Sistemi d'Arma Nike - 41. LOPAR, Generalità e Caratteristiche
Il LOPAR
(Low
Power
Acquisition
Radar)
cioè
Radar di
Acquisizione
di Bassa
Potenza
è un
sistema
completo
funzionante
a
microonde
per
rilevare
la
direzione
e la
distanza
di
bersagli.
Le
funzioni
del
LOPAR
sono di
localizzare,
interrogare
e
designare
i
bersagli
presenti
nell’area
da
difendere
assegnata
ad una
batteria
missilistica
Nike.
Il radar
ha una portata di 200.000 yards con la configurazione di antenna a fascio
ristretto (pencil beam) oppure di 175.000 yards con la configurazione a
cosecante quadra. Il radar trasmette radiofrequenza in banda S (3100 - 3500
MHz) con una potenza di picco di 1 megawatt e potenza media di 650 Watt. La
trasmissione è del tipo impulsivo con una frequenza di 500 impulsi al
secondo. Una
opportuna
catena
di
batterie
missilistiche
Nike è
in grado
di
difendere
una data
aerea da
tutti i
punti di
approccio
possibili.
Per una
batteria
missilistica
Nike,
l’unità
di
riferimento
gerarchicamente
superiore
è il B.O.C. (Battalion
Operative
Center).
Ciascuna
batteria
è
collegata
al BOC
attraverso
un
sistema
di
integrazione
denominato
FUIF (Fire
Unit
Integration
Facilities).
Il BOC
controlla
e
monitorizza,
a
livello
tattico,
le
batterie
dipendenti.
In
Italia
un BOC
controllava
quattro
batterie
ed era
collocato
a
livello
di
Reparto/Stormo
. A
titolo
di
esempio
il BOC
del 17°
Reparto/Stormo
I.T.,
con sede
a Padova
controllava
e
monitorava
le
batterie
dipendenti,
cioè la
72^
Squadriglia
di
Bovolone,
la 79^
Squadriglia
di Zelo,
la 65^
Squadriglia
di
Montichiari
e la 67^
Squadriglia
di
Calvarina.
Una
batteria
Nike era
in grado
di
operare
anche in
modo
autonomo,
in tal
caso il
LOPAR
agiva
come
sensore
indipendente
per la
sorveglianza
del
traffico
aereo
dell’area
da
difendere
assegnata.
In modo
di
operazione
integrato,
il LOPAR
riceveva
i dati
di
identificazione
del
bersaglio
dal BOC.
Questi
dati
erano
forniti
dal FUIF
e
visualizzati
sul
visore
del
radar,
il PPI (Plan
Position
Indicator),
situato
nel BCV
(Battery
Control
Van).
Se un
bersaglio
si trova
entro il
volume
dell’energia
elettromagnetica
irradiata
dal
LOPAR, o
fascio
a
radiofrequenza
(RF beam),
il
sistema
è in
grado di
scoprirlo
e di
definirne,
in modo
non
molto
preciso,
la
distanza
diretta
(slant
range),
cioè la
distanza
tra il
sensore
e il
bersaglio
e
l’azimuth,
cioè
l’angolo
di
arrivo
rispetto
al nord
geografico.
Il
fascio a
radiofrequenza
consiste
di
energia
elettromagnetica
ad
impulsi
focalizzata
in una
certa
direzione
dall’antenna
del
LOPAR.
La
rivelazione
del
bersaglio
è
eseguita
attraverso
la
rotazione
continua
del
fascio
RF nei
360° di
azimuth,
cioè su
tutto
l’angolo
giro,
mentre
in
elevazione
il
fascio
viene
mosso
tra 2 e
22
gradi.
La
posizione
massima
in
elevazione
è più
che
sufficiente
per
rivelare
bersagli
fino
alla
loro
massima
quota
raggiungibile.
Il LOPAR,
così
come
tutti
glia
latri
radar
del
sistema
Nike, è
in grado
di
determinare
la
distanza
misurando
il tempo
necessario
ad un
impulso
elettromagnetico
per
viaggiare
dal
radar
fino al
bersaglio
e
riflesso
indietro,
raggiungere
di nuovo
l’antenna.
