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| Radar |
Apparecchiatura
che consente rilevamenti della posizione di un
oggetto mediante il confronto fra un segnale
di riferimento emesso da un trasmettitore e
quello riflesso o ritrasmesso dall'oggetto di
cui si deve determinare la posizione . Allo
scopo si utilizzano onde elettromagnetiche con
frequenza normalmente compresa fra qualche
centinaio di megahertz e qualche decina di
gigahertz; corrispondentemente le lunghezze
d'onda sono comprese fra qualche metro e
qualche millimetro; nelle tecniche OTH sono
usate anche frequenze della banda H (3-30 MHz)
. Le bande radar sono indicate con lettere, ma
tale notazione non è ufficiale. Secondo quanto
stabilito dal Comité Consultatif International
Radio (C.C.I.radar) nel 1953, le bande di
frequenza delle onde elettromagnetiche sono
invece contrassegnate da un numero
determinato, in modo che la banda numero n si
estenda da 3×10 n -1 a 3×10 n Hz. Con questa
notazione le bande di interesse per il radar
sono quelle contrassegnate con i numeri 8, 9,
10, 11 (rispettivi limiti di frequenza in Hz:
3×107¸3×108; 3×108¸3×109; 3×109¸3×1010;
3×1010¸3×1011), le bande 9, 10, 11
costituiscono la cosiddetta regione spettrale
delle microonde.
Cenni storici (fino al 1934)
La rivelazione di ostacoli basata sugli
effetti prodotti dalla riflessione di onde
appositamente emesse è un fenomeno che esiste
anche in natura; infatti delfini e pipistrelli
emettono ultrasuoni più contenute, in grado di
far superare al veicolo velocità di 40 nodi;
in particolare, in Gran Bretagna sono in
servizio hovercraft leggeri per 100
passeggeri, come l' AP 1.88 in grado di
superare i 50 nodi, e hovercraft da carico,
come il BH 7 Mk 14, che può trasportare 30
tonnellate alla velocità di 60 nodi; gli
hovercraft finlandesi sono realizzati in lega
leggera saldata e possono trasportare fino a
100 tonnellate di carico a 25 nodi in mare e
40 nodi su ghiaccio. Gli hovercraft si sono
affermati anche quali veicoli ausiliari nella
marina militare e vengono largamente
utilizzati per operazioni di sbarco,
pattugliamento in zone paludose, caccia alle
mine. La loro autonomia è però molto limitata
(4 ore) rispetto agli aliscafi e per ora non
possono essere utilizzati, quali navi
lanciamissili. Si sono invece rivelati molto
utili per la caccia alle mine lungo zone
costiere proprio per il fatto che viaggiano
sollevati dall'acqua, inoltre possono essere
dotati di uno o due veicoli subacquei
(minisommergibili) in grado di operare in
acque profonde; in genere sono armati con
mitragliere e cannoncini a canne rotanti da 20
mm, ma possono trasportare anche piccoli
missili mare-aria. Oltre all'hovercraft in
senso proprio vanno ricordati: i veicoli con
carene laterali (Sidewalls) disposte sul
prolungamento di ciascun fianco, che hanno un
grembiule flessibile trasversale prodiero e
uno poppiero di contenimento del cuscino
d'aria; in questi la propulsione e il governo
sono affidati rispettivamente a eliche e
timoni navali; sono mezzi non anfibi che,
rispetto all'hovercraft, presentano una
migliore utilizzazione della po tenza
installata, minore rumorosità, più agevole
controllo, migliori qualità nautiche. I
veicoli semi-anfibi (Semiamphibious), mezzi
navali muniti di grembiule come negli
hovercraft nonché di due pinne, ciascuna delle
quali è dotata di elica e timone; le pinne
sono conformate in modo che il mezzo, in
sostentamento, possa adagiarsi su uno scalo
che si protende nell'acqua. I veicoli a bolla
(C.A.B., Captured Air Bubb le), mezzi navali
non anfibi con sponde rigide immerse e
provvisti di grembiuli prodiero e poppiero che
delimitano il vano nel quale viene insufflata
l'aria; la propulsione è affidata a due eliche
immerse oppure di tipo aereo. I veicoli a
effetto aerodinamico (Aerodinamic Lift),
strutturalmente simili agli hovercraft ma con
sezione longitudinale inferiore realizzata
secondo un profilo tipo ala d'aeroplano; in
questi, all'azione sostentatrice del cuscino
d'aria alle basse velocità, si accompagna a
velocità più elevata quella caratteristica
della portanza alare; sono propulsi da eliche
aeree. Negli anni Settanta furono studiate,
anche per uso militare, grandi hoverships
(navi a cuscino d'aria), o navi a effetto
superficie (S.E.S., Surface Effect Ships),
capaci di assicurare le rotte atlantiche. Esse
non furono però realizzate e gli hovercraft
rimasero confinati a usi specialistici.
modulati in ampiezza e frequenza per rivelare
la presenza di ostacoli sulla loro rotta. Le
esperienze di H. radar Hertz, nel 1886,
avevano messo in evidenza fra l'altro che le
onde elettromagnetiche potevano essere
riflesse da parte di corpi conduttori, ma solo
nel 1900 N. Tesla suggerì di utilizzare tali
onde per determinare la posizione relativa e
la velocità di un oggetto in moto. Nel 1903 il
tedesco C. Hülsmeyer eseguì esperienze con
onde radio riflesse da navi e nel 1904 ottenne
un brevetto per un dispositivo rivelatore di
ostacoli utilizzante un'onda radio continua:
la portata era di qualche chilometro. Nel 1922
G. Marconi mise in rilievo la possibilità di
utilizzare le onde corte per la rivelazione
radio. Nello stesso anno A. H. Taylor e L. C.
