www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Impulsfolgefrequenz

Sendezeit τ
Sendeimpuls
Kontrollimpulse
Echosignal
Empfangszeit
Totzeit
Impulsfolgeperiode (PRT)

Bild 1: Zeitablauf eines Pulsradargerätes

Sendezeit τ
Sendeimpuls
Kontrollimpulse
Echosignal
Empfangszeit
Totzeit
Impulsfolgeperiode (PRT)

Bild 1: Zeitablauf eines Pulsradargerätes

Sendezeit τ
Sendeimpuls
Kontrollimpulse
Echosignal
Empfangszeit
Totzeit
Impulsfolgeperiode (PRT)

Bild 1: Zeitablauf eines Pulsradargerätes

Was ist die Impulsfolgefrequenz im Radar?

Impulsfolgefrequenz

Die Impulsfolgefrequenz (engl.: Pulse Repetition Frequency PRF) eines Radargerätes ist die Anzahl der gesendeten Impulse pro Sekunde.

Das Radargerät sendet einen kurzen hochfrequenten Impuls mit der Sendeimpulsdauer τ und wartet zwischen den Sendeimpulsen auf die Echosignale. Die Zeit vom Beginn des einen Sendeimpulses bis zum Beginn des nächsten Sendeimpulses wird Impulsfolgeperiode (engl.: Pulse Repetition Time PRT oder auch Pulse Repetition Period PRP) genannt und ist der Kehrwert der Impulsfolgefrequenz:

PRT = 1 (1)

PRF
Empfangszeit

Die Zeit zwischen den Sendeimpulsen ist allgemein die Empfangszeit. Diese ist immer kleiner als die Differenz zwischen der Impulsfolgeperiode und der Sendezeit und wird manchmal zusätzlich begrenzt durch eine sogenannte Totzeit in der kurz vor dem nächsten Sendeimpuls der Empfänger schon abgeschaltet wird.

Bei manchen Radargeräten liegt zwischen dem Sendeimpuls und der Empfangszeit noch eine kurze Erholzeit der Sende- /Empfangsweiche (Duplexer). Diese entsteht, wenn die Sende- /Empfangsweiche den Empfänger wegen einer zu hohen Sendeleistung abschalten muss. Bei nur sehr geringer Sendeleistung kann jedoch schon während des Sendeimpulses auch empfangen werden. Die Empfangszeit schließt in diesem Fall die Sendezeit mit ein.

nächster Burst
Burst
(aus hier
 4 PRTs)
gemeinsame Totzeit

Bild 2: Burstmode eines Pulsradargerätes

nächster Burst
Burst
(aus hier
 4 PRTs)
gemeinsame Totzeit

Bild 2: Burstmode eines Pulsradargerätes

Totzeit

Wenn die Empfangszeit vor dem nächsten Sendeimpuls endet, so entsteht eine Totzeit. Allgemein werden bei modernen Radargeräten in der Totzeit Systemtests durchgeführt. Radargeräte, die eine Phased Array Antenne verwenden, benötigen dringend eine solche Totzeit. Denn innerhalb dieser Zeit müssen die Phasenschieber der Antenne für die nächste Ausrichtung des Antennendiagramms umprogrammiert werden. Das kann bis zu 200 µs dauern, weshalb dann die Totzeit gegenüber der Empfangszeit schon recht große Werte annimmt.

In dieser Totzeit ist der Empfänger bereits abgeschaltet weil die Antenne während des Umprogrammierens keine Empfangssignale mehr liefern kann. Da in dieser Zeit keine realen Daten verarbeitet werden können, wird diese Zeit genutzt, um interne Testläufe in der Technik durchzuführen um die Einsatzbereitschaft bestimmter elektronischer Schaltungen zu überprüfen und gegebenenfalls zu justieren. Dazu werden Signale mit bekannter Größe generiert, in den Empfangsweg eingespeist und deren Verarbeitung in den einzelnen Baugruppen überwacht. Der Videoprozessor schaltet diese Impulse allerdings ab, so dass sie nicht auf dem Bildschirm erscheinen. Im Ergebnis der Tests können die Baugruppen automatisch umkonfiguriert und eine konkrete Fehlermeldung geschrieben werden.

nächster Burst
Burst
(aus hier
 4 PRTs)
gemeinsame Totzeit

Bild 2: Burstmode eines Pulsradargerätes

Burst-Mode

Die Verteilung der Totzeit muss nicht unbedingt gleichmäßig erfolgen. Es können auch mehrere Sendeimpulse in kurzer Folge hintereinander ausgesendet werden. Wenn zum Beispiel mehrere Impulsperioden in die gleiche Abstrahlrichtung zeigen wie es für eine Zwischenperiodenkompensation zur Festzielunterdrückung notwendig ist, dann kann die Totzeit sehr viel kürzer sein. Neben dem Vorteil einer Zeitersparnis ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich interne Radarparameter ungewollt ändern könnten, sehr viel geringer. Gleichzeitig verändert sich in diesem kurzen Zeitraum die Impulsfolgefrequenz: sie ist höher als der Durchschnitt. Je höher die Impulsfolgefrequenz, desto größer ist auch der eindeutige Messbereich für die Geschwindigkeit (siehe Dopplerdilemma).

Der Burst-mode wird meist bei didaktischen Radargeräten angewendet. Diese benötigen für die extrem kurzen Entfernungen innerhalb eines Schulungsraumes keine große Empfangszeit. Dafür benötigen sie sehr viel mehr Totzeit, um die Daten der Echosignale über eine relativ schmalbandige serielle Leitung zum Rechner zu übertragen. Sie senden zum Beispiel nur 10 Impulse pro Sekunde aus, das entspricht einer durchschnittlichen Impulsfolgefrequenz von 10 Hz. Diese 10 Impulse werden jedoch innerhalb von 200 µs gesendet. Für die Berechnung einer eindeutigen Dopplerfrequenz entspricht das einer Impulsfolgefrequenz von 50 kHz. Danach ist fast eine ganze Sekunde lang die gemeinsame Totzeit. In dieser Zeit werden die Daten über das USB-Kabel mit einer Geschwindigkeit von bis zu 280 MBit/s übertragen.