadio oscillatore è realizzato con magnetron a cavità che non dispone di griglia. Nel caso della modulazione anodica, le difficoltà maggiori sono determinate dagli elevati valori di potenza da mettere in giuoco nel circuito di modulazione. In tal caso infatti la potenza di impulso che lo stadio modulatore deve fornire è quella richiesta per l'alimentazione anodica dell'oscillatore e può raggiungere valori di punta dell'ordine di centinaia e di migliaia di kW. È da osservare a tale riguardo che la potenza che deve essere erogata dallo stadio modulatore anodico per l'alimentazione dello stadio oscillatore, è elevatissima in corrispondenza degli impulsi, ma piuttosto bassa se considerata come valore medio, sempre che non si abbia dissipazione di potenza durante il periodo di inattività tra due impulsi successivi. D'altra parte lo stadio modulatore, considerato come stadio finale del generatore ad impulsi, nel caso fosse realizzato come un normale stadio amplificatore di potenza a larga banda, darebbe luogo a notevole dissipazione di potenza durante gli intervalli di inattività tra gli impulsi e quindi risulterebbe inadatto allo scopo.

Occorre pertanto utilizzare in tal caso i noti amplificatori ad accoppiamento catodico (cathode follower) che funzionano a pieno carico solamente in corrispondenza all'emissione degli impulsi, consumando invece una potenza molto ridotta nel periodo di inattività tra due impulsi successivi. Tali amplificatori sono, come è noto, caratterizzati dall'inserzione dell'impedenza di carico Z_c tra il catodo e il polo negativo della sorgente di alimentazione anodica (fig. 23); essi non dànno luogo ad amplificazione di tensione, in quanto la tensione ai morsetti dell'impedenza Z_c risulta un po' inferiore a quella applicata V_g, generano invece una notevole amplificazione in corrente, e quindi in definitiva una considerevole amplificazione in potenza; inoltre consentono di ottenere una grande fedeltà nella riproduzione delle forme d'onde impulsive provenienti dallo stadio precedente, in quanto per la particolare inserzione dell'impedenza di carico Z_c essi funzionano come stadi amplificatori a reazione negativa. È possibile quindi, con tali tipi di amplificatori ottenere ìmpulsi pressoché rettangolari di brevissima durata; ad esempio nel tipo di radar americano SCR 584, funzionante su 10 cm., viene utilizzato un modulatore anodico ad accoppiamento catodico che permette di ottenere impulsi rettangolari da un microsecondo, con potenza di punta di 1000 kW.

Ricevitori pfr radar. - I ricevitori per radar devono essere realizzati in modo da consentire una larga banda di passaggio, onde assicurare la più fedele riproduzione possibile della forma d'onda degli impulsi in arrivo, e devono inoltre essere caratterizzati da un fattore di rumorosità N e da un fattore di percezione N_p che abbiano valori i più bassi possibili, e cioè da una elevata sensibilità, per accrescere al massimo la portata di rilevamento.

Essi sono generalmente di tipo supereterodina e comprendono, nella forma di realizzazione più completa (fig. 25), uno o più stadî amplificatori a radiofrequenza (A, rf), uno stadio di conversione di frequenza costituito da un mescolatore (M) con oscillatore separato (Os), uno stadio amplificatore a frequenza intermedia (A, fi) con rivelatore finale (R) e infine uno stadio amplificatore a videofrequenza (A, vf).

In particolare per i radar ad onde metriche lo stadio frequenza è realizzato con tubi speciali con rumore di soffio molto basso e con guadagno elevato; e ciò allo scopo di arrivare allo stadio di conversione con un segnale, il cui livello sia molto alto in rapporto al rumore proprio del rivelatore e dell'oscillatore di conversione.

Per i radar a onde centimetriche, specialmente se funzionanti nella gamma da 30 a 50 cm., l'amplificazione a radiofrequenza riesce efficace solamente se si ricorre ai tubi ad elettrodi piani di tipo faro. Infine per i radar a onde centimetriche si deve rinunciare all'amplificazione a radiofrequenza, per la mancanza di adatti tubi amplificatori. In tal caso lo stadio d'ingresso del ricevitore è costituito da quello di conversione, nel quale íl mescolatore è realizzato con rivelatore a cristallo e l'oscillatore con tubi faro o meglio con tubi di tipo klystron reflex.

