Lernziele
- das Radarprinzip erklären und aus einer Echolaufzeit die Entfernung berechnen
- die Radargleichung und den Radarquerschnitt zur Abschätzung einer Reichweite nutzen
- Auflösung und Mehrdeutigkeit unterscheiden und das PRF-Dilemma begründen
- die gängigen Verfahren — Puls, CW, FMCW, Pulskompression, MTI/MTD, CFAR, Phased Array, SAR — voneinander abgrenzen
- Primär- und Sekundärradar gegenüberstellen und die Rolle von Mode S und ADS-B benennen
Worum es geht #
Ein Radar erzeugt seine Beleuchtung selbst. Genau das unterscheidet es von Kamera, Fernrohr und dem passiven Mithören eines Funkempfängers.
Jede Radarmessung beginnt mit einer Zeitmessung. Weil elektromagnetische Wellen den Weg zum Ziel und zurück legen, entspricht jeder Kilometer Entfernung einer Laufzeit von 6,67 µs. Aus dieser einen Beziehung folgt fast alles Weitere: die Zeitskala der Elektronik, die Grenzen der Eindeutigkeit und der Zusammenhang zwischen Impulsdauer und Auflösung.
- Entfernung aus der Laufzeit des Echos.
- Richtung aus der Blickrichtung der Antenne — mechanisch gedreht oder elektronisch geschwenkt.
- Geschwindigkeit aus der Doppler-Verschiebung des Echos.
- Eigenschaften des Ziels aus Stärke, Polarisation und Zeitverlauf der Rückstreuung.
Die drei Unterkapitel #
Aufeinander aufbauend zu lesen, einzeln aber verständlich.
- Radar-Grundlagen
- Laufzeit und Entfernung, Radargleichung, Rückstreuquerschnitt, Auflösung und Mehrdeutigkeit sowie die Radarbänder. Themen: Radargleichung · RCS · Rückstreuquerschnitt · Laufzeit
- Radarverfahren
- Puls und Dauerstrich, Doppler mit MTI und MTD, FMCW, Pulskompression, CFAR, Phased Array, SAR und bistatische Systeme. Themen: Doppler · MTI · MTD · Blindgeschwindigkeit
- Sekundärradar
- Abfrage auf 1030 MHz, Antwort auf 1090 MHz: Modus A und C, Modus S mit 24-Bit-Adresse, ADS-B und TCAS. Themen: Sekundärradar · SSR · Transponder · Squawk
Selbst rechnen und ausprobieren #
Zu jedem Abschnitt gehört ein Regler oder ein Rechner.
- Radar-Reichweitenrechner — Radargleichung mit Sendeleistung, Gewinn, Frequenz, RCS und Empfindlichkeit, dazu Doppler, Auflösung und Eindeutigkeit.
- Impuls, Laufzeit und Eindeutigkeit sowie Radarquerschnitt im Vergleich im Grundlagenteil.
- Doppler-Verschiebung, Blindgeschwindigkeiten und FMCW-Rampe im Verfahrensteil.
- Abfrage und Antwort des Sekundärradars mit Squawk-Eingabe.
Quellen
- M. I. Skolnik, Introduction to Radar Systems, 3. Aufl., McGraw-Hill 2001.
- IEEE Std 521-2002, Standard Letter Designations for Radar-Frequency Bands.
- ICAO Annex 10, Aeronautical Telecommunications, Vol. IV.