11. April 2010
Radar: Abtastarten

Es gibt Radar für verschiedene Anwendungszwecke. Das Radar kam aus der militärischen Anwendung und wurde zur Entdeckung von Flugzeugen entwickelt.

Da verschiedene Informationen über die Position eines Flugzeuges nicht mit einem einzigen Radar erfasst werden konnten, waren unterschiedliche Abtastarten erforderlich.

Jede Abtastart hängt auch unmittelbar mit der Abstrahlcharakteristik der Radar-Antenne zusammen.

Die bekannteste Abtastart ist bekannt von den Flughafenradaren. Eine Antenne die sich ständig um sich selbst dreht, also ein rundsuchendes Radar. Dieses Radar hat eine Antenne, die sehr breit aber nicht sehr hoch ist. Dadurch wird die Abstrahlung der Antenne in der Breite sehr stark gebündelt, in der Höhe aber nur schwach gebündelt.

Dieses Radar hat eine hohe Trennschärfe in der Horizontalen, aber eine sehr geringe Auflösung in der Vertikalen. Dieses Radar kann also sehr genau erkennen in welcher Richtung sich ein Objekt befindet, aber nicht in welcher Höhe.

radar-umlauf.png radar-rundsucher-mit-keule.png

In bestimmten geographischen Gegebenheiten ist es nicht sinnvoll, ein rundsuchendes Radar einzusetzen, zum Beispiel wenn sich hohe Berge in einer Richtung befinden, wo die Funkwellen durch die Berge abgeblockt werden. Dort setzt man dann ein Radar ein, dass nur einen (Kreis-)Sektor absucht. Die Radarantenne ist genauso geformt wie bei einem rundsuchenden Radar.

radar-sektorsucher.png

Aus den Eigenschaften des rundsuchenden Radars ergibt sich die Notwendigkeit eines Höhensuchers. Dieses Radar hat eine Antenne, die sehr hoch und schmal ist. Dadurch ist Auflösung in der Vertikalen sehr gut, in der Horizontalen aber sehr gering. Dadurch kann mit diesem Radar die Höhe eines Objektes sehr gut bestimmt werden (über den vertikalen Winkel der Antenne). Die Richtung eines Objektes kann aber nur sehr grob bestimmt werden.

radar-hoehensucher.png radar-hoehensucher-mit-keule.png

Diese beiden Radarformen reichen aus um ein Objekt in der Richtung und der Höhe bestimmen zu können. Es gibt noch ein paar weitere Abtastarten, die vor allem darauf abzielen, Objekte zu verfolgen. Zum Suchen der Objekte wird also ein Radar für die Rundumsuche und ein Radar für die Höhenbestimmung benötigt.

Wenn ein Objekt genauer verfolgt werden soll, gibt es Radars, die eine allseitig scharf gebündelte Abstrahlung haben. Diese Abstrahlungsart wird im Englischen als „pencil beam“ bezeichnet.

Die Antenne für ein solches Radar ist wie die typische „Satellitenschüssel“ geformt, also eine runde Antenne mit stark ausgeformtem Reflektor.

radar-zielverfolger.png radar-zielverfolger-mit-keule.png

Die Bewegung der Antenne während der Abtastung kann verschieden erfolgen. Es gibt Radars, die eine kreisförmige oder spiralförmige Abtastung eines kleinen Bereiches machen. Andere haben verschiedene Strahler auf der gleichen Antenne angeordnet, die dann nacheinander durchgeschaltet werden.

Das Funktionsprinzip ist dabei immer das gleiche: Die Antenne wird so nachgeführt, dass sich das Ziel immer im Zentrum des Abtastbereiches des Radars befindet. Aus der Position der Antenne kann dann die Richtung und Höhe des Ziels errechnet werden. Die Entfernung wird aus dem reflektierten Signal errechnet.

Moderne (militärische) Radaranlagen basieren nicht mehr auf sich bewegenden Radarantennen. Dort wird durch elektronische Beeinflussung (Phasenverzögerung) vieler kleiner Antennenstrahler eine Bewegung der „Radarkeule“ im Raum erzielt.

Diese Radars haben eine große, flache Antenne, die auf Grund der Phasenverzögerungstechnik und der vielen kleinen Antennenstrahler als „Phased Array“ bezeichnet werden. Diese „Phased Arrays“ bieten weiterhin den Vorteil, dass nur noch eine Radaranlage erforderlich ist, da mehrere verschiedene Abtastungen gleichzeitig durchgeführt werden können.

Dadurch dass diese Arrays starr montiert sind, haben sie nur einen begrenzten Winkel, den sie abtasten können. Um diesen Nachteil zu beheben, müssen mehrere Arrays aufgestellt werden, wenn eine 360° Abdeckung erreicht werden soll.



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