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• Scansione elettronica

In questo lavoro di tesi si è voluto analizzare prima con un approccio teorico e poi con considerazioni ed esempi a carattere militare il ruolo delle antenne phased array negli apparati radar dagli ultimi decenni fino ai giorni nostri.
Dopo una breve trattazione della teoria generale delle antenne affrontata nel primo capitolo (premessa necessaria per poter procedere con la trattazione dell’argomento in oggetto) il lavoro si è concentrato su antenne costituite da schiere (array) di elementi radianti. La presenza di più elementi trasmittenti posti vicini tra loro genera un digramma di radiazione complessivo maggiormente direttivo rispetto alla direttività di una singola antenna alimentata con la stessa potenza usata per alimentare tutti gli elementi radianti.
Inoltre, controllando in fase i singoli elementi è possibile orientare il lobo principale in ogni direzione desiderata. Questo è il principio basico della scansione elettronica e queste antenne sono chiamate Phased Array.
Se dal punto di vista teorico lo studio degli array era pienamente compiuto nel secondo dopoguerra sia in ambito civile che militare, i principali passi in avanti sono stati realizzabili soprattutto grazie ai nuovi materiali semi-conduttori come l’Arseniuro di Gallio (GaAs) e alle capacità software raggiunte dai moderni calcolatori per permettere il controllo dei variatori di fase presenti nei moduli trasmittenti (beam steering). Solo grazie a questi nuovi materiali e a queste nuove capacità di calcolo è stato possibile l’abbattimento dei costi, la riduzione delle dimensioni e una gestione puntuale degli array.
In ambito militare, negli apparati dedicati alla difesa aerea, questo ha permesso il passaggio graduale dai classici radar dotati di antenna a scansione meccanica a quelli a completa scansione elettronica, cosiddetti ESA (Electronically Scanned Array). L'elaborazione elettronica dei fasci consente un utilizzo flessibile, con varie modalità di emissione e aggiornamento dei dati, sfruttando l'energia disponibile del radar phased array per svolgere simultaneamente diverse funzioni, come la scoperta aerea e di superficie, il tracciamento e inseguimento dei target, la guida missili e alcune tecniche di guerra elettronica come la cancellazione adattiva dei lobi secondari. Inoltre, è possibile effettuare la stabilizzazione del fascio (compensazione del moto di rollio e beccheggio della nave) elettronicamente senza agire sulla stabilizzazione meccanica della piattaforma. Questa tecnologia ha permesso alle marine più avanzate di potersi adeguare al contesto multi-minaccia accentrando tutte le funzioni necessarie per la difesa aerea in un unico apparato.
Il primo esempio di radar navale phased array a scansione completamente elettronica è stato negli anni ‘60 l’SPS-32/33 imbarcato a bordo delle unità americane USS Enterprise (CVN-65) e Long Beach (CGN-9). Questo primo esperimento è stato abbandonato dai vertici della US Navy di allora per problemi di dimensionamento delle antenne e del loro peso. Soltanto negli anni ’80 la tecnologia Phased Array ha avuto nuovamente impulso negli apparati radar navali americani grazie al successo del progetto radar SPY-1, attualmente ancora in fase di costante evoluzione e largamente diffuso nelle unità navali americane.
Nella Marina Militare Italiana la tecnologia Phased Array è stata introdotta inizialmente su sistemi radar rotanti. Si tratta del radar EMPAR (European Multifunction Phased Array Radar) attualmente imbarcato sui cacciatorpedinieri classe Orizzonte e sulla porterei Cavour. Nel periodo compreso tra il 2008 e il 2011, l'EMPAR ha sperimentato un avanzamento tecnologico significativo culminato nella creazione della versione attiva conosciuta come radar MFRA (Multi Functional Radar Active), imbarcato sulle fregate classe Bergamini. Questa nuova versione attiva fa uso di moduli TRM (transmit receive modules) direttamente nell'antenna, i quali prendono il posto degli sfasatori di fase impiegati nel precedente radar EMPAR passivo. L'unione della nuova tecnologia attiva con l'esperienza acquisita da EMPAR ha dato origine al Kronos Dual Band Radar. Si tratta di un radar a scansione completamente elettronica composto da 8 facce fisse operanti in banda C e X; questo radar è installato sui Pattugliatori Polivalenti d’Altura (PPA) classe Thaon di Revel.