Fenomeni e Sistemi di Comunicazione Il Radar

 

 

    

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Fenomeni e Sistemi di Comunicazione Il Radar

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SCIENZE - FENOMENI E SISTEMI DI COMUNICAZIONE - IL RADAR

 

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IL RADAR

La parola RADAR è un acronimo di Radio Detecting And Ranging, cioè rilevazione e misura delle distanze tramite segnali radio. Il principio di funzionamento è semplice: un trasmettitore emette a intervalli regolari pacchetti di onde radio ad altissima frequenza (micro-onde); quando le micro-onde incontrano un ostacolo vengono riflesse e tornano verso la sorgente dove vengono captate da apposite antenne riceventi altamente direzionali. Misurando l'intervallo di tempo intercorso dall'emissione alla ricezione degli impulsi radio si giunge a determinare la distanza dell'ostacolo e, attraverso l'azimut e l'inclinazione dell'antenna ricevente, si risale all'esatta posizione dell'ostacolo rispetto alla stazione Radar. Un altro apparecchio che utilizza il medesimo principio è il Sonar, strumento per la navigazione marittima che rivela oggetti sommersi e scandaglia con precisione il fondo marino. Il Sonar impiega ultrasuoni, onde acustiche ad alta frequenza, che noi non riusciamo ad udire, perchè nell'acqua i suoni si propagano in modo migliore.

Sonar: A un rilevamento, B schema di funzionamento

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Numerosi studi di zoologia hanno velato che la tecnica di rilevazione delle distanze tramite onde viene già utilizzata da millenni da alcune specie di animali. I pipistrelli infatti hanno un loro Radar che utilizzano per orientarsi di notte e per cacciare insetti; i piccoli mammiferi alati emettono fasci di ultrasuoni che, una volta riflessi, vengono captati dal loro sensibilissimo apparato uditivo. Malgrado il cervello di un pipistrello non sia più grande di un fagiolo, esso è in grado di compiere con precisione stupefacente tutti i calcoli necessari per capire dove si trova l'oggetto rilevato e se si tratta di un ostacolo o di una preda. Moltissimi mammiferi marini, tra i quali i delfini e le orche, possiedono una loro personalissima versione del Sonar.

Il delfino si orienta attraverso l'emissione di ultrasuoni

 

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Nonostante la relativa semplicità dei principi di funzionamento del Radar, le difficoltà tecniche che si sono dovute superare sono state molte: prima di tutto le micro-onde radio si propagano alla velocità della luce e l'intervallo tra l'emissione e la ricezione di un impulso è una frazione infinitesima di secondo; perché un Radar risulti efficiente questo intervallo deve essere misurato con precisione estrema. Inoltre, il dispendio di energia è enorme: supponiamo che il fascio di micro-onde emesso da un'antenna Radar del diametro di 4 m abbia un'ampiezza di circa mezzo grado; dopo aver percorso 100 chilometri il fascio sarà sparpagliato su un cerchio di circa 500.000 mq. Se il bersaglio è la sagoma di un piccolo aereo (circa 10 mq), a quella distanza riceverà solo 1/50.000 delle onde emesse e questa piccola frazione verrà riflessa in tutte le direzioni. Solo un miliardesimo delle micro-onde emesse ritornerà al ricevitore; perciò bisognerà disporre di un trasmettitore potentissimo e di un ricevitore sensibilissimo. L'antenna del trasmettitore è, in genere, la stessa del ricevitore ed è composta di due parti: una cavità emittente (Magnetron oppure Klystron) e una parabola che invia stretti fasci di impulsi. Teoricamente il fascio dovrebbe essere parallelo, ma per effetto della diffusione, diverge; poiché la diffusione è tanto maggiore quanto maggiore è la lunghezza d'onda, per l'applicazione del Radar su grandi distanze e dove sono richieste precisioni di rilevamento elevatissime, si utilizzano segnali con una lunghezza d'onda inferiore al centimetro. Si può così capire quanto complesse debbano essere le parti elettroniche di un Radar: addirittura è possibile misurare la lunghezza d'onda delle onde ricevute per capire se un oggetto è fermo oppure si muove (effetto Doppler). Le proprietà delle micro-onde e il loro possibile impiego per rilevare a distanza oggetti con assoluta precisione, anche di notte e con avverse condizioni meteorologiche, sono stati studiati soprattutto durante la seconda guerra mondiale; grazie a queste ricerche gli Inglesi costruirono un primo modello di Radar che permise loro di conoscere in anticipo il sopraggiungere dei velivoli tedeschi e di predisporre adeguate difese. Senza tema di smentita è possibile affermare che gli Anglosassoni hanno vinto la battaglia d'Inghilterra anche grazie all'impiego dei Radar. Oltre l'ovvio impiego militare (in ogni paese reti Radar sorvegliano giorno e notte i confini), il Radar è utilizzato soprattutto per la navigazione aerea e marittima; un aereo può volare fra le nuvole e di notte (il volo cieco) o atterrare in condizioni di scarsa visibilità se guidato da un Radar. Nei mari e nei cieli sono state scongiurate migliaia di catastrofi e collisioni grazie a queste apparecchiature. Prima dell'avvento del transistor e dell'elettronica digitale, un'apparecchiatura Radar era alquanto ingombrante, pesante e poco trasportabile; le installazioni di conseguenza erano per lo più fisse e montate su grandi navi. Inoltre il costo di un impianto Radar era veramente esorbitante. Con lo sviluppo delle moderne tecnologie microelettroniche, si sono potuti realizzare apparecchi molto piccoli ma estremamente affidabili, contenendo i costi a livelli ragionevoli.

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