Applicazione pratica di un radar FMCW in banda X: il “pluviometro a microonde”

Nell'ambito delle attività di ricerca del gruppo è stato sviluppato un prototipo di radar a onda continua di tipo FMICW (Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave), in banda X, a basso costo e completamente programmabile. Tale radar è già stato utilizzato, grazie ad applicativi software debitamente sviluppati, sia per scopi di target detection, sia come radar altimetro. Utilizzando tale prototipo, è in fase di studio la possibilità di convertirlo in un innovativo "pluviometro a microonde". Ciò è realizzabile apportando un limitato numero di modifiche hardware al sistema già realizzato, oltre che sviluppando lo specifico software per la misura della pioggia. Per lo scopo si utilizzano due antenne in modalità bistatica con HPBW (Half Power Beam Width) di qualche decina di gradi e polarizzazioni ortogonali tra loro, ciascuna controllata alternativamente ogni 30 secondi circa tramite uno switch che ne consente l’utilizzo in trasmissione e ricezione allo stesso tempo. Il massimo range di operatività del radar/pluviometro a microonde è di circa 500 m, pertanto la potenza trasmessa può essere inferiore a 1 W, fatto che non comporta delicati e costosi accorgimenti realizzativi per quanto riguarda la sezione RF. Utilizzando tale strumento è possibile eseguire sia comuni operazioni di QPE (Quantitative Precipitation Estimation), che studiare le caratteristiche delle precipitazioni, ricavando informazioni sulla struttura delle gocce grazie alla valutazione delle grandezze polarimetriche, migliorando anche ulteriormente la QPE stessa. I radar FMCW sono stati spesso utilizzati in ambito meteorologico, sono stati realizzati sistemi operanti in diverse bande di frequenza, e sono stati spesso utilizzati insieme con altra strumentazione, tra cui ad esempio un disdrometro, per lo studio delle caratteristiche delle precipitazioni piovose. Ad esempio, i lavori di Dombai 2014, Kemp 2012, Maahn 2012, Figueras 2008, Diederich 2004 e molti altri contributi scientifici riportano studi in tale ambito. La particolarità qui introdotta è che tale “pluviometro a microonde” presenta bassi costi realizzativi, grazie alla tecnologia oggi disponibile, e si colloca come strumentazione intermedia tra i grandi radar e i pluviometri tradizionali. Il suo range di operatività nella misura della pioggia lo colloca tra le misure puntuali effettuate dai pluviometri e le misure a distanze più elevate eseguite con le scansioni radar. E’ cosi possibile utilizzarlo per differenti scopi di ricerca inerenti la meteorologia, la fisica delle precipitazioni e il telerilevamento a microonde. A prototipo ultimato, la messa a disposizione delle librerie per la programmazione del sistema consentirà di sviluppare il software secondo le necessità degli stessi utilizzatori. Un’ipotesi interessante è quella di riuscire, in futuro, a creare una comunità di utilizzatori del sistema per favorire lo scambio d’idee, migliorarne la realizzazione hardware e condividere gli applicativi sviluppati.