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Entwicklungstool für ein CW-Radar, das ST100 Starterkit

Bild 1: Hauptplatine des Starterkits

X1 X2 X3 X4 X5 X6 Sel PCM2904 5V DC/DC Mux Mux 4opv 2opv conv q1

Bild 1: Hauptplatine des Starterkits, siehe Produktinformation

Das ST100 Starterkit ist ein Laborsystem für ein vollständiges Dauerstrichradar (CW) und besteht aus der Hauptplatine mit einer USB-1 Schnittstelle zu einem Computer, einem einfachen K-Band Transceiver (K-LA1) in Form einer aktiven Antenne sowie der Software für die Auswertung der empfangenen Signale. Anbieter des Tools ist die RFbeam Microwave GmbH mit Sitz in der Schweiz. Das ST100 Starterkit ist für die Erarbeitung eigener Erfahrungen auf dem Gebiet des Doppler-Radars bestens geeignet und kann optional durch zusätzlich angebotene Transceiver in seiner Anwendung modifiziert werden.

Da die zu erwartenden Dopplerfrequenzen im Bereich bis maximal 16 kHz liegen (entspricht einer Radialgeschwindigkeit von 360 km/h), besteht der Kern der Hauptplatine aus einem für die Akustik entwickelten Stereoprozessor. Dieser ist mit zwei integrierten rauscharmen Analog/Digital Umsetzern ausgestattet, die ein digitales Ausgangssignal mit einer Auflösung von 16-Bit über die USB-1 Schnittstelle an den Computer übertragen. Die zwei unabhängigen Kanäle erlauben eine Auswertung von Amplitude und Phasenlage, indem ein Transceiver mit synchronem Detektor und I&Q– Ausgängen angeschlossen werden kann.

Bild 2: Verschiedene Transceiver: 1. K–LC1a, 2. K–LC3 und 3. K–MC1

Bild 2: Verschiedene Transceiver mit unterschiedlich stark ausgeprägter Strahlbreite in vertikaler Ebene:

  1. K–LC1a (etwa 34°)
  2. K–LC3 (etwa 132°)
  3. K–MC1 (etwa 12°)

Die Software stellt diese Signale auf dem Bildschirm des Computers in zwei Diagrammen dar (das Signal als Funktion der Zeit sowie das Signal als Funktion der Frequenz). Die empfangenen Signale können gespeichert und wieder auf die Platine zurückgespielt werden um repräsentative Messergebnisse zu einem späteren Zeitpunkt darzustellen. Diese Funktion macht dieses Starterkit für den Unterricht sehr interessant, da die Ergebnisse von Feldversuchen im Unterrichtsraum noch einmal gesondert untersucht werden können.

Das ST100 mit seiner in LabView erstellte Software kann die Signale auch für eigene Anwendungen zum Beispiel in der Sicherheitstechnik bereitstellen. Dieses können im einfachsten Fall Raumüberwachungen mit Doppler-Radar sein, die jede Bewegung in diesem Raum signalisieren. Es können jedoch auch kompliziertere Anwendungen zum Beispiel mit zwei Starterkits und je einem Transceiver mit starkbündelnder Patch-Antenne sein, die mit leichtem Frequenzversatz arbeitend ein bistatisches Barriereradar über eine für Sicherheitsanwendungen sehr große Entfernung von bis zu 100 Metern bilden. Hier wird dann auch ein Signal empfangen, wenn keine Änderungen in der Umgebung vorliegen. Aber jeder Eindringling verändert das Empfangssignal, indem er in der 1. Fresnel'schen Zone eine starke Fluktuation des empfangenen Signals verursacht und somit einen Alarm auslöst.

Die Patchantennen der Transceiver bestehen generell aus einer Sendeantenne neben einer Empfangsantenne. Bei einigen Modellen kann die Empfangsantenne zusätzlich in zwei Hälften geteilt sein, um eine Phasenauswertung zwischen beiden Empfangskanälen und somit softwaremäßig eine Richtungsbestimmung vornehmen zu können.