Radar Analogico vs Digitale: Elaborazione del Segnale, Capacità ed Evoluzione
La differenza fondamentale risiede nel **dominio del segnale**: il radar analogico elabora forme d'onda RF continue in hardware analogico; il radar digitale digitalizza il segnale ricevuto immediatamente ed esegue tutta l'elaborazione in DSP/FPGA/Software.
Radar Analogico (Legacy / "Convenzionale")
Catena del Segnale
Antenna → LNA → Mixer (LO) → Amplificatore IF → Banca Filtri Analogici → Rivelatore di Inviluogo / Rivelatore di Fase → Driver Display Analogico / CRT
- Elaborazione: Filtri hardware (cavity, SAW, LC), correlatori analogici, CFAR (Constant False Alarm Rate) tramite comparatori di tensione.
- Display: PPI (Plan Position Indicator) su CRT — "blip" dipinti dal fascio elettronico sincronizzato alla rotazione dell'antenna. Nessuna memorizzazione digitale.
- Limitazioni:
- Forme d'onda fisse (impulso semplice, forse chirp FM).
- Nessuna compressione di impulso (risoluzione in distanza = larghezza impulso).
- Reiezione clutter: MTI semplice (Moving Target Indicator) tramite linea di ritardo (linea di ritardo acustica analogica o COHO). Velocità cieche inevitabili.
- Nessuna elaborazione Doppler oltre MTI.
- Deriva di calibrazione (temp, invecchiamento). Richiede allineamento manuale.
- Esempi: AN/MPS-14 (altimetro), ASR-8 (sorveglianza aeroportuale), radar marittimi (pre-1990), meteo WSR-57 iniziali.
Radar Digitale (Standard Moderno)
Catena del Segnale
Antenna → LNA → Mixer → ADC (Campionamento RF Diretto o Campionamento IF) → FPGA/ASIC/DSP → Formazione di Fasci Digitale / Compressione di Impulso / FFT Doppler / CFAR / Tracciamento / Classificazione → Output Display Digitale / Rete
- Fattore Chiave: ADC ad alta velocità (12–16 bit, 100 MHz – 10 GS/s) + Massiva capacità DSP.
- Capacità Sbloccate:
- Compressione di Impulso: Impulsi lunghi codificati (Barker, Frank, Polifase, LFM) → Alta energia + Alta risoluzione in distanza (ΔR = c/2B).
- Formazione di Fasci Digitale (DBF): Più canali di ricezione → più fasci simultanei, cancellazione adattiva (soppressione disturbi), super-risoluzione (MUSIC, ESPRIT).
- Elaborazione Doppler/FFT: Integrazione coerente su centinaia di impulsi → classificazione micro-Doppler (pale elicottero, eliche drone, andatura umana).
- CFAR Adattativo: Cell-averaging, OS-CFAR, CAGO-CFAR — statistiche per cellula di distanza.
- Imaging SAR / ISAR: Elaborazione storia di fase → immagini di bersaglio/terreno a risoluzione metrica/sottometrica.
- Radar Cognitivo / Definito da Software: Agilità delle forme d'onda (cambia PRF, larghezza di banda, codifica per impulso) in base alla scena.
- Fusione Dati / Networking: Output digitale nativo (ASTERIX, UDP) → reti di sensori, fusione tracce.
- Display: LCD/LED a scansione raster, PPI sintetico, B-scope, scansione settore, tracce tabellari, sovrapposizione GIS.
Matrice di Confronto
| Parametro | Radar Analogico | Radar Digitale |
|---|---|---|
| Risoluzione in Distanza | Limitata dalla larghezza impulso (es. 1 μs = 150 m) | c/2B (es. 10 MHz BW = 15 m; 500 MHz = 0,3 m) |
| Risoluzione in Velocità | Velocità cieche (MTI) | λ/2Tcoh (arbitrariamente fine) |
| Reiezione Clutter | Annullatore 2 impulsi/3 impulsi (limitato) | STAP, KA-CFAR, Knowledge-aided (guadagno 40+ dB) |
| Identificazione Bersaglio | Nessuna (solo blip) | HRRP, JEM, Micro-Doppler, ATR |
| ECCM / Anti-Jam | Minimale (salto di frequenza manuale) | Cancellazione adattiva, diversità forme d'onda, LPI |
| Affidabilità (MTBF) | Alta (hardware semplice) | Alta (stato solido, BIST, degradazione elegante) |
| Costo (Sistema) | Inferiore (legacy) | Superiore (ADC, FPGA, sviluppo SW) |
| Dimensioni/Peso/Alimentazione | Grande, pesante, alta potenza (TX a valvole) | Compatto, TX GaN/SiC, basso ciclo di lavoro |
Cronologia della Transizione
- 1970: Primo MTI digitale (prototipo AN/FPS-117).
- 1980: Processori di segnale digitale nell'ATC (ARSR-4, ASR-9).
- 1990: Compressione di impulso standard (radar meteo NEXRAD WSR-88D).
- 2000: AESA (Active Electronically Scanned Array) — completamente digitale per elemento (APG-77, SPY-1, RBE2).
- 2010+: Radar cognitivo, radar MIMO, AI/ML al bordo, campionamento RF diretto (nessun mixer).
Stato Attuale
Tutti i nuovi radar militari, aeronautici, meteorologici e automobilistici sono digitali. Il radar analogico esiste solo in mantenimento legacy, marine/navigazione low-cost e laboratori didattici. Il termine "radar analogico" è effettivamente storico.