Techniklexikon

Radar

Funktechnisches Verfahren zur Ortung (Ortsbestimmung nach Richtung, Entfernung und (in der Luft- und Raumfahrt) Höhe) (Navigation) von Gegenständen. R. ist ein Kunstwort, gebildet aus Radio Detection and Ranging. Das R. prinzip beruht auf dem Echo elektromagnetischer (Elektromagnetische Strahlung) Wellen, die von einer Station ausgestrahlt, von Gegenständen reflektiert und über die Antenne des Senders wieder empfangen werden. Aus der Laufzeit der Signale und der momentanen Stellung der bewegten Sende-/Empfangsantenne werden Entfernung und Richtung des reflektierenden Objekts, z. B. eines Flugzeugs, bestimmt. Luft- und RaumfahrttechnikElektrodynamik und Elektrotechnik, Radio Detection and Ranging, Verfahren zur Entdeckung und Positionsbestimmung von festen und bewegten Objekten mit Hilfe elektromagnetischer Wellen.

Das Radar arbeitet nach dem Prinzip eines Echolots: Der Radarsender strahlt elektromagnetische Wellen im mm- bis m-Bereich aus, deren Reflexionen ausgewertet werden. Der Ort eines vom Radar erfassten Objekts wird aus der Laufzeit und der Richtung des Echos bestimmt; unter Ausnutzung des Doppler-Effektes kann die Relativgeschwindigkeit zwischen Radargerät und Zielobjekt berechnet werden. Gegenüber optischen oder akustischen Ortungsverfahren besteht der Vorteil der Radartechnik im hohen Durchdringungsvermögen der Funkwellen und ihrer grösseren Reichweite.

Beim Impulsradar (siehe Abb. 1) werden die Funkwellen in Form kurzer Impulse (0,05-1ms) abgestrahlt. Die Vorteile dieses Betriebsregimes sind neben einer Energieersparnis die einfache Bestimmung der Laufzeit der Impulse und die Möglichkeit der Doppelnutzung der Radarantenne zum Senden und Empfangen. Die im Muttergenerator erzeugten Impulse werden gleichzeitig über den Modulator an den Sender und als Steuerimpuls an das Sichtgerät (bzw. die Auswerteelektronik) gegeben. Der Duplexer (Sende-Empfangs-Weiche) verhindert ein Übersprechen der Suchimpulse auf den Empfänger. Wird als Sichtgerät eine Elektronenstrahlröhre verwendet, so steuert der Muttergenerator die Zeitablenkung und der im Empfänger aufbereitete Echoimpuls die Vertikalablenkung oder die Intensität des Elektronenstrahls. Auf dem Bildschirm erscheint ein Zacken oder Leuchtfleck, dessen Lage durch die Laufzeit des Impulses bestimmt ist und somit der Entfernung zum reflektierenden Objektes entspricht.

Beim Dauerstrichradar (CW-Radar, Continuous-Wave-Radar) wird kontinuierlich gesendet, ein durch Modulation der Trägerfrequenz aufgeprägtes Signal gestattet die Laufzeitbestimmung.

Beim SLR-Radar (side looking radar) mit realer Apertur wird die Bildszene seitwärts blickend quer zur Flugrichtung streifenweise durch das von einer Antenne ausgestrahlte Radarsignal beleuchtet. Die unterschiedlichen Laufzeiten der vom Bodenprofil zurückgeworfenen Radarechos werden dabei auf elektronischem Wege zu einem Echobild der überflogenen Landschaft aufgebaut. Beim SAR-Radar (synthetic aperture radar) werden Richtstrahlen mit weitem Öffnungswinkel verwendet, wodurch der in der Flugbahn bewegte Sensor vom gleichen Objekt eine Vielzahl von Echos empfängt, und zwar solange, wie das Objekt vom Richtstrahl überstrichen wird. Amplitude und Phase der vom Objekt reflektierten Signale werden in dieser Zeit elektronisch gespeichert. Die während dieser Zeit zurückgelegte Flugstrecke entspricht der synthetischen Apertur des Aufnahmesystems. Im Gegensatz zum eben beschriebenen Primär-Radar sendet beim Sekundär-Radar ein im Zielobjekt befindlicher Sender als Reaktion auf die Suchsignale eine eigene Kennung. Somit ist eine Identifizierung des erfassten Objektes möglich.

Neben der militärischen Nutzung kommt die Radar-Technik für viele zivile Aufgaben wie Flugsicherung und Navigation, Überwachung des Luft- und erdnahen Weltraums oder als Wetter- und Verkehrsradar (Radarfalle) zum Einsatz, häufig als integraler Bestandteil eines umfassenderen Informationssystems.

Radar 1: Prinzipieller Aufbau eines Impulsradargerätes.

Radar 2: Grundsätzliche Anordnungen von Radaranlagen: a) Primärradar, b) Primärradar in bistatischer Anordnung, c) Sekundärradar.