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Radar
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EIN Radar (RAdio Detection And Ranging) ist eine Installation für den Einsatz Radiowellen um die Umgebung nach Objekten (Zielen) in der Luft, an Land oder auf See zu durchsuchen. Diese Objekte sind zum Beispiel Flugzeuge, Raketen, Schiffe oder Wagens. Aber auch (Regen-)Wolken. Es gibt auch sogenannte bodendurchdringende Radare (auch: Bodenradar) von der Oberfläche oder vom Himmel, normalerweise von einem Flugzeug aus, lokalisieren Objekte im Boden in einer gewissen Tiefe. Die Ziele werden mit a . festgelegt Bildschirm sichtbar gemacht.

Pulsradar

Ein Radar sendet Funkwellen (elektromagnetische Strahlung) aus und erhält die von den Objekten angegebenen Informationen reflektiert Funkstrahlung (nachfolgend: Echo) wieder über ein Via Antenne. Aus dem empfangenen Echo können eine Reihe von Daten des Objekts bezüglich dieses Radars bestimmt werden, wie beispielsweise Richtung, Entfernung, Höhe und Geschwindigkeit. Es können zwei Antennen verwendet werden, eine Sende- und eine Empfangsantenne, aber heutzutage verwendet man oft eine Antenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen.

Je nach Verwendungszweck (was man über das Objekt wissen möchte) werden Radare in verschiedenen Formen hergestellt und in Flugzeugen verwendet, auf Flughäfen, auf Schiffen, in Häfen, Bei der Polizei um die Geschwindigkeit von Autos zu kontrollieren, in der bewaffnete Kräfte, das Raumfahrt und in der Astronomie.

In den Prinzipien und der Technik des Radars werden viele englische Begriffe verwendet. Diese werden bei Bedarf auf Niederländisch erklärt.

Name

RADAR ist ein Akronym aus dem Englischen Funkerkennung und Entfernungsmessung. Das Wort hat sich jedoch so etabliert, dass es nicht mehr als Akronym, sondern als gebräuchliches Substantiv gesehen wird. Dies ist auch der Grund dafür, dass das Wort im Englischen nicht mehr in Großbuchstaben geschrieben wird.

Geschichte

Ein deutsches Freya-Radar

Die Existenz elektromagnetischer Wellen ist bereits bekannt 1888 demonstriert durch die DeutscheHeinrich Hertz. Ein anderer Deutscher, Christian Hülsmeyer, hat als erster das Grundprinzip des Radars herausgearbeitet und hinterfragt 1904Patent auf auf. Er nannte seine Erfindung Telemobiloskop. Seit der Luftfahrt damals noch in den Kinderschuhen steckte, sah Hülsmeyer vor allem die Schifffahrt als Anwendungsgebiet für seine Erfindung, auch weil Schiffe sehr große Schiffe hatten. Metall sind Objekte, die Funkwellen hervorragend reflektieren und daher leicht per Radar erfasst werden können. Hülsmeyer hatte das Prinzip sehr gut ausgearbeitet, inklusive rotierender Antenne (wobei er Sende- und Empfangsantenne getrennt halten wollte) und sogar ein Radom. Es gelang ihm jedoch nicht, eine richtig funktionierende Anlage zu bauen, obwohl das Interesse der Schifffahrtswelt groß war. Je länger der Erfolg ausblieb, desto mehr geriet die Technik in Vergessenheit und wurde jahrzehntelang nicht genutzt, bis in die 1930er Jahre, beide in Europa wie im Vereinigte Staaten, begann die Möglichkeit einer Früherkennung von Anfällen durch Bomber.

Flugzeuge wurden in der Regel akustisch erfasst, die Entfernung zum Flugzeug konnten sie jedoch nicht bestimmen. In den 1930er Jahren wurde viel geforscht Funkverbindungen, bei welchem Kurzwellenverbindungen standen im Rampenlicht. Diese funktionierten über weite Strecken. Soldaten interessierten sich für Ultrakurzwellenverbindungenderen Wellen einer geraden Linie folgen. Diese waren nur für kurze Distanzen geeignet. Diese und noch kürzere Wellenlängen wurden für Walkie-Talkies und Funkverbindungen. Es wurde entdeckt, dass sehr kurzwellige Strahlung von Objekten wie Flugzeugen reflektiert wird.