Young, del Naval Research Laboratory (N.radarL.)
degli Stati Uniti, riuscirono a rivelare una
nave di legno usando un radar a emissione
continua con lunghezza d'onda di 5 m. Nei
primi radar la rivelazione era ottenuta per
effetto dell'interferenza fra il segnale
ricevuto direttamente dal trasmettitore e
quello, slittato in frequenza per effetto
Doppler, riflesso dall'oggetto in movimento.
Apparecchi di questo tipo potevano servire
solo a rivelare la presenza di oggetti, ma non
davano informazioni sulla loro posizione. Le
esperienze degli inglesi E. V. Appleton e H.
A. F. Barnett sulla capacità di riflettere
radioonde da parte dell'atmosfera portarono
gli statunitensi G. Breit e M. A. Tuve, nel
1925, a effettuare la misura dell'altezza
della ionosfera mediante impulsi
elettromagnetici. Nel 1930 L. A. Hyland, del
N.radarL., osservò casualmente che si
verificava un aumento del segnale ricevuto da
un apparato a terra quando degli aerei
attraversavano il fascio di onde
elettromagnetiche a 33 MHz emesso da un
trasmettitore distante qualche chilometro.
Dopo questa scoperta il N.radarL. proseguì le
ricerche: nel 1932 venne dimostrato che i
sistemi a interferenza d'onda potevano
rivelare aerei distanti 50 miglia dal
trasmettitore; nel 1934 fu rilasciato a Hyland,
A. H. Taylor e L. C. Young un brevetto per il
sistema di rivelazione di oggetti per mezzo di
onde radio; nello stesso anno venne pubblicata
la descrizione di un radar a emissione
continua a interferenza d'onda alla frequenza
di 60 MHz. Dal 1935 ad oggi Dopo il 1935 in
Gran Bretagna, Francia, Germania e U.S.A.
vennero intensificate, indipendentemente (per
motivi militari), le ricerche nel campo della
rivelazione mediante onde elettromagnetiche. I
primi risultati positivi si ebbero negli Usa,
nel 1936, dove fu realizzato un radar a 28,3
MHz e durata di impulso di 5ms; in pochi mesi
la portata di questo radar venne estesa dalle
2 miglia e mezzo iniziali a 25 miglia. Nello
stesso anno fu realizzato anche un modello a
200 MHz dotato di sistema duplicatore (duplexer)
che permetteva di utilizzare la stessa antenna
per la trasmissione e la ricezione. Lo
sviluppo di tubi elettronici ad alta potenza
permise di realizzare nel 1938 un modello
perfezionato di radar a 200 MHz, denominato
XAF, con potenza di 6 kW e portata di 50
miglia. Nel 1939 fu ordinata la realizzazione
industriale della versione CXAM che fu poi
adottata dalle unità della flotta statunitense
a partire dal 1941. Il primo radar a impulsi
per il controllo delle batterie antiaeree fu
realizzato nel 1938 con la sigla SCR 268; era
caratterizzato da un'elevata precisione nella
misura delle distanze e da una scarsa
precisione angolare; affiancato da un sistema
ottico per la stima degli angoli, esso
costituì l'apparato standard per il controllo
del tiro fino al 1944, quando fu sostituito
dal radar a microonde SCR 584, che poteva
controllare una batteria antiaerea senza
bisogno di ausilio ottico. In Gran Bretagna i
primi studi furono affidati a radar Watson
Watt e si raggiunsero risultati positivi sia
con i sistemi a interferenza d'onda sia con
quelli a impulsi: nel 1936 la portata dei
radar toccava già le 90 miglia, mentre le
frequenze di funzionamento erano di 25 MHz.
Una serie di stazioni radar a 25 MHz venne
sperimentata con successo nel 1937 e nel 1939
fu sviluppato un radar a 200 MHz per
intercettamento aereo che venne sfruttato
anche per la localizzazione di navi e di
sommergibili. I primi scambi di informazioni
fra tecnici americani e inglesi, nel 1940,
portarono all'adozione del magnetron*
(realizzato dagli Inglesi) con il quale si
poterono costruire i perfezionati radar a
microonde. Alla fine della II guerra mondiale
si ebbe una stasi nello sviluppo della tecnica
radar; le ricerche ripresero dopo il 1950
quando le applicazioni radar cominciarono a
estendersi a numerosi settori. I continui
perfezionamenti tecnici riguardano
l'amplificazione di potenza del trasmettitore,
l'eliminazione degli echi parassiti, la
stabilità di funzionamento, la maggior
sensibilità dei ricevitori; notevoli progressi
si sono avuti con l'introduzione prima del
klystron, poi degli amplificatori* parametrici
e dei maser* nei ricevitori radar per
aumentarne la sensibilità. Il radar è oggi
largamente usato per il controllo del traffico
aereo in prossimità degli aeroporti e per il
controllo dell'avvicinamento a terra degli
aerei. A bordo sono utilizzati radioaltimetri,
che determinano l'altezza dell'aereo sul suolo
mediante tecniche radar, e radar
meteorologici, per segnalare ai piloti zone
soggette a gravi perturbazioni atmosferiche e
consentire di prendere tempestivamente le
opportune decisioni. Sul mare il radar è
usato, a bordo dei natanti, per la navigazione
con scarsa visibilità o con tempo cattivo,
mentre la rivelazione di uragani e la
sorveglianza della navigazione a grandi
distanze sono affidate a impianti radar
installati lungo le coste. Le principali
difficoltà inizialmente incontrate erano
legate al problema di separare gli echi,
provenienti dal bersaglio, dal rumore di fondo
costituito da echi spuri di varia origine. In
particolare, è stato necessario elaborare
tecniche raffinatissime per il riconoscimento
degli echi del mare.
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