www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Zeitbilanz eines Impulsradars

Aus der Beleuchtungszeit und der Trefferzahl, der Impulsfolgefrequenz sowie der notwendigen Dauer der Empfangszeit für eine maximale eindeutige Messentfernung ergeben sich Konsequenzen für die Zeitbilanz (oder das Zeitbudget) eines Impulsradars. In der Folge ist auch das Auflösungsvermögen sowie diverse Blindgeschwindigkeiten von den Taktfrequenzen abhängig. Bei einem klassischen Radar (ohne Monopulstechnologie) welches als ATC-Radar eingesetzt ist, beträgt die geforderte Datenerneuerungsrate weniger als 5 Sekunden. Damit wird die maximal mögliche Empfangszeit und somit die theoretische Reichweite des Radars begrenzt:

Antennenumlaufzeit
Beleuchtungszeit
Trefferzahl
Impulsperiode
maximal mögliche
Empfangszeit

Bild 1: Zeitbilanz eines Radargerätes

Antennenumlaufzeit
Beleuchtungszeit
Trefferzahl
Impulsperiode
maximal mögliche
Empfangszeit


Bild 1: Zeitbilanz eines Radargerätes

Antennenumlaufzeit
Beleuchtungszeit
Trefferzahl
Impulsperiode
maximal mögliche
Empfangszeit


Bild 1: Zeitbilanz eines Radargerätes

Da die Radarsignalverarbeitung und Darstellung noch in Echtzeit (oder mit nur geringer, aber konstanter Verzögerung) stattfindet, ist die Datenerneuerungsrate annähernd gleich der Antennenumlaufzeit. Die Antenne des Radargerätes muss sich also mit mindestens 12 Umdrehungen pro Minute drehen, um nach 5 Sekunden wieder in den gleichen Seitenwinkel zu zeigen und so die Zielposition neu zu messen.

Die Beleuchtungszeit ist abhängig von der Strahlbreite (Öffnungswinkel) der Antenne. Beträgt diese zum Beispiel bei einer guten Parabolantenne 1,6°, dann wird der Vollkreis in 360°/1,6° = 225 verschiedene Winkel geteilt, in denen die Antenne 5 s / 225 = 22,22 ms verweilt.

Radargeräte benötigen meist eine bestimmte Trefferanzahl, um durch eine sogenannte Impulsbeaufschlagung (Pulsintegration) die sehr schwachen Echos von Zielen von den Störsignalen oder vom thermischen Rauschen zu unterscheiden und eine korrekte Seitenwinkelmessung durchzuführen. Wenn die für die Signalverarbeitung notwendige Trefferanzahl zum Beispiel 20 beträgt, dann bleibt für eine Impulsperiode nur die maximal mögliche Zeit 1,11ms übrig. Durch notwendige Schaltungsmaßnahmen, zum Beispiel eine sich ständig ändernde Periodendauer (staggered PRT) zur Störunterdrückung sind davon nur 0,8 ms für eine Empfangszeit nutzbar. In dieser Empfangszeit überbrücken die elektromagnetischen Wellen eine maximale Entfernung von 120 km, das entspricht etwa 65 nautischen Meilen.

Die maximale Reichweite ist also abhängig vom Zeitbudget, welches dem Radar für die Messungen zur Verfügung steht. Von diesem Radar eine höhere Reichweite oder gar eine zusätzliche Höhenwinkelmessung zu verlangen, ist ohne revolutionierende Änderungen in der Signalverarbeitung (siehe Monopulsverfahren oder Digital Beamforming) einfach utopisch. Selbst geringe Änderungen von der notwendigen Trefferzahl als mögliche Reserve zur Verlängerung der Empfangszeit haben dann negative Auswirkungen auf die Entdeckungswahrscheinlichkeit des Radars.