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Sciacca, Umberto
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- PublicationOpen AccessPower variation analysis of echo signal from ionospheric reflector(2008-08-09)
; ; ; ; ; ; ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pietrella, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J. A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Romano, V.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia; ; ; ; ; A series of measurements of the radio echo power was performed to study and to monitor some dynamic characteristics of the ionospheric reflector. The sounding system was derived from a phase coded HF radar with the purpose of studying the ionospheric fading channel under certain controlled conditions. The single fixed frequency sounding that lasts a few minutes is carried out between two ionospheric vertical soundings to validate the chosen reflector. This work presents the experimental set-up and some preliminary results of the measurements.174 167 - PublicationOpen AccessAnalysis of Bent Wire Antenna Resonant Frequency for Different Bent Angles(2019-12)
; ; ; ; ; ; ; For the bedrock survey in the temperate glacier regions, low frequency antenna system of the airborne ground penetrating RADAR plays a very important role. A small size antenna, working at 10 MHz, would make its use easier in various radar applications. Reducing the resonant frequency of the wire dipole antenna structure, without increasing the physical size, can be attained by introducing bents in the existing structure. This paper introduces a new bent wire dipole antenna and presents the effects of bent angle of 80°, 70°, 60°, 50°, 45° and 40°of the wire antenna on the antenna parameters such as resonant frequency, S11, VSWR, gain and radiation pattern. A broadband four element equivalent circuit model of a straight dipole is used with some modifications in the R, L, C equations for the new bent wire dipole antenna by utilizing the bent angle. The frequency response of the equivalent circuit model, calculated resonant frequency values using the equations and the simulated results of the bent wire dipole antenna is compared and analyzed. As the antenna placement area inside the anechoic chamber is limited, the size of the 10MHz antenna has been scaled down by a factor of 0.01. This modifies the resonant frequency of the new structure to 1GHz. The scaled down antenna system are simulated, analyzed and tested in a GTEM cell. For bandwidth improvement of the 10 MHz antenna, a lumped element matching circuit has been designed and simulated.480 148 - PublicationRestrictedPower variation analysis of echo signals from ionospheric reflectors(2013-02)
; ; ; ; ; ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J. A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pietrella, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; A series of Power Virtual Height measurements (PVH) of radio echoes reflected from the ionosphere were acquired at a given frequency during the period 3–22 January 2008 with the purpose of studying the slow fading variations through time of the ionospheric channel. To obtain PVH data, an ionospheric vertical sounding system was suitably adapted to work at a single fixed frequency. PVH measurements were recorded between two routine ionospheric vertical soundings, providing a data type that enables evaluation of fading fluctuation through time. The time stability of the ionospheric layers is determined by analyzing the level of the received signal power within a chosen threshold. In this paper the fading behaviour and its characteristics are described, considering only temporal periodicity above 0.5 s. In a further analysis a relation is demonstrated between the recorded fading and the time stability of the signal within a fixed interval of values.621 86 - PublicationRestrictedFading in the HF ionospheric channel and the role of irregularities(2013-04-11)
; ; ; ; ; ; ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J. A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pezzopane, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pietrella, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; ; It is well known that the ionosphere affects radio wave propagation especially in the high frequency (HF) range. HF radio waves reflected by the ionosphere can reach considerable distances, often with changes in amplitude, phase, and frequency. The ionosphere is a dispersive in frequency and time, bi-refractive, absorbing medium, in which multipath propagation due to traveling irregularities is very frequent. The traveling irregularities undulate the reflecting ionospheric layer, introducing variations in signal amplitude (fading). In this multipath time variant channel fading is mainly considered, even though it is not the sole effect. Echo signals from a single reflection, as in ionospheric vertical sounding (VIS) techniques, are affected by a certain degree of variability even in quiet ionospheric conditions. In this work the behavior of the ionospheric channel is studied and characterized by observing the power variation of received echoes using the VIS technique. Multipath fading was analyzed quantifying the power variation of the signal echo due to irregularities on a temporal scale from 0.5 to 256 s. An experimental set-up derived from an ionosonde was implemented and the analysis was performed employing a special numerical algorithm operating off-line on the acquired time sequence of the signal. The gain-loss of the irregularity shapes are determined in some special cases.754 75 - PublicationOpen AccessSome considerations for different time-domain signal processing of pulse compression radar(2010)
; ; ; ; ; ; ; ;Cabrera, M. A.; Universidad Nacional de Tucumán ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Ezquer, R. G.; Universidad Nacional de Tucumán ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Lopez, J. M.; Universidad Tecnológica Nacional, Tucumán ;Molina, M. G.; Universidad Nacional de Tucumán ;Baskaradas, J. A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ;; ; ; Radar technology has for a long time used various systems that allow detection under high-resolution conditions, while emitting at the same time low peak power. Among these systems, transmitted pulse encoding by means of biphasic codes has been used for the advanced ionospheric sounder that was developed by the AIS-INGV ionosonde. In the receiving process, suitable decoding of the signal must be accomplished. This can be achieved in both the time and the frequency domains. Focusing on the time domain, different approaches are possible. In this study, two of these approaches have been compared, using data acquired by the AIS-INGV and processed by means of software tools (mainly Mathcad©). The analysis reveals the differences under both noiseless and noisy conditions, although this does not allow the conclusive establishment as to which method is better, as each of them has benefits and drawbacks.658 222 - PublicationOpen AccessUso dei codici di fase complementari nei radar a compressione di impulso(2011)
; ; ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Zirizzotti, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; Il metodo cosiddetto della “compressione di impulso” è usato da tempo nella tecnica radar. Si tratta di un sistema di codifica del segnale trasmesso che allarga la banda di un segnale radar senza accorciare la durata dell’impulso trasmesso; ciò consente di operare con una minore potenza di picco a parità di energia e, contemporaneamente, mantenere elevato anche il potere risolutivo. Per poter estrarre le informazioni relative alla posizione, l’eco ricevuta deve essere opportunamente trattata, procedimento che, portando ad una riduzione della durata temporale del segnale, viene detto appunto di “compressione”. Esistono varie tecniche di codifica, sia di tipo analogico che digitale; la più semplice tra le seconde è quella che usa “codici di fase”: la fase della portante viene modificata variandola in maniera discreta. Come contropartita dei vantaggi la compressione fa comparire anche dei “lobi laterali” che interferiscono con la corretta rivelazione degli echi, introducendo un “rumore” artificiale che rende più difficile l’identificazione di bersagli vicini. Per questo motivo che sono stati escogitati dei sistemi, detti a codici complementari, caratterizzati da “lobi laterali” assenti. Dopo alcuni richiami generali sui codici di fase, viene presentata una disamina dei possibili modi di trasmissione e ricezione dei codici complementari, mettendo in risalto pregi e difetti di ciascuno.747 238 - PublicationOpen AccessSimplified Analytical Approach for an Airborne Bent Wire Ground Penetrating RADAR Antenna SystemIn this paper, modified analytical equations for the total electric field intensity in the far field region of a 10 MHz bent wire antenna have been proposed. The antenna system is meant for the airborne ground penetrating RADAR application for bedrock survey. This bent antenna is having vertical, slant and horizontal segments joined together along with the parasitic element. The current in the antenna wire is assumed to be a sinusoidal distribution which drops to zero at the ends. Current in both the energized and parasitic elements contribute to the fields in the far field region of the antenna system. Separate field equations for the various segments of the antenna system have been derived and finally summed to obtain the required equation for the electric field intensity at the far field region of the antenna. The MATLAB R2017b© simulation results of the far field antenna analytical equations show good agreement with the HFSS© simulation results of the 10 MHz antenna system. Direct measurements of these radiation characteristics in a typical GPR environment present a lot of practical difficulties. In this work, the influence of the helicopter on the 10 MHz GPR antenna during the airborne survey, is simulated using EMPro© and analyzed. This placement analysis results from the simulation gives us the appropriate range of distance values that can be maintained between the helicopter and antenna during the glaciological survey before performing the real time survey. A tradeoff between scattering parameter (S11) and directivity is considered to propose the optimum distance. The overall antenna structure seems to be a promising candidate for low frequency airborne GPR glacier explorations.
198 88 - PublicationOpen AccessImportance of a real-time monitoring of the Earth's ionosphere(2015-09-24)
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;Pezzopane, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J.A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pietrella, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pignatelli, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Settimi, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Scotto, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Tutone, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Zolesi, B.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; ; ; ; ; ; ; The ionosphere affects the electromagnetic wave propagation and then its study is important for Earth-Earth, satellite-Earth, and satellite-satellite communication purposes. Diffractive and refractive processes due to irregular electron density structures cause signal fluctuations that can disrupt satellite-ground communications and represent a hazard for navigation systems. The study and the real-time monitoring of the ionosphere are important for Space Weather purposes. The ionospheric vertical sounding is described, together with the automatic scaling of the ionograms.259 258 - PublicationOpen AccessTeoria della propagazione radio nei mezzi disomogenei (Metodo dell’iconale)(2009-10)
; ; ; ;Bianchi, S.; Università Sapienza (Dipartimento di Fisica) ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Settimi, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; L'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia si è occupato sin dalla sua fondazione della previsione delle condizioni in cui può aver luogo un radio collegamento che faccia uso della propagazione per onda ionosferica. Negli ultimi tempi ha assunto importanza anche il prevedere con precisione la traiettoria percorsa da un’onda radio che si propaga nell’atmosfera, in particolare nella ionosfera, che si può considerare, in prima approssimazione, come un mezzo non omogeneo, caratterizzato da un indice di rifrazione variabile lentamente nel tempo. Questo lavoro descrive le basi teoriche per lo studio di una traiettoria; esse fanno uso essenzialmente dei metodi dell’ottica geometrica. Tali basi teoriche trovano applicazione in metodi numerici di calcolo delle traiettorie, come citato in bibliografia [Bianchi, 2009].247 660 - PublicationOpen AccessNew low power pulse compressed ionosonde at Gibilmanna Ionospheric Observatory(2005)
; ; ; ; ; ; ; ; ;Baskaradas, J. A.; TRIL fellow, The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP), Trieste, Italy ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Pezzopane, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Romano, V.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Scotto, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Tutone, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; ; ; ; A digital low power pulse compressed ionosonde was developed at the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Rome, Italy. The aim of this Advanced Ionospheric Sounder, AIS-INGV, is to reduce the transmitted power and, consequently, weight, size, power consumption and hardware complexity. To compensate the power reduction the most advanced HF radar techniques such as the pulse compression and a phase coherent integration are used. The ionosonde is completely programmable and a PC supports the data acquisition, control, storage and on-line processing. The first prototype was installed at Gibilmanna Ionospheric Observatory (Sicily), an interesting location in the center of Mediterranean area. The new ionosonde will contribute to ionospheric database and real time knowledge of South European ionospheric conditions for space weather applications. In this work the first results (ionograms and autoscaled characteristics) are presented and briefly discussed.55425 786