Mit dem dann verfügbaren elektronisch Komponenten wurden in . entwickelt Großbritannien im 1937 ein funktionsfähiges Radarwarnsystem, das Kette nach Hause-System.[1] Das verwendete Chain Home-System ist heute unpraktisch niedrig Frequenz ab 25 MHz. Die meisten verbündet Radare der späten 1930er Jahre verwendeten Frequenzen in der Größenordnung von 75 bis 200 MHz, bis dahin die Grenze der damals verwendeten Vakuumröhren. Das Deutsche waren technisch viel weiter mit ihren Freya- und WürzburgSysteme als die Briten, aber das Radarprogramm wurde dort - sicherlich zu Beginn des Krieges - weit weniger priorisiert als in Großbritannien. Chain Home war maßgeblich an der Kampf um England. Ihr Einsatz ermöglichte es, die wenigen englischen Flugzeuge effektiv und rechtzeitig an den richtigen Stellen einzusetzen.

Die bedeutendste Entwicklung in der Radartechnologie wurde im Geheimen in 1939, dann an der Universität von Birmingham im England durch Mark Oliphant und seine Gruppe die MikrowelleResonanz-Mikrowelle wurde perfektioniert. Mit dieser Röhre verfügte die Industrie über eine sehr leistungsstarke Komponente, die es ermöglichte, Radare mit Mikrowellenfrequenzen zu betreiben. Diese Mikrowelle wurde 1940 dem Bell Laboratory hinzugefügt[2] in Amerika angeboten. Dort wird ein Projekt unter der Leitung von Jim Fisk in Zusammenarbeit mit MIT, eine Radaranlage auf Basis dieser Mikrowelle zu entwickeln.

Ungefähr zur gleichen Zeit entwickelten sich die Brüder Russell und Sygurd Varian zum Universität in Stanford es klystron, beginnend mit dem Reflex Klystron für Anwendungen mit geringer LeistungOszillator von Radarempfängern.

Die Existenz des Magnetrons und des Reflexklystrons ermöglichte den Bau effektiver Radarsysteme mit Vakuumröhren, die Zweiter Weltkrieg wichtig, vor allem im Kampf gegen die Deutschen U-Boote 1943. Davor, besonders nachts, a schnüffeln U-Boot mit bloßem Auge kaum oder nicht sichtbar. Es war nun möglich, Radare in Flugzeuge einzubauen, so dass ein schnüffelndes U-Boot in relativ großer Entfernung erkannt werden konnte, mit oft fatalen Folgen für das U-Boot.

Die Entwicklung von Radarsystemen wurde nach dem Zweiten Weltkrieg fortgesetzt. Angeregt durch die Raumfahrt und der Kalter Krieg wurden die Hochfrequenz- und Halbleitertechnologien weiterentwickelt. Vom Reflex-Klystron über Zwischenkonstruktionen u.a. die Wanderfeldröhre (TWT) erfunden und entwickelt. Dies ist ein Hochfrequenzverstärker, der, wenn er von einem stabilen Oszillator angetrieben wird, einen Hochleistungssendeimpuls mit einer sehr genauen Frequenz liefert. Auch der vorionisiert Vakuumröhre, die als Sende-/Empfangsschalter fungierte, wurde durch eine ersetzt Wellenleitersystem, das Magic-T. Da die Anwendung eines TWT und die ihn umgebende Elektronik wesentlich teurer ist als ein Mikrowellenherd, werden heute noch Radare mit einem Magnetron als Sendeelement hergestellt. Anwendungen finden sich unter anderem in der Schifffahrt und in der Freizeitschifffahrt.

Darüber hinaus wurden Halbleiterbauelemente entwickelt, die das Klystron ersetzen könnten. Der Radarempfänger war Vakuumröhren gestrippt und in seiner Gesamtheit Transistor damit das produzierte Eigengeräusch (Rauschzahl) durch den Empfänger stark reduziert und damit die Empfangsqualität deutlich gesteigert.

Heutige Radarsysteme sind hochgradig computerisiert und in der Lage, Situationsübersichten auf Bildschirmen anzuzeigen, die den Pegel von FotoAnsatz. Dabei werden mehr elektronische Mittel verwendet, als nur auf einem Bildschirm auf das Echo eines Objekts zu schauen, obwohl das ganze Prinzip darauf beruht.

Radarentwicklung in den Niederlanden

Polygon-News von 1947. In Noordwijk wurde in Meeresnähe eine experimentelle Radarstation errichtet.
Polygon-News von 1951 über eine neue Radaranlage auf Schiphol.

