Un sistema radar primario invia una frequenza radio ad alta potenza da un’antenna rotante e utilizza qualsiasi segnale riflesso per determinare la distanza e la velocità degli oggetti nell’aria o sull’acqua. Il segnale radio mostra la distanza da un oggetto dal tempo impiegato per compiere il viaggio di andata e ritorno verso l’oggetto. Per i radar utilizzati nel controllo degli aerei, il segnale di ritorno può essere utilizzato anche per determinare l’altitudine approssimativa del velivolo o l’altezza dal suolo. Un’antenna è un piatto o una struttura metallica curva che focalizza un raggio radio e lo trasmette in una direzione specifica.
Radar è un acronimo, o versione abbreviata, del termine “rilevamento e raggio radio”. Sviluppato per la prima volta per il rilevamento degli aerei negli anni ‘1930, il primo radar aveva una portata limitata a causa dei limiti di potenza per le antenne in quel momento. Sebbene la potenza dell’antenna e il software siano migliorati, all’inizio del 21° secolo il limite pratico del radar primario del traffico aereo è di circa 60 miglia (100 chilometri).
L’uso del radar primario richiede una grande potenza del segnale, perché gli oggetti più lontani dall’antenna rifletteranno o invieranno un segnale debole. A distanze maggiori dall’antenna, il radar diventa inaffidabile come mezzo per determinare la posizione dell’aereo con solo segnali riflessi. L’aumento del traffico aereo nel XX secolo ha creato la necessità di altri sistemi di posizionamento degli aerei.
A partire dagli anni ‘1960, gli aerei hanno iniziato a utilizzare i transponder per assistere nel controllo del traffico aereo. Un transponder è sia un ricevitore che un trasmettitore, che riceve il segnale radar dal radar principale e invia un segnale contenente l’identificazione dell’aeromobile, le informazioni sull’altitudine e sulla velocità. Questo cosiddetto radar secondario migliora la precisione della posizione dell’aereo, perché il transponder è alimentato dall’aereo e invia un segnale più forte di un segnale radar primario.
Transponder migliorati a partire dalla fine del 20 ° secolo hanno anche fornito ulteriori informazioni sull’aereo. I piloti potrebbero selezionare le impostazioni che diranno a un controllore del traffico aereo a terra se l’aereo viene dirottato, o sotto il controllo di altre persone, o se c’è un’emergenza a bordo. Questi segnali attivi sono stati inviati al ricevitore radar secondario situato sulla stessa antenna del radar primario e possono essere visualizzati sugli schermi di controllo del traffico.
Le barche in acqua possono essere rilevate anche con sistemi radar, con alcune limitazioni. Le onde alte possono mascherare o nascondere i ritorni radar delle barche più piccole e la curvatura o la forma della Terra rendono impossibile vedere le barche sotto l’orizzonte. Le grandi navi militari possono utilizzare forme o rivestimenti che confondono il radar che assorbono il radar per farle apparire come barche molto più piccole sugli schermi radar.
Il radar può essere utilizzato anche per rilevare il tempo. Le molecole d’acqua nelle nuvole possono riflettere alcune frequenze dei segnali radar, che mostreranno nuvole contenenti pioggia. I primi sistemi potevano vedere solo le gocce di pioggia in movimento, ma i sistemi dalla fine del XX secolo possono rilevare l’umidità anche senza pioggia.
Il radar Doppler può rilevare la velocità e la direzione delle gocce d’acqua che si muovono nell’aria. Il segnale riflesso viene analizzato dal software che mostra se il segnale si sta avvicinando o allontanandosi dall’antenna. Può mostrare la rotazione che indica un possibile tornado, anche di notte o quando è nascosto da forti piogge.