È augurdabile, con la messa a punto dei tubi ad onda progressiva, che in un prossimo avvenire anche per i radar ad onde centimetriche sia possibile l'utilizzazione di uno stadio d'ingresso funzionante da amplificatore a radiofrequenza, poiché si riuscirebbe allora a migliorare in modo notevole la sensibilità del ricevitore.

Nei riguardi dello stadio amplificatore a frequenza intermedia, è da rilevare che esso è talvolta realizzato utilizzando una sola conversione di frequenza, ma spesso anche una doppia conversione.

In ogni modo il valore della frequenza intermedia dev'essere stabilito in relazione alla larghezza di banda di passaggio B, larghezza che è a sua volta legata alla durata dell'impulso e al valore del fattore di fedeltà. In generale nel caso di un solo cambiamento di frequenza, la frequenza intermedia viene stabilita intorno a 20 ÷ 50 Mc/s, mentre nel caso di doppio cambiamento di frequenza, il valore della prima frequenza intermedia risulta intorno a 60 Mc/s ed anche maggiore.

Sempre nei riguardi degli stadî a media frequenza, osserviamo che essi sono in alcuni casi realizzati con accoppiamento ad induttanze accordate e in altri casi con trasformatori accordati sul primario e sul secondario.

Nei riguardi dell'amplificatore a videofrequenza, i criteri di realizzazione sono quelli stessi adottati nei ricevitori per televisione.

Altre particolarità notevoli nei ricevitori per radar, che qui non vengono prese in esame, sono quelle relative ai dispositivi per la regolazione automatica della frequenza e del guadagno.

Indicatori oscillografici. - Gl'indicatori oscillografici per radar sono generalmente realizzati in base alle particolari finalità d'impiego da conseguire. Essi, per quanto molto numerosi come tipi e molto diversi per i particolari di realizzazione, possono raggrupparsi nelle seguenti tre categorie:

Indicatori tipo A. - Sono quelli che dànno la sola indicazione della distanza e nessuna indicazione degli angoli azimutali e di sito. Rientrano in tale categoria i tipi d'indicatori oscillografici già descritti, nei quali la segnalazione dell'ostacolo viene ottenuta per deviazione del pennello elettronico normalmente all'asse dei tempi di tipo rettilineo o circolare. In tale categoria rientrano anche gl'indicatori che sfruttano il principio dell'intersezione dei fasci facendo apparire sullo schermo, per ogni ostacolo, due impulsi distinti di cui si confrontano le ampiezze (figg. 26 e 28). Gl'indicatori di detta categoria si differenziano spesso tra loro per alcune particolarità di realizzazione; una particolarità degna di rilievo, è quella relativa all'introduzione di uno speciale piedistallo (P; figg. 27 e 28) che si porta a coincidere con la base dell'impulso corrispondente all'ostacolo che interessa rivelare, consentendo in tal modo di effettuare la misura delle distanze con maggiore precisione.

Indicatori di tipo B. - Sono quelli che dànno sullo schermo l'indicazione sia della distanza sia dell'angolo azimutale; in tal caso l'ostacolo viene segnalato modulando in intensità il pennello elettronico. Essi utilizzano in generale un gistema di coordinate cartesiane ortogonali (fig. 29), nel quale le ordinate indicano la distanza e le ascisse l'azimuth. In alcuni casi, come per l'indicatore PPI, invece di coordinate cartesiane ortogonali, possono venire utilizzate coordinate polari.

Indicatori tipo C. - Sono quelli che dànno sullo schermo le indicazioni dell'azimuth e del sito, mediante un sistema di coordinate cartesiane ortogonali (fig. 30); anche in tal caso l'ostacolo viene segnalato con modulazione in intensità del pennello elettronico; tali tipi possono essere realizzati anch'essi secondo numerose varianti.

Bibl.: Radar School Massachusetts Institute of Technology, Principles of Radar, 2ª ed., New York 1946; D. G. Fink, Radar Engineering, ivi 1947; N. Ridenour, Radar System Engineering, New York-Londra 1947; D. Taylor, G. H. Westcoot, Principles, of Radar, Cambridge 1947; A. de Saint Romain, Tecnique élémentaire de Radar, Parigi 1948; R. Faure, Le Radar, ivi 1948. Numerosi articoli sono contenuti in The Journal of the Institution of Electrical Engineers; Proceedings at the Radiolocation Convention, marzo-maggio 1946; The Bell System Technical Journal; Electronics; Proceedings of the I. R. E.