Die Forscher J.L.W.C. von Weiler und S. Gratama, von dem Physikalisches Labor, desto später Nationale Verteidigungsorganisation (RVO-TNO), entwickelt um 1930 ein Funktelefon-Transceiver für militärische Zwecke. Dieser verwendete eine Wellenlänge von 1,40 Metern. Aufgrund seiner Richtwirkung war es auf große Entfernung nicht nachweisbar, so dass der Feind nicht mithören konnte. Es wurde festgestellt, dass die Verbindung durch fliegende Möwen gestört wurde und der Strahl von Flugzeugen reflektiert wurde.

Philips hatte in 1935 ein Mikrowellen-Senderöhre entwickelt, um kurze Wellen zu erzeugen. Dies brachte ein Funkverbindung zwischen Eindhoven und Breda, einer Entfernung von ca. 60 km. Die verwendete Wellenlänge betrug 15 cm. Auch hier wurde das Prinzip der Reflexion durch eine Metallplatte entdeckt. Um 1937 wurde Philips von der Königliche Marine versucht, eine funktionierende Radaranlage zu bauen. Dieser Versuch schlug fehl.

Von Weiler und Gratama konnten einen funktionierenden Prototyp bauen, der 1938 demonstriert wurde. Sie verwendeten ein pulsierendes System, bei dem sich Senden und Empfangen abwechselten. Der Wehrpflichtige Ingenieur Max Stahl reingekommen 1939 den Auftrag, die Produktion von zehn dieser Anlagen zu organisieren. In den Maitagen von 1940 vier Flugzeuge standen bereit. Als die Niederlande von den Nazis besetzt wurden, verließ Max Staal, darunter: J.L.W.C. von Weiler und Jules Schagen van Leeuwen, nach England. Radar war dort bekannt, aber es verwendete zwei Antennen, während die niederländische Installation nur eine Antenne benötigte. Angesichts der Größe der Antennen war dies eine ziemliche Verbesserung.

Nicht nur die Wissenschaftler, sondern auch zwei der Radaranlagen konnten nach England gebracht werden. Daraus entstand schließlich eine funktionierende Installation, die von Weiler und Staal an Bord des Zerstörers montierten. Isaac Sweers wurde installiert. Dieses Schiff war eines der wenigen nicht-britischen Schiffe mit Artillerieradar an Bord.

Prinzip

Radar-Prinzipdiagramm

Die Synchronisationseinheit oder Pulswiederholfrequenzeinheit (IHF-Einheit) dient der Synchronisation des Sende- und Empfangszyklus. Zu Beginn des Zyklus sendet das IHF-Gerät einen Impuls an den Sender und das Display. Einer zum Sender, um ihn kurz senden zu lassen, der andere, um die Zeitleiste oder Zeitbasis der Anzeige zu starten. Diese Zeitbasis wird in Metern, Kilometern oder Meilen kalibriert und ist repräsentativ für die Entfernung des zu empfangenden Echos. Die Position des Echoimpulses auf der Zeitachse ist ein Maß für die Entfernung zwischen Sender und Ziel.

Sobald der Sender in Betrieb ist, erkennt dies der Sende-/Empfangsschalter (S/O) und schaltet nahezu zeitlos in den Sendebetrieb. Die Hochfrequenzenergie (HF) wird über eine HF-Übertragungsleitung (Wellenleiter oder auf Englisch: Wellenleiter) zum Richtantenne gesteuert, der diese HF-Energie in a Elektromagnetische Welle und lenkt ihn in eine bestimmte Richtung (Radarstrahl). Nach dem Senden kehrt der Z/O-Schalter in die Empfangsposition zurück. Der Empfänger muss während des Sendepulses unbedingt von der Antenne getrennt werden, da die hohe Leistung des Senders ihn bei direkter Beaufschlagung mit dem Sendepuls sofort zerstören würde.

Objekte im Weg des Radarstrahls reflektieren die EM-Welle in alle Richtungen, auch zurück zur Antenne. Um nicht nur in eine Richtung suchen zu können, verwendet man oft eine rotierende Antenne, die sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Dadurch kann die Umgebung der Radaranlage um 360 Grad nach Objekten abgesucht (gescannt) werden.

Da sich eine elektromagnetische Welle mit konstanter Geschwindigkeit ausbreitet - die Lichtgeschwindigkeit - sich im Freien ausbreitet, kann aus der Zeitdifferenz zwischen Senden und Empfangen des Echos die Entfernung zum Objekt bestimmt werden. Die Zeitleiste führt diese Berechnung sozusagen aufgrund der kalibrierten Geschwindigkeit durch, mit der sie auf dem Bildschirm angezeigt wird. Wenn das Echo des Objekts den Empfänger erreicht, wird es als Impuls an den Bildschirm gesendet. In diesem Moment hat die Zeitbasis eine gewisse Distanz auf dem Bildschirm zurückgelegt und zeigt nun diesen Impuls an. Die Zeitbasis gibt nun die Entfernung des Echos von der Radarposition an. Die Position der Antenne zeigt dann an, in welcher Richtung sich das erfasste Objekt befindet. Dass die Antenne in der Zeit zwischen dem Senden des Pulses und dem Empfangen des Echos ein wenig gedreht wurde, ist irrelevant. Diese Drehung ist nämlich so klein, dass der aus dieser Drehung resultierende Positionsfehler im Allgemeinen vernachlässigbar klein ist.

