UFFICIALE Materiale su elettronica, elettromagnetismo e radio tecnica

gronag

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SEZIONATORI E CONNETTORI
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Il sezionatore ha la funzione di "scomporre" un impianto e di ricomporlo tramite semplici manovre :sisi:
I tipi di sezionatore possono andare dalle semplici spine "domestiche" fino ai vari connettori utilizzati per il sezionamento dell'impianto in corrispondenza dei quadri (le "scatole") in cui l'impianto stesso viene ripartito.
In ambito elettrotecnico solitamente si fa distinzione tra sezionatori, in grado di interrompere un circuito a vuoto (a corrente nulla), e interruttori di manovra, che possono interrompere un circuito a carico (ossia attraversato da corrente).
Lo scopo del sezionamento è quello di garantire la sicurezza sia dell'impianto che delle persone, in quanto l'interruzione della linea avviene "a vista" e quindi il suo stato è visibile da parte di tutti.
Il connettore (maschio e femmina) è quel dispositivo che realizza fisicamente la sezionatura; generalmente esso è composto da una parte, quella dotata di spinotto, che viene installata sul dispositivo, mentre l'altra parte viene saldata.
L'avvitamento può avvenire mediante una ghiera filettata o bulloni.
Questo è connettore tipo stagno:
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Di solito i pezzi possono essere 3 o più: il pezzo centrale ha una doppia spina alle sue estremità, i rimanenti due pezzi sono le prese a cui fanno capo gli estremi delle matasse (la costruzione di tali prese deve assicurare la tenuta stagna).
Questo invece è un tipico connettore utilizzato nei collegamenti ad apparecchiature elettroniche:

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A presto ;)
 
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I RADAR (CLASSIFICAZIONE)
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I radar possono essere classificati secondo diversi parametri: 1) in base alle loro caratteristiche funzionali (radar meteorologici, radar di avvistamento, radar di navigazione, ecc.); 2) in base al tipo di piattaforma utilizzata (radar terrestri, radar navali e avionici, radar satellitari); 3) in base alla loro portata (radar a corto raggio, a medio raggio e a lungo raggio); 4) in base alla geometria del sistema di trasmissione e di ricezione (radar monostatici, bistatici e multistatici); 5) in base alle caratteristiche di trasmissione (radar ad impulsi, modulati o meno, e radar ad onda continua); 6) in base alla tecnologia con cui vengono costruiti alcuni dei loro componenti (radar a magnetron, radar a klystron, radar a stato solido, ecc.); 7) in base alla frequenza portante operativa (banda): radar HF, VHF, UHF, ecc.
I radar dotati di funzioni "Ricerca e Scoperta" (Detection and Search Radars) sono in grado di esplorare grandi volumi di spazio al fine di individuare eventuali bersagli e possono avere un diagramma di radiazione molto ampio (fan beam) oppure molto stretto (pencil beam) con cui "spazzare" il volume d'interesse.
Questo è un AWACS Sentry E-3 col "radome" rotante:

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Più precisamente i radar che eseguono la scansione ripetuta (molte volte al secondo) di piccoli volumi di spazio sono definiti "targeting radars".
Nei targeting radars è importante la funzione di "tracking" mediante la quale è possibile acquisire informazioni (distanza, posizioni angolari, velocità) sul bersaglio, utili nei calcoli di puntamento delle armi.
I "mapping radars" sono utilizzati generalmente per esplorare vaste aree per esplorazioni geografiche ("Imaging Radars") ma trovano applicazione anche nelle ricognizioni, nella rilevazione di sottomarini, nella navigazione e così via.
Essi sono in grado di rilevare la presenza di un uomo dietro un muro ("Through-the-Wall Radars"), disponendo della tecnologia adatta, sfruttando le differenti caratteristiche di riflettività che gli umani hanno rispetto ai materiali da costruzione.
Nei radar ad impulsi i segnali trasmessi sono rappresentati da brevi impulsi, generati da un oscillatore di potenza e ripetuti periodicamente.
Nell'intervallo di tempo tra due impulsi successivi, il dispositivo commuta (di solito viene utilizzata la stessa antenna sia per la trasmissione che per la ricezione) allo scopo di captare l'eco di ritorno.
Secondo la forma degli impulsi, il radar può essere: 1) coerente, se gli impulsi sono in fase tra loro; 2) non coerente, se i vari impulsi non sono in fase tra loro.
Per quanto riguarda la misura della distanza rispetto ad un bersaglio, occorre osservare che se il tempo d'andata e di ritorno di un impulso supera l'intervallo di ripetizione, l'eco di ritorno dell'impulso arriva dopo la trasmissione del successivo: in questo caso si parla di "distanza ambigua" (o di "portata" ambigua).
Gli svantaggi dei radar impulsivi riguardano il fatto che, per avere una migliore "risoluzione" della distanza, è necessario operare con un ricevitore a banda larga (ricordo che il contenuto informativo di un segnale è dir. proporzionale alla banda del segnale stesso), il che implica una riduzione della portata (in quanto l'energia è minore), inoltre esiste l'esigenza di lavorare con alte potenze di picco per ottenere la potenza media richiesta e ciò rappresenta un limite tecnologico. Una soluzione potrebbe essere quella di "codificare" gli impulsi attraverso la loro modulazione (su questo punto non entrerò nei dettagli).
A differenza dei radar ad impulsi, quelli ad onda continua (CW - Continuous Wave) emettono onde elettromagnetiche ad una sola frequenza (sinusoidali), ciò che rende la larghezza di banda del ricevitore molto più stretta.
Non essendoci riferimenti temporali, evidentemente si perde l'informazione riguardo alla distanza di un bersaglio (a meno che non si utilizzino dei modulatori di frequenza, come vedremo) ma in compenso la "coerenza" dell'onda rende possibile la valutazione della velocità del bersaglio ricorrendo all'effetto Doppler.
E' possibile introdurre dei riferimenti temporali, e quindi misurare anche le distanze, mediante la modulazione in frequenza della portante; da osservare, però, che l'accuratezza della misurazione non può essere paragonata a quella della trasmissione ad impulsi, cosa che rende il sistema ad onda continua utilizzabile solo su brevi distanze.
In conclusione, vorrei ricordare l'importanza della scelta della frequenza operativa, o meglio della banda di frequenze (fino a 30GHz siamo nel "range" delle microonde, tra i 30GHz e i 100GHz siamo nel campo delle onde millimetriche), a seconda delle funzioni che il radar dovrà svolgere, su parametri quali il costo, il peso, la portata, ecc.
Il motivo per cui si usano le microonde sta nel fatto che si possono costruire antenne molto direttive senza che il sistema assuma dimensioni proibitive (le dimensioni di un'antenna sono direttamente proporzionali alla lunghezza d'onda).
D'altra parte la larghezza del fascio è direttamente proporzionale al rapporto tra lambda (la lunghezza d'onda) e le dimensioni dell'antenna, ciò significa che a frequenze più alte il fascio è più piccolo, a parità di dimensioni (il che si ripercuote sulla potenza "concentrata" in una data direzione, che sarà maggiore, non trascurando però il fatto che ad una potenza più alta corrisponde un calore di dissipazione più elevato).
Si tenga presente infine che, in generale, all'aumentare della frequenza aumentano anche le perdite dovute al fenomeno dell'assorbimento atmosferico, un buon compromesso si ottiene per una frequenza di circa 6 GHz, a cui corrisponde una lunghezza d'onda di 5 cm, inoltre per le onde di lunghezza più corta (circa 3 cm o meno) le precipitazioni rappresentano degli ostacoli riflettenti, "mascherando" eventuali bersagli.
All'aumentare della frequenza questi fenomeni (assorbimento e diffusione) vengono accentuati.
Buona lettura ;)
 
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gronag

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COMPONENTI DEL RADAR
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Vediamo brevemente quali sono i componenti fondamentali di un radar: il sistema di trasmissione è composto da un generatore di impulsi ad alta frequenza che pilota un oscillatore a radiofrequenza, generalmente un Magnetron, che ha il compito di creare l'energia a radiofrequenza.
La radiofrequenza viene inviata all'antenna direttiva, la quale può fungere sia da trasmittente che da ricevente (si utilizza un commutatore, chiamato Duplexer, che isola la sezione trasmittente da quella ricevente nei periodi di emissione e di ricezione degli impulsi).
Il ricevitore è un normale sistema radio a supereterodina funzionante a frequenze intermedie, con una elevata sensibilità e una bassa figura di rumore.
Lo schermo è costituito da un tubo a raggi catodici, funzionante a deflessione elettrostatica o a deflessione elettromagnetica, che dà una rappresentazione analogica che rimane impressa solo per pochi secondi.
Attualmente la tecnologia elettronica più utilizzata è quella a cristalli liquidi (LCD), per cui i radar sono oramai tutti digitali e lo schermo è a colori, la tecnica è la stessa di quella usata sui televisori commerciali.
Una volta che l'energia a radiofrequenza è stata irradiata nello spazio, se incontra un bersaglio viene riflessa da questo e captata dall'antenna ricevente che la invia al ricevitore.
In questo modo è possibile visualizzare sul display l'aspetto del bersaglio che ha generato l'eco di ritorno.
Il sincronizzatore ha il compito di regolare gli impulsi che possono essere emessi in un certo tempo e inoltre si assicura di mantenere il sincronismo tra il sistema di trasmissione e la misura della distanza tra il radar e il bersaglio.
Infine un sistema di elaborazione dei dati, composto da un DSP (digital signal processor) e da un radar data processor e dotato di apposito software per lo svolgimento dei diversi compiti, si incarica di monitorare tutte le varie funzioni relative agli echi e ai loro spostamenti Doppler.
A presto e buona Pasqua a tutti :brindiamo:

P.S. Questo è lo schema elettrico:

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RADAR DI SORVEGLIANZA
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I radar di sorveglianza sono utilizzati nei servizi di controllo del traffico aereo e consentono di determinare la posizione geografica e la velocità di un aeromobile o di una nave attraverso le informazioni riportate su una mappa presente sullo schermo PPI ( plain position indicator) :sisi:
Questo tipo di radar non è in grado di fornire informazioni sull'identità del bersaglio.
I radar di sorveglianza sono di due tipi: 1) radar primari (PSR), che analizzano i segnali dell'eco di ritorno; 2) radar secondari (SSR), in grado di analizzare i segnali provenienti dal transponder di bordo, a seguito di una "interrogazione" da parte del radar di terra.
Spesso i due radar, primario e secondario, cooperano insieme, come nel caso del controllo del traffico aereo, condividendo la stessa antenna e lo stesso motore.
I radar primari (PSR) si suddividono, a loro volta, in due sottocategorie: 1) i radar terminali (TSR), con una portata di circa 50-60 NM (circa 100-120 km), utilizzati per la copertura di zone circostanti un aeroporto (ad es. le zone di controllo dell'avvicinamento, le cosiddette CTR); 2) i radar di rotta (ESR), con una portata di circa 100 NM (più o meno 180 km), adatto alla copertura di vaste zone per il controllo degli aerei in rotta (ad es. le rotte ATS, le cosiddette aerovie).
I radar primari presentano alcune limitazioni che riguardano l'attenuazione dei segnali e i disturbi causati dalle condizioni meteorologiche che influiscono sulla nitidezza delle immagini sullo schermo e sulla presenza di segnali riflessi indesiderati.
I radar secondari sono costituiti da un "interrogatore" di terra, dal transponder di bordo e dal decodificatore (posto a terra).
Rispetto al radar primario, il radar secondario ha il vantaggio di avere una maggiore portata ma, d'altronde, il radar primario può operare senza alcuna cooperazione da parte del velivolo (o della nave).
Questo è un radar primario:

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Questo è un radar secondario:

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A presto ;)

P.S. Per quanto riguarda il settore militare, i radar di terra svolgono compiti di avvistamento del bersaglio e di elaborazione di informazioni relative alla quota, alla distanza e alla velocità. Tali informazioni vengono in seguito inviate ad altri radar che si occupano dei sistemi di puntamento e di tiro :asd:
 
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RADAR METEO
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I radar meteo sono dispositivi, utilizzati soprattutto in ambito civile, in grado di svolgere funzioni di "weather avoidance", ossia di localizzare ed evitare vari fenomeni temporaleschi, dalle formazioni nuvolose fino alle grandinate.
In larga misura si tratta di radar doppler, in grado di misurare la velocità radiale di un bersaglio rispetto ad un sistema di riferimento.

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Essi son in grado di "discriminare", all'interno di varie formazioni nuvolose (determinandone, tra l'altro, anche l'altezza rispetto al velivolo), tra zone calme e zone con diversi tipi di turbolenza.
A presto e buona festa ;)
 

gronag

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RADAR DI IMPIEGO MILITARE
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Nel settore della difesa aerea i radar "imbarcati" si sono rivelati preziosi in molte applicazioni e possiedono particolari requisiti costruttivi, sia rispetto a condizioni quali umidità, vibrazioni, urti, ecc., sia rispetto all'ambiente, caratterizzato dalla presenza di vari disturbi elettronici (jammer).
Da notare la possibilità di rilevare bersagli a lunghe distanze e in qualsiasi condizione meteorologica, di misurare distanze e velocità di tali bersagli, di fornire rilevazioni aeree del territorio e così via.
Per quanto riguarda la difesa del territorio, i radar imbarcati hanno il compito di identificare gli aerei che entrano nello spazio aereo della nazione e di guida degli intercettori (i caccia) contro i bersagli.
Un'altra applicazione riguarda la gestione delle armi: nel caso delle armi "balistiche" i radar consentono l'esatto puntamento verso il cosiddetto "punto futuro" (il punto d'intersezione tra la traiettoria del missile e quella del bersaglio) mentre nel caso delle armi missilistiche i radar svolgono il compito di guida del missile sul bersaglio.
Vorrei ricordare che le emissioni di energia elettromagnetica del radar permettono al nemico, durante le operazioni militari, di identificarlo e localizzarlo facilmente, per cui può essere "accecato" dalle cosiddette "contromisure elettroniche" (ECM, si tratta di vari disturbi elettromagnetici) attuate dal nemico.
Infine i radar imbarcati consentono di aggiornare la posizione dei velivoli e delle navi (calcolata con vari sistemi inerziali), di monitorare ampie zone di territorio a scopo militare, integrando le informazioni con i sistemi radar di terra e permettendo una pronta reazione in caso di minaccia.
A presto ;)

P.S. Ricordo che dagli studi sui sistemi di puntamento e in particolare sulle centrali di tiro nacque una nuova scienza: la Cibernetica :asd:
 

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