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Radartechnik für Hawkies

1. RADAR

Die Bezeichnung Radar stammt aus dem Englischen und ist die Abkürzung für
Radio
Detecting
And
Ranging

Der Begriff Radar wurde 1941 von der Marine der USA geprägt. Die Entdeckung der Radartechnik kann jedoch nicht einer einzelnen Person zugeschrieben werden. Man muss sie als eine Anhäufung vieler Entwicklungen/Verfeinerungen ansehen, an denen Wissenschaftler vieler Nationen beteiligt waren.

1865 Der englische Physiker James Clark Maxwell stellt seine elektromagnetische Lichttheorie auf. (Theoretische Beschreibung der elektromagnetischen Wellen und ihrer Ausbreitung)

1887 Heinrich, Rudolf Hertz (deutscher Physiker) entdeckt die elektromagnetischen Wellen und weist die Maxwell'sche Lichttheorie nach.

1904 Der deutsche Hochfrequenztechniker Christian Hülsmeyer erfindet das "Telemobiloskop" zur Verkehrsüberwachung auf dem Wasser. Er misst die Laufzeit elektromagnetischer Wellen von einem Sender zu einem Metallgegenstand (Schiff) und zurück. Mit diesem ersten Radarversuch wurde die Berechnung der Entfernung möglich.

1921 Erfindung des Magnetrons als leistungsfähige Senderöhre durch Albert Wallace Hull.

1931 Erstmals wird ein Schiff mit Radar ausgerüstet. Als Sende- und Empfangsantennen werden Parabolantennen mit Hornstrahlern eingesetzt.

1936 Entwicklung des Klystrons durch Metcalf und Hahn. (Einsatz als Verstärker und Oszillator) Erstmals taucht der Begriff Radar bei einem Gerät des frnzösischen Passagierschifffs "Normandie" zur Eisbergerkennung auf.

1940 Verschiedene Radaranlagen in Deutschland, Frankreich, USA und Japan Die Entwicklung wird durch den 2. Weltkrieg forciert.

Ein Radar ist ein Ortungssystem.

Es dient zur:

  • Erfassung
  • Ortsbestimmung
  • und Feststellung der Bewegungsermittlung von Zielen


mehr zum Thema Geschichte der Radarentwicklung unter:
Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Radar
und Radargrundlagen

2. Das Radarprinzip

Obwohl die Entwicklung der Radartechnik zu Kriegszwecken erst ca. 40-60 Jahre zurückliegt, waren die allgemeinen Grundsätze schon lange bekannt und wurden auch angewendet.

Elektromagnetische Wellen hoher Frequenz werden gebündelt abgestrahlt. Aufgrund der Reflexion an leitenden Hindernissen gelangen reflektierte Wellen zurück zum Sender.

Ein Radargerät ist ein Ortungssystem, das mit sehr kurzen elektrischen Wellen (Dezimeter-, Millimeterwellen) arbeitet und der Erfassung, Ortsbestimmung und Feststellung des Bewegungszustandes von Zielen dient. In einem radargerät muss also ein Sender und ein Empfänger vorhanden sein.

Informationsverlauf der Radarinformation

Sender
Sendeantenne - gerichtete Abstrahlung in den Raum
Ziel - Welle wird reflektiert, Ziel wirkt als Störfaktor
Empfangsantenne - ein Teil der abgestrahlten Energie gelangt zurück

Empfänger
Videoverarbeitung
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Aufgabe des Senders:
- leistungsstarke HF erzeugen
- gebündelte Abstrahlung

Aufgabe des Empfängers:
- reflektierte Energie aus einer bestimmten Richtung empfangen
- Auswertung
- Gewinnung von Zielinformationen

3. Einteilung der Radargeräte

Je nach Art der gewünschten Information über die Ziele müssen die verschiedenen Radrgeräte bestimmte Eigenschaften aufweisen. Anhand dieser Eigenschaften werden sie eingeteilt in:

---Grafik----

3.1 Primärradargeräte

Primär-Radargeräte senden hochfrequente Signale aus, die an Zielen reflektiert werden. Die entstehenden Echos werden empfangen und ausgewertet. Eine Unterteilung der Primär-Radargeräte erfolgt in Pulsradar- und CW-Radargeräte (CW - continuous - Dauerstrich).

3.1.1 Pulsradargeräte

Pulsradargeräte senden ein impulsförmiges, hochfrequentes Sendesignal aus. Danach folgt eine längere Pause, in der die Echos empfangen werden können. Aus Antennenstellung und Laufzeit des Signals können Entfernung, Richtung und ggf. Höhe des Ziels bestimmt werden.

Signaldarstellung eines Puls-Radargerätes

Wichtige Kenngrößen:
PRT - pulse repetition time, Pulswiederholzeit (Periodendauer)
PW - pulse width, Pulsweite (Pulsdauer)

PRF - pulse repetition frequency (Pulswiederholfrequenz) in Hertz

Anwendungen des Puls-Radars:
- Rundsuchgerät auf Flugplätzen zur Kontrolle
- Bordgerät in Schiffen und Flugzeugen zur Navigation
- Feuerleitgerät bei FlaRak-Verbänden
- Landeanfluggeräte auf Flugplätzen
- Luftraumüberwachung im milit. Bereich
- Wetterradargerät
- Entfernungsmesser in der Astronomie

Impulsradargeräte:

  • senden hochfrequente Sendesignale aus
  • danach folgt eine längere Pause, die als Empfangszeit bezeichnet wird, in der Echos empfangen werden können
  • Impulsradargeräte senden und empfangen abwechselnd