Das Prinzip ist einfach, doch in der Praxis sind einige Schwierigkeiten zu überwinden. Einer der wichtigsten ist, dass das Echo nur einen sehr kleinen Bruchteil der von der Antenne gesendeten Leistung hat. Der Grund dafür ist, dass die über die Antenne übertragene Energie sowie die im Echo reflektierte Energie mit der vierten Potenz der Entfernung abnimmt. Es ist daher wichtig, Sender mit höchstmöglicher Sendeleistung, einer sehr stabilen Frequenz und einem extrem empfindlichen Empfänger mit einem sehr hohen Stärkung, die wenig besitzen Lärm produziert.

Darüber hinaus gibt es atmosphärische Bedingungen, die die emittierte EM-Welle negativ beeinflussen: Reflexion am Himmel Regenschauer und Wolken Teil der Energie, so dass Flugzeuge oder Schiffe in diesen Schauern oder Wolken auf dem Radar nicht sichtbar sind. Ebenfalls Nebel kann einen Teil der Energie reflektieren oder absorbieren, wodurch die Reichweite des Radars verringert wird. Luftschichten mit unterschiedlicher Temperatur reflektieren oder absorbieren die EM-Welle. Wenn Radar nicht in der Luft, sondern an Land oder auf dem Wasser erfasst wird, werden die Probleme noch größer: Jedes Objekt im Radarstrahl: Häuser, Bäume und – auf See – Wellen reflektiert einen Teil der Energie. Der Trick besteht dann darin, alle unerwünschten Echos zu entfernen (Unordnung) aus Filter und nur die Informationen auf dem Bildschirm anzeigen, an denen der Benutzer interessiert ist.

Die Radargleichung

Die mit einem Radar erreichbare maximale Entfernung hängt von einer Reihe von Eigenschaften sowohl des Senders als auch des Empfängers ab. Die Abhängigkeit von diesen Faktoren drückt sich im sogenannten Radarvergleich. Für ein Radar, bei dem ein und dieselbe Antenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen verwendet wird, lautet diese Gleichung:

Darin ist:

Aus dieser Gleichung ist klar, dass die erforderliche Leistung mit der vierten Potenz der Entfernung zunehmen muss (weil die Entfernung proportional zur Quadratwurzel der übertragenen Leistung ist). Mit anderen Worten, wenn Sie möchten, dass ein Radar doppelt so weit sieht, benötigen Sie 16-mal so viel Sendeleistung. Wenn Sie möchten, dass ein Radar dreimal so weit sieht, benötigen Sie die 81-fache Sendeleistung! Auffällig ist auch, dass die Größe bzw. Fläche surface σ des Objekts bestimmt die Größe der reflektierten Energie. Diese effektive Fläche des Objekts wird als bezeichnet Radarquerschnitt oder auf Englisch Radarquerschnitt (RCS).

Pulswiederholrate

Wie oben beschrieben, sind die Sendeleistung und die Empfängerempfindlichkeit wichtige Parameter zur Bestimmung der maximalen Reichweite, die ein Radar abdecken kann. Ein dritter wichtiger Parameter, der den maximalen Abstand bestimmt, ist die Pulswiederholfrequenz (Pulswiederholungsfrequenz oder PRF). Die PRF ist umgekehrt proportional zur Zeit zwischen zwei gesendeten Radarimpulsen. Ein Beispiel: wenn die Wiederholungsrate eines Radars 1000 . beträgt Hz ist, die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Radarimpulsen beträgt 1 Millisekunde. In dieser Millisekunde kann der Radarpuls, der sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, eine Strecke von 1 ms x 300.000 km/s = 300 km zurücklegen. Da der Puls zweimal die Detektionsstrecke zurücklegen muss (einmal von der Antenne zum Ziel und einmal vom Ziel zur Antenne zurück), beträgt die maximale Reichweite in diesem Fall 150 km.

Wann atmosphärisch Bedingungen, die es ermöglichen, über die durch die Wiederholrate bestimmte Entfernung hinaus zu sehen, kann der Empfänger Echos eines Radarimpulses wahrnehmen, die erst empfangen werden, nachdem der nächste Radarimpuls bereits ausgesendet wurde (zweite Spur). Dadurch erscheint ein tatsächlich weit entferntes Ziel (weiter als der gewünschte Ereignishorizont des Radars) sehr nahe. Dies kann verhindert werden, indem die Wiederholrate nicht vollständig konstant gehalten wird, sondern von Puls zu Puls leicht variiert. Infolgedessen haben Ziele, die innerhalb des Ereignishorizonts fallen, während jedes Sende- und Empfangszyklus eine konstante Echozeit relativ zum Sendeimpuls, während die Echos von Zielen, die außerhalb des Ereignishorizonts fallen, in einer leicht variierenden Entfernung gesehen werden (relativ zum zuletzt gesendeter Radarimpuls). ). Dadurch können diese letztgenannten Ziele recht einfach herausgefiltert werden. Dieser Vorgang ist unter einem englischen Namen bekannt als Staffelung.

Durch den Einsatz von Computern in modernen Radargeräten ist es auch möglich, eine (Pseudo-)Zufalls-Schnellwechsel-PRF zu verwenden. Durch Korrelationstechniken es ist möglich zu bestimmen, welcher Empfangspuls zu welchem ​​Sendepuls gehört, so dass die Entfernung noch eindeutig bestimmt werden kann. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass Störimpulse (zum Beispiel stauen) weniger nachteilig wirken.

Sendeimpuls

Der vom Radar ausgesendete Impuls besteht aus mehreren Sinus mit der (Grund-)Frequenz des jeweiligen Radars. Theoretisch sind die Amplitude und Frequenz dieser Sinus während dieses Pulses konstant. In der Praxis variieren diese jedoch etwas, beispielsweise aufgrund von Parasiten-, Einschalt- und Verschränkungseffekten. Bei modernen Radargeräten mit besseren Signalverarbeitungsfunktionen werden die Amplitude (Pulsform) und die Frequenz der Sinuskurven verändert (Pulskompression) zum Beispiel um den Abstand besser zu bestimmen und Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-Rausch) verbessern.

Dauerwelle (CW)

Der Sender sendet ein konstantes Signal aus und der Empfänger empfängt es auch kontinuierlich. Durch die Dopplerverschiebung kann das Radar die Geschwindigkeit des Ziels und durch Modulation des Sendesignals die Entfernung bestimmen.

Radarbildschirme

Radarschirm von a Wetterradar (Radar zur Ortung von Wolken und Niederschlag).

In den frühen Tagen des Radars benutzten die Leute einfach a Oszilloskop um das empfangene (und verstärkte) Signal anzuzeigen. Der große Nachteil dabei war, dass zwar die Entfernung von erkannten Objekten abgelesen werden konnte, aber nicht die Richtung. Dieser Nachteil wurde bald überwunden, indem das Oszilloskop so modifiziert wurde, dass die Elektronenstrahl nicht mehr von links nach rechts "geschrieben", sondern von der Bildschirmmitte nach außen. Die Schreibrichtung wurde 1:1 an die momentane Richtung der Antenne gekoppelt. Außerdem wurden Radarechos nicht mehr durch Modulation des Elektronenstrahls in Richtung, sondern in Intensität abgebildet. Je stärker das Echo, desto intensiver der Elektronenstrahl, also desto heller der Fleck (manchmal blip erwähnt) auf dem Bildschirm. Durch Drücken von a Phosphorverbindung mit langer Nachleuchtzeit zu verwenden (Nachglühen) blieb das Target noch einige Zeit sichtbar, nachdem der Elektronenstrahl es passiert hatte. Diese Form des Radarschirms funktioniert seit Jahrzehnten und wird immer noch für bestimmte Anwendungen verwendet (einschließlich Wetterradar) benutzt. Es ist auch die Form, die für die meisten Menschen gleichbedeutend mit einem Radarschirm ist. Diese Art von Radarbildschirm wird auch als Planpositionsanzeige oder PPI-Bildschirm bezeichnet.

Radarbildanflugkontrolle Zaventem

Mit dem Aufstieg von Computers Auch die Radarschirme änderten sich in den 1970er Jahren. Es wurden nun neben den bloßen Echos (sog. "Raw Video") auch synthetische Informationen (addierte, generierte Informationen) wie Kennzeichnungsschilder mit Geschwindigkeit der Objekte oder eine Karte der Luftraum oder der Atemwege zu zeigen. Dies geschah durch Zufallsscan-Anzeigen. Der Elektronenstrahl wird nicht direkt vom Signal des Radarempfängers gesteuert, sondern von einem Computer. Dadurch ist es möglich, den Elektronenstrahl auf Befehl an einen beliebigen Punkt auf dem Bildschirm zu bewegen und computergesteuert eine Bewegung ausführen zu lassen, die eine Linie mit einer bestimmten Form auf dem Bildschirm ergibt. Auf dem Bildschirm können beispielsweise Konturen von Objekten, Land oder Wasser, aber auch Text dargestellt werden. Bildschirme, in denen sowohl das rohe Video als auch synthetische Informationen angezeigt werden, werden auch als also bezeichnet gemischte Scan-Anzeigen.

In einigen Fällen waren (oder wurden) verschiedene Ebenen in den Random-Scan-Anzeigen Phosphor übereinander verwendet, wobei jedes in einer anderen Farbe leuchtet. Durch Variation der Intensität des Elektronenstrahls kann eine andere Leuchtstoffschicht auf den Bildschirm gestrahlt werden, was zu einer anderen Farbe auf dem Bildschirm führt. Die am häufigsten verwendeten Farben bei diesen Bildschirmtypen sind Grün, Gelb und Orange.

TFT-Bildschirm mit Bodenradarinformationen im Turm von Flughafen Schiphol

Heute in vielen Radarsystemen Rasterscan-Anzeigen benutzt. Dies sind in der Tat Computermonitore, obwohl sie normalerweise größer und höher sind Auflösung als bei normalen Computern. Somit erfolgt keine direkte Steuerung des Elektronenstrahls mehr durch den Radarempfänger, sondern alle Informationen werden vom Computer generiert. Raster-Scan-Displays haben den Vorteil, dass sie in der Regel nicht so groß und sperrig sind wie Random-Scan- oder Mixed-Scan-Displays, aber vor allem günstiger sind. Darüber hinaus können durch die Maskierungstechnik dieser Bildröhren viel mehr verschiedene Farben verwendet werden als das herkömmliche Grün-Gelb-Orange von Random-Scan-Displays.

Die neueste Entwicklung in diesem Bereich, parallel zur gleichen Entwicklung in der Computerwelt, ist die Ablösung des CRTBildschirme von tftBildschirme. Diese sind flacher, verbrauchen weniger Energie und haben ein stabileres Bild, weil es nicht mehr geht ScanTechnologie: alle Pixel werden gleichzeitig angesteuert.

Arten von Radaren

Eine Sekundärradarantenne, die oben auf einer Primärradarantenne montiert ist

Primär und sekundär

Das am häufigsten verwendete Radar ist das (Ziel-)Suchradar, das Luftraum auch als Suchradar bekannt. Suchradare sind in den meisten Fällen mechanisch rotierende Antennen. Bei den Streitkräften können dies auch stationäre Antennen (APAR) sein. Dabei wird ein Wellenleitersystem verwendet, bei dem mit Phasenänderungen pro Element sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Ebene ein bis zu 45° breiter Suchstrahl erhalten werden kann, so dass rundum 180° in jede beliebige Höhe abgesucht werden kann.

Suchradare lassen sich grob in Primärradare und Sekundärradare unterteilen.

Primärradare

Dies sind Radare, bei denen der Empfänger a Reflexion empfängt vom Objekt, dem Echo, einen Teil des gesendeten Signals.

Sekundärradare

Dies sind Radare, bei denen das empfangene Signal nicht Teil des gesendeten Signals ist, sondern ein von diesem Objekt gesendetes Signal. In diesen Fällen ist das Objekt beispielsweise ein Flugzeug, ein Schiff oder eine Boje. Sobald das Objekt von einem Sekundärradar ausgestrahlt wird, sendet es eine "Antwort" (Antworten oder flugtechnisch: kreischen) von. Diese Antwort enthält fast immer Informationen, einen vereinbarten Code, über dieses Objekt. Das Gerät, das auf diese Strahlung reagiert, heißt a Transponder. Das Radar fragt mit 1030 MHz ab und der Transponder antwortet mit 1090 MHz.

