Radar LOPAR

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