www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Parabolantennen

Reflektor (Sekundärstrahler)
Erreger
(Primärstrahler)
Speisung (Hohlleiter)

Bild 1: Prinzip eines Parabolspiegels

Reflektor (Sekundärstrahler)
Erreger
(Primärstrahler)
Speisung (Hohlleiter)

Bild 1: Prinzip eines Parabolspiegels

Die Parabolantenne stellt von den in der Radartechnik eingesetzten Antennentypen die am häufigsten angewendete Form dar. In der Abbildung ist der Aufbau einer „normalen” (symmetrischen) Parabolantenne skizziert. Der Punktstrahler leuchtet den symmetrischen Reflektor aus.

Der runde Reflektor, ein Ausschnitt aus einem Rotationsparaboloiden, ist meist eine Metallkonstruktion, oft nur ein Gitternetz in einem Metallrahmen. Die Löcher in dem Gitternetz müssen kleiner als λ/10 sein. Dieser Reflektor wirkt als Spiegel für die elektromagnetischen Wellen.

Gemäß den Gesetzen der Optik (und der Geometrie) werden an der Oberfläche dieses Reflektors alle Strahlen parallel zur Antennenachse reflektiert. Diese Strahlen verlassen den Strahler kugelförmig, werden am Reflektor mit einem Phasensprung von 180° reflektiert und zu einer ebenen Wellenfront geformt, bei der alle Strahlen parallel verlaufen. Damit weisen die Strahlen bis zu einer beliebigen Ebene senkrecht zur Parabolachse keine Wegunterschiede auf.

Die Grafik zeigt eine idealisierte Form eines runden Radarreflektors und diese Antenne erzeugt einen sehr schmalen, sogenannten Pencil Beam. Wenn der Reflektor eine elliptische Form hat, dann wird ein fächerförmiger Strahl erzeugt. Aufklärungsradargeräte haben vertikal und horizontal unterschiedliche Antennendiagramme: im Seitenwinkel einen sehr schmalen Pencil