Sekundärradar befindet sich im Luftraumüberwachung in Form von sog Sekundäres Überwachungsradar (Sekundärüberwachungsradar), meist abgekürzt als SSR, und ist eine Weiterentwicklung des Militärs Identifizierung Freund oder Feind oder IFF-System. Sekundärradarsysteme werden oft mit Primärradarsystemen kombiniert. Flugzeuge die einen Transponder an Bord haben, werden dann von beiden Radarsystemen gesehen und der Fluglotse erhält automatisch die vom Transponder gesendeten Informationen am Spur (Echo) auf seinem Bildschirm. Flugzeuge, die keinen Transponder an Bord haben - meist nur kleine (Sport-)Flugzeuge, in der kommerziellen Luftfahrt sind Transponder obligatorisch - werden nur vom Primärradar gesehen, der Fluglotse muss dann per Funk und dann manuell Informationen vom Piloten anfordern geben Sie es in das Eingabesystem ein. Die Kombination von Primär- und Sekundärradar geht oft so weit, dass die Sekundärantenne auf der Primärantenne montiert wird. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Antennen immer in die gleiche Richtung zeigen, was die Kopplung der Daten der beiden Systeme (Korrelation) erleichtert. Außerdem muss auf diese Weise nur ein Radarmast oder eine Radarplattform und ein Antrieb gebaut werden, was natürlich kostengünstiger ist. Sekundärradare als eigenständiges System – also nicht mit einem Primärsystem kombiniert – kommen nur sporadisch vor. Auch wenn die Antenne unabhängig installiert ist – d. h. nicht auf einer Primärantenne montiert ist – werden die erfassten Ziele häufig mit den von einem Primärradar erfassten Zielen kombiniert. Damit soll verhindert werden, dass Ziele, die keinen oder einen nicht funktionierenden Transponder (absichtlich oder aufgrund eines Defekts) haben, vollständig verfehlt werden.

Die Streitkräfte innerhalb der NATO verfügen über ein eigenes Sekundärradarsystem, Friend or Enemy Identification (IVV); meist wird dafür der englische Begriff Identification Friend or Foe (IFF) verwendet. Das militärische System ist der Vorgänger des zivilen Luftfahrtsystems und weist eine Reihe von Ähnlichkeiten auf. Das Fluglotse auf einen Marineschiff oder auf dem Flugbetriebskontrollstation New Milligen kann auch die Informationen sehen, die sein Kollege hat Schiphol dieses zivilen Flugzeugs.

Ein Transponder in einer Boje auf See liefert als Antwort einen einfachen Code, der auf Seekarten vermerkt ist. Bei schlechtem Wetter wissen Sie, mit welcher Boje Sie es zu tun haben. Ein ziviles Flugzeug kann in der Antwort viele Informationen liefern: Höhe, Richtung und zum Beispiel – nicht unwichtig – ob das Flugzeug entführt wurde. Ein IFF-Transponder in den Streitkräften gibt heute eine Antwort, die stark codiert ist und alle 24 Stunden variiert. Stimmt das empfangene und dekodierte Signal des IFF-Transponders, weiß man, dass man es nicht mit einem möglichen Feind zu tun hat.

Das Erhalten eines Echos ist bei einem Sekundärradarsystem nicht wichtig. Ziel ist es, eine aktive Antwort vom Transponder zu erhalten. Das vom Radar ausgesendete Signal besteht nicht aus einem einzigen Impuls, sondern aus drei Impulsen, dem „Modus“. Der Abstand (in der Zeit) zwischen dem ersten und dritten Impuls ist ein Code, der angibt, welche Art von Informationen das Radar anfordert. Das Radar fragt in einem bestimmten Modus ab und der Transponder liefert als Antwort die angeforderten Informationen.

IFF-Modi:

  • 1: Militärische Nutzung.
  • 2: militärische Nutzung
  • 3/A: internationale Nutzung der Zivilluftfahrt
  • C: wie 3/A. Liefert Höheninformationen.
  • 4: Verschlüsselte militärische Nutzung

Der IFF-Code im Modus 1, 2, 3/a und C ist eine 21 s lange Antwort mit einem 24-Bit-Code.

Primäre Radarunterteilung

Primärradare lassen sich nach verschiedenen Kriterien weiter unterteilen, beispielsweise nach der/den verwendeten Technik(en) oder dem Einsatz von Antennen.

Standortsender relativ zum Empfänger

monostatisch

Sind Sender und Empfänger dicht beieinander, meist in einem Gerät untergebracht und arbeiten oft mit einer Antenne, spricht man von einem monostatisch Radarsystem.

bistatisch

Ist der Sender weit vom Empfänger entfernt, spricht man von a bistatisch oder multistatisch Radarsystem. Die Entfernung kann je nach Reichweite des Systems die halbe Entfernung betragen.

Passives Radar

Wird nicht ein spezieller mit dem Empfänger kooperierender Sender verwendet, sondern Sender wie (kommerzielle) Radio- oder Fernsehsender, spricht man von einem passiven Radarsystem.

Andere Unterteilungen

Unterteilung nach Übertragungstechnik

  • Pulsradar
  • Doppler-Radar
  • Frequenzmoduliertes Pulsradar oder „Chirped“-Radar
  • Kontinuierliches Radar.
  • Frequenzmoduliertes Dauerstrichradar

Unterteilung nach Antennentechnik

Aufschlüsselung nach Anwendung

  • Zielradare:
    • Militärradare durchsuchen feindliche Flugzeuge am Himmel
    • Flugsicherung in den oberen Luftschichten (unterwegs)
    • Anflug-/Höhenradar für Flughäfen
  • Oberflächenbewegungsradare:
    • Auf Flughäfen (Bewegungen von Flugzeugen und anderen Fahrzeugen am Boden)
    • Versandleitsysteme
    • Auf stark befahrenen Wasserstraßen und in Schlösser.
  • Zielverfolgungsradare (Feuerleitradare):
    Diese Anwendung ist hauptsächlich militärisch; in diesem Fall dreht sich die Antenne nicht, sondern ist Computer so gesteuert, dass es einem erkannten Ziel kontinuierlich folgt (und strahlt). Die Daten über das Ziel: Höhe, (radiale) Entfernung und Peilung werden von Computersystemen von Boden-Luft-Raketen oder Flak zum Zielen verwendet. Beispiele sind die HSA L4/5-Radar und der Fliegenfänger. Eine andere Art von Zielverfolgungsradar strahlt während der Zielverfolgung ein CW-Signal an das Ziel, das von diesem zurückreflektiert wird. Abgefeuerte Raketen können dann auf das reflektierte Signal hineinzoomen (homen) und sich selbst zum Ziel senden (Feuer und Vergessen). Es gibt auch Systeme, bei denen eine abgefeuerte Rakete selbst ein Radar an Bord hat, mit dem sie ihr Ziel verfolgt. Oft auch AMRAAM in diese Kategorie eingeordnet. Dies ist jedoch nicht ganz richtig, da die AMRAAM-raket het eerste deel van zijn weg naar het doel wordt geleid door informatie van het afvurende toestel. Pas in de tweede fase neemt de radar van de raket de besturing over.
  • Weerradars
    Deze radars worden gebruikt om wolkenformaties, luchtlagen, temperatuursverschillen en dergelijke mee in kaart te brengen. Bij deze toepassing worden vaak doppler-radars gebruikt.
  • Navigatieradars
    Dit zijn kleine radarsystemen aan boord van schepen of vliegtuigen, die gebruikt worden om obstakels te detecteren wanneer het zicht slecht is.
  • Terreinradars
    Worden gebruikt om (delen van) een terrein in kaart te brengen. Ze worden vaak gebruikt vanuit vliegtuigen of satellieten, de gebruikte radar is meestal een synthetic aperture radar.
  • Snelheidsmetingsradars
    Vaak gebruikt door de politie, maar ook in bijvoorbeeld de autosport.
  • Mortieropsporingsradars
    De landmacht heeft zogenoemde mortieropsporingsradars. Deze zeer kortegolfradars kunnen afgevuurde mortiergranaten volgen. Een in het radarsysteem geïntegreerde computer berekent uit de waargenomen baan van het projectiel vanaf welke positie die granaat werd afgevuurd.
  • Radarniveausensoren
    Pulsradarsensoren voor het bepalen van een afstand en inhoud van producten in tanks, opslagsilo's, waterlopen enz.

Bedrijven

Diverse radarantennes op het dak van Thales te Hengelo.

In Nederland zijn er drie bedrijven die radarsystemen leveren. Dat zijn de Hengelose vestiging van het internationale bedrijf Thales, het ApeldoornseHITT en het Katwijkse Christiaan Huygens Laboratorium Netherlands B.V. (CHL). Beide eerstgenoemde bedrijven zijn voortgekomen uit een ex-dochterbedrijf van Philips, namelijk Hollandse Signaal Apparaten (HSA). Thales Hengelo is de voortzetting van de militaire tak van HSA, terwijl HITT is voortgekomen uit de civiele tak. Nog steeds is Thales Hengelo voornamelijk actief op militair gebied, terwijl HITT voornamelijk civiele projecten doet. CHL richt zich op de civiele markt en werkt op aanvraag.

In België produceert Intersoft Electronics radarsystemen[3].

Zie ook

Externe links

Referenties

  1. ↑Vgl. http://www.ventnorradar.co.uk/CH.htm
  2. ↑Vgl. Jon Gertner, The Idea Factory. Bell Labs and the Great Age of American Innovation, New York: Penguin, 2012, pp. 65 e.v.
  3. ↑Product Range
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