 

Waffensystem HAWKIm WaSys HAWK ist das das PAR
PAR
Vorteile:
  • hohe Spitzenleistung
  • eine Antenne
  • einfache Entfernungsermittlung

Nachteile:
  • Festzeichen
  • Totzone
  • Sende- und Empfangsweiche

 

3.1.2 CW-Radargeräte - Dauerstrichradargeräte

  • Dauerstrichradargeräte auch CW-Radargeräte genannt, strahlen ununterbrochen ein Sendesignal ab
  • auch das Empfangssignal wird ständig aufgenommen und weiterverarbeitet
  • es wird gleichzeitig gesendet und empfangen


Im gegensatz zu Puls-Radargeräten senden CW-Radargeräte ein ununterbrochenes Sendesignal ab. Dabei wird unterteilt in:
a) Unmodulierte CW-Radargeräte
Sie dienen der Geschwindigkeitsermittlung unter Zuhilfenahme des Dopplerprinzips. (Polizeigeräte)

b) Modulierte CW-Radargeräte
Sie werden in Flugzeugen zur Höhenermittlung eingesetzt.

 

Waffensystem HAWKIm WaSys HAWK ist das das CWAR und der HPIR

 
Vorteile:
  • gleichzeitig senden und empfangen
  • Geschwindigkeitsermittlung
  • kein Umschalten
Nachteile:
  • zwei Antennen
  • geringe Spitzenleistung


Doppler-Prinzip:
Das Doppler-Prinzip gestattet es Geschwindigkeiten von Zielen zu messen oder bewegte Ziele von feststehenden Objekten zu unterscheiden. Bewegt sich eine Schallquelle (z.B. Auto) auf einen stehenden Beobachter zu, so erscheint der Ton, den der Beobachter hört, höher als der Ton der von der Schallquelle tatsächlich abgegeben wird. Bewegt sich die Schallquelle vom Beobachter weg, so kehrt sich der Effekt um. Der Ton, den der Beobachter nun hört, erscheint niedriger als von der Schallquelle erzeugte Ton. Eine Elektromagnetische Welle verhält sich in diesem Zusammenhang genauso wie eine akustische Welle. Ein Radarziel welches ein Radarsignal reflektiert, wirkt in diesem Moment wie eine Schallwelle. Bewegt sich dieses auf das Radargerät zu, enstehen Frequenzverschiebungen die von der Geschwindigkeit des Zieles abhängig sind. Nähert sich ein Ziel dem Radargerät wird die Frequenz größer. Bewegt sich dieses Ziel vom Radargerät weg, so entstehen auch hier Frequenzverschiebungen, die Frequenz wird jedoch kleiner.

3.1.3 Sekundärradargeräte:

  • arbeiten nicht mit passiven, refelektirenden Zielen, sondern das Ziel selbst wird aktiv sein
  • ein besonderes Sendesignal wird erzeugt (Abfragesugnal)
  • trifft das signal auf ein Ziel, dass mi einem Transponder ausgestattet ist, so wird das Abfragesignal vom Transponder empfangen und ausgewertet
  • das Ergebnis der Auswertung bestimmt die Form eines Antwortsignals, welches der Transponder zum Radargerät zurückstrahlt
  • dort wird das Antwortsignal ausgewertet
  • Frage - Antwortspiel zwischen Radargerät und Transponder
  • wobei der Transponder eine andere Frequenz abstrahlt wie das Radargerät



Im Gegensatz zur Primärradartechnik, die mit reflektierten Echos arbeitet, nutzt die Sekundartechnik aktiv vom Ziel abgestrahlte Antwortsignale. Diese Antwortsignale werden vom Ziel, z.B. Flugzeug, Panzer, Schiff etc. mit Hilfe eines Senders (Transponder) nach Empfang einer Abfrage abgestrahlt. Mittels eines Codierers kann die Antwort verschlüsselte Informationen beinhalten. Dieses Radarverfahren erlaubt also neben Ortung nach Richtung und Entfernung auch eine Informationsübertragung.

Voraussetzung:
- eingeschalteter Transponder
- richtige Kennung

Beispiel:
IFF - Identification Friend Foe (Freund Feind Kennung)
SIF - Selective Identification Feature (Selektive Indentifikation)

Sekundärradargeräte werden häufig in Verbindung mit Pulsradargeräten eingesetzt.

 

Waffensystem HAWKIm WaSys HAWK ist das IFF ein Sekundärradargerät
IFF
Vorteile:
  • mit geringer Leistung große Entfernungen überbrücken
  • Informationsaustausch zwischen Radargerät und Transponder

 

1.3 Radarferquenzen

Der Radarfrequenzbereich reicht von ca. 30MHz bis 300 GHz. Die derzeit genutzten Frequenzen liegen im Bereich zwischen 1 GHz und 100 GHz. Zwecks militärischer Geheimhaltung wurde schon früh in der Entwicklungsphase des Radars begonnen, die spezifischen Radarbänder mit einem einfachen Buchstabencode zu belegen.

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Kommentar von Erich Wagner | 31.08.2013

An den Administrator dieser Seite, kann mir jemand sagen warum die Seite "Bofors" nicht mehr zugänglich ist? Sie weckte so viel Erinnerungen. Zuletzt hat der eine oder andere Kamerad noch einen Kommentar auf der Seite abgegeben. Man hatte auch schon Erinnerungen ausgetausch z.B.der Absturz der Fiat 91 in Brockzetel usw. Es wäre schön, wenn das weitergeführt werden könnte.
Es grüßt Erich Wagner