La
trasmissione
di
energia
RF è
effettuata
in brevi
impulsi
seguiti
da un
lungo
periodo
di
ascolto
o tempo
di
ricezione.
Poiché
l’energia
RF
viaggia
a circa
300.000
Km/sec,
è
necessario
un
preciso
computo
del
tempo
per
avere
una
accurata
misura
della
distanza.
Se un
bersaglio
ipotetico
fosse
posto ad
un
miglio
dall’antenna,
e quindi
la
distanza
da
percorrere
per un
impulso
RF
sarebbe
di 2
miglia,
il tempo
necessario
può
essere
calcolato
in
questo
modo:
T=2/C,
dove C
rappresenta
la
velocità
di
propagazione
dell’energia
RF. Nel
momento
in cui
l’energia
RF è
trasmessa
dall’antenna
LOPAR,
una
traccia
radiale
parte
dal
centro
del PPI
del
sistema
di
presentazione
e
viaggia
verso
l’esterno
a
formare
una
sottile
linea
radiale
(sweep)
sul
visore.
L’energia
RF
riflessa
da un
bersagli
(eco) e
ricevuta
dall’antenna
LOPAr,
viene
trasformata
in
impulso
video
che è
mostrato
sul
visore
come
punto
luminoso
intensificato
sulla
linea
radiale.
La
distanza
cui
appare
il punto
intensificato
sulla
linea
radiale,
calcolata
dal
centro,
indica
il tempo
trascorso,
cioè la
distanza
dell’oggetto
riflettente.
Naturalmente
la linea
radiale
termina
prima
che sia
trasmesso
l’impulso
successivo.
L’Azimuth
è
determinate
dalla
rotazione
delle
line
radial
attraverso
i 360°
in
sincronia
con la
rotazione
dell’antenna.
Il punto
intensificato
sulla
linea
radiale
del
visore
che
rappresenta
un eco
di un
bersaglio,
indica
anche
l’azimuth
istantaneo
della
antenna
LOPAR
nel
corso
della
sua
rotazione.
Siccome
il
fascio o
lobo di
antenna
trasmette
e riceve
in modo
molto
direzionale,
il
volume
di
spazio
coperto
dalla
trasmissione
e
ricezione
è
strettamente
confinato
nella
direzione
verso la
quale è
puntata
l’antenna
in un
dato
istante.
Il video
mostrato
sul
display
rappresenta
oggetti
nella
direzione
istantanea
dell’antenna.
Attraverso
la
presentazione
combinata
e
simultanea
di video
LOPAR e
di altri
marchi
sul PPI,
il
sistema
LOPAR
permette
la
rapida
designazione
di
bersagli
selezionati
al radar
di
inseguimento
bersaglio
(TTR).
Il
contenuto
informativo
di
questi
segnali
è
rappresentato
dalla
distanza
diretta
e
dall’azimuth,
cioè la
posizione
angolare
rispetto
al nord.
Quando
un
bersaglio
è
designato
entro la
distanza
utile
del TTR
(portata),
queste
informazioni
vengono
trasferite
elettricamente
dal
LOPAR al
TTR.
L’Antenna
del TTR
ruoterà
fino a
portarsi
sull’azimuth
del
bersaglio
e il
sistema
di
distanza
del TTR
(range).
In tal
modo
saranno
disponibili
valori
molto
accurati
di
distanza,
azimuth
ed
elevazione,
che,
poi,
saranno
inviati
al
computer
del
sistema.
Poiché
la
portata
utile
del
LOPAR è
più
elevata
di
quella
del TTR,
ci sarà
tempo
sufficiente
per la
valutazione
del
bersaglio,
la
designazione
al TTR e
l’eventuale
lancio
di uno o
più
missili.
