www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Physikalische Grundlagen des Radarprinzips

Sendeenergie
reflektierte Energie

Bild 1: Radarprinzip

Sendeenergie
reflektierte Energie

Bild 1: Radarprinzip

Sendeenergie
reflektierte Energie

Bild 1: Radarprinzip

Physikalische Grundlagen des Radarprinzips

Das Arbeitsprinzip der Radargeräte ist einfach zu verstehen, obwohl die theoretischen Grundlagen recht komplex sind. Trotzdem ist auch das Verständnis der Theorie eine Grundlage dafür, Radargeräte effektiv zu nutzen und zu bedienen. Der Aufbau und die Bedienung eines Radargerätes berühren viele technische Disziplinen angefangen vom Bauingenieurwesen, über Mechanik und Elektroinstallation bis zur Hochfrequenztechnik und Datenverarbeitungssystemen. Beginnend mit der Physik haben einige Naturgesetze hier eine besondere grundlegende Bedeutung.

Für die Arbeit eines jeden Radargerätes wirken drei grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten:

  1. Die Reflexion elektromagnetischer Wellen.
    Wenn diese Wellen auf einen elektrisch leitenden Körper treffen, werden sie reflektiert. Wird die reflektierte Welle am Ursprungsort (als „Echo”) wieder registriert, ist das ein Beweis dafür, dass sich in Ausbreitungsrichtung ein Hindernis befindet.
     
  2. Die konstante Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen.
    Die elektromagnetischen Wellen breiten sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit aus. Ob hier mit der Geschwindigkeit 3·108 m/s oder mit 300 000 km/s gerechnet, oder ob die Lichtgeschwindigkeit sehr genau mit 299 792 458 m/s angegeben wird, ist eigentlich egal, man sollte nur immer die gleiche Größe benutzen.
    Durch diese konstante Ausbreitungsgeschwindigkeit lässt sich die Entfernung von reflektierenden Objekten (Flugzeugen, Schiffen, Fahrzeugen) durch Messung der Laufzeit der Impulse exakt bestimmen.
     
  3. Die geradlinige Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen.
    Bei der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen im Frequenzbereich der Radargeräte geht man von einer geradlinigen Ausbreitung aus.
    Durch spezielle Antennen können die elektromagnetischen Wellen in eine bestimmte Richtung gebündelt werden. Somit ist es möglich, die Winkelkoordinaten (Seitenwinkel und Höhenwinkel) zu bestimmen.
     

Durch die konsequente Nutzung aller drei Gesetzmäßigkeiten kann man mit Hilfe eines Radargerätes die Entfernung, Richtung und Höhe eines Zieles feststellen.

Man spricht bei der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen von quasioptischen Eigenschaften.
Natürlich gibt es auch hier Effekte, die von der Optik bekannt sind, wie Beugung, Brechung und Reflexion. Davon haben aber die Beugung und Brechung nur untergeordnete Bedeutung.