Parti Principali. Il LOPAR, dal punto di vista funzionale, è composto da sette sistemi che sono: il sistema di sincronizzazione, il trasmettitore, l’antenna , il ricevitore, l’MTI (Moving Target Indicator), la presentazione, il sistema IFF/SIF. Sincronizzatore: Un sistema di sincronizzazione è estremamente importante in qualsiasi dispositivo elettronico e lo è ancora di più per gli apparati radar del sistema d’arma Nike, che sono del tipo a modulazione di impulsi che determinano la distanza del bersaglio misurando il tempo richiesto dall’energia RF trasmessa a raggiungere il bersaglio, di essere riflessa e di raggiungere di nuovo il sistema. Il sistema di sincronizzazione sincronizza tutte le operazioni del LOPAR. La sincronizzazione è generata da impulsi temporizzati ricevuti dal sincronizzatore del TTR (acquisition-track syncrhonizer). Il sincronizzatore potrebbe anche operare liberamente, ma per il corretto funzionamento del sistema MTI, viene sincronizzato dall’impulso MTI auto sync and disabling pulse. Il circuito sincronizzatore produce quattro differenti impulsi a frequenza e tempo costante che vengono inviati ai sei sottosistemi del LOPAR. I quattro impulsi sono: LOPAR Preknock, MTI Test Pulse, Trasmitter Sync e LOPAR Sync. L’impulso LOPAR Preknock inizializza le operazione del ricevitore, dell’MTI, della presentazione e dell’IFF/SIF. Il Preknock inizializza anche le operazioni del sincronizzatore del TTR, Una volta innescato, questo secondo sincronizzatore genera il preknock e l’impulso sync usato del TTR. L’impulso Transmitter Sync innesca e temporizza le operazione del trasmettitore. L’impulso di sincronizzazione LOPAR (LOPAR sync pulse) sincronizza le operazione di specifici circuiti della presentazione. All’impulso MTI test pulse è affidato il compito di aggiustare il funzionamento del sistema MTI (Moving Target Indicator), mentre l’impulso MTI auto-sync and disabling sincronizza il sincronizzatore o temporizzatore TTR (acquisition-track syncronizer circuit) con i circuiti MTI.
Trasmettitore: Il trasmettitore produce gli impulsi a radiofrequenza che devono essere inviati o radiati nello spazio. Consiste del trasmettitore vero e proprio, degli alimentatori di potenza e di circuiti di controllo. Il trasmettitore, per generare impulsi di energia elettromagnetica ad alta potenza impiega impulsi di sincronizzazione della trasmissione (trasmitter sync pulse) e una sorgente di alta tensione continua (DC). Una volta trasferiti all’antenna, questi impulsi vengono sagomati a formare un fascio da irradiare verso lo spazio esterno.
Antenna: L’antenna riceve gli impulsi di energia RF prodotti dal trasmettitore attraverso un duplexer (accoppiatore a due vie) e un accoppiatore rotante, li sagoma a forma di fascio e li irradia. Dopo la trasmissione, l’antenna riceve sia l’eco riflesso dal bersaglio che echi provenienti da altri oggetti posti sul percorso del fascio trasmesso. L’antenna comprende anche i sistemi dedicati ai suoi movimenti meccanici in azimuth e in elevazione. La posizione in azimuth dell’antenna necessaria per posizionare la radiale luminosa sul sistema di presentazione (sweep circuits) del LOPAR e sul display denominato B-Scope, nel RCV, è fornita da un trasduttore di posizione angolare (resolver) meccanicamente accoppiato all’antenna.
Ricevitore: L’antenna trasferisce l’energia a RF riflessa (eco) al ricevitore che li converte in segnali video idonei ad essere presentati su un display. I segnali di ritorno video (target video) vengono elaborati dal circuito MTI e inviati al sistema di presentazione su appropriati display o visori. Per correggere la tendenza del trasmettitore a cambiare di frequenza, il ricevitore dispone di un circuito automatico di controllo della frequenza (AFC). Questo circuito assicura che il ricevitore sia sempre accordato sulla frequenza degli impulsi RF trasmessi. Per far ciò, l’AFC analizza la frequenza degli impulsi trasmessi. Se la frequenza di trasmissione ha subito uno slittamento, l’AFC è in grado di stabilire la quantità e la direzione (incremento o decremento) della variazione e inviare un segnale di controllo appropriato al ricevitore per riaccordare sulla giusta frequenza di trasmissione.
MTI (Moving Target Indicator): Lo scopo del sistema MTI è di ridurre le interferenze video dovute alle riflessioni provenienti dagli oggetti fissi. E’ composto dall’elaboratore o MTI vero e proprio, dagli alimentatori e dai circuiti di controllo. Analizzando il segnale video del ricevitore, l’MTI distingue elettronicamente gli echi provenienti da oggetti in movimento da quelli prodotti dagli oggetti fissi (clutter). Il risultato è un segnale video migliorato che viene inviato al sistema di presentazione. L’MTI produce inoltre l’impulso “automatic sync and disabling pulse” che viene impiegato per aggiustare accuratamente la temporizzazione del sincronizzatore del TTR (Acquisition Track Syncrhonizer).
Presentazione: Il sistema di presentazione fornisce una rappresentazione video di tutti i bersagli presenti entro la portata radar del LOPAR. Presenta inoltre la distanza diretta e l’azimuth di qualsiasi bersaglio selezionato e invia il video del bersaglio e i dati di posizione al visore B-Scope che si trova sulla consolle del RCV. Il sistema di presentazione è composto da circuiti per le indicazioni (marker), circuito per la deflessione del PPI (PPI sweep circuit), circuito per la deflessione del display PI (Precision Indicator), circuiti video e circuiti FUIF. Il circuito indicatori (marker) genera segnali che servono a formare finestre e marche per i circuiti video. Il circuito video, a sua volta, abilita la presentazione del video dei bersaglio sui visori (PPI) come porzioni intensificate della deflessione radiale (sweep). Il PPI (Plan Position Indicator), il PI (Precision Indicator) e il B-scope sono sincronizzati con la posizione istantanea dell’antenna rotante da un trasduttore di posizione (resolver). I circuiti per la deflessione del PI (Precision Indicator) e del B-scope forniscono la tensione necessaria a rappresentare una porzione espansa del PPI (Plan Position Indicator). L’area espansa del PI, che è centrata intorno al bersaglio selezionato, permette all’operatore ACQ di determinare la distanza diretta e l’azimuth del bersaglio selezionato con una accuratezza molto maggiore, prima di inviare queste informazioni al TTR. Il B-scope, alloggiato sulla console TTR, permette all’operatore TTR di osservare un’area espansa dell’intorno del bersaglio selezionato e mostra, inoltre, la posizione dell’antenna TTR relativamente al bersaglio. Il sistema di interconnessione FUIF collega elettricamente il sistema di presentazione, attraverso una linea dati dedicata, al FUIF. Questi dati permettono la coordinazione di tutte le attività della difesa aerea controllate dal BOC e dalla catena superiore. Il FUIF controlla inoltre la generazione dei simboli video FUIF sul sistema di presentazione, che a sua volta, genera e presenta la simbologia video.
IFF/SIF: L’apparato IFF/SIF fornisce un modo per identificare selettivamente come amico o nemico un bersaglio, apportando ulteriore contenuto informativo da mostrare sul sistema di presentazione. Inoltre, quando il LOPAR opera in modo autonomo, l’IFF/SIF è l’unica fonte per l’identificazione locale del bersaglio, mentre quando il LOPAR è collegato al sistema di difesa aerea integrato, il sistema di presentazione riceve i dati relativi al bersaglio attraverso il FUIF. L’IFF/SIF è basicamente composto di tre parti funzionali: L’apparto IFF, i circuiti di controllo dell’IFF e l’apparato SIF. L’apparato IFF, sebbene non sia una parte costituente del LOPAR, è fornito come elemento ausiliario e opera congiuntamente con il radar.I circuiti di controllo dell’IFF sono parte integrante del LOPAR, e provvedono al controllo a distanza dell’apparato. L’apparato SIF è stato aggiunto all’IFF per incrementare il numero dei codici IFF e permettere un rapido cambio di quest’ultimi. L’apparato IFF viene operato attraverso i suoi circuiti di controllo e funziona sincronizzato con il LOPAR, per l’interrogazione di un bersaglio. La risposta del bersaglio è ricevuta dal sistema IFF/SIF e poi mostrata a video dal sistema di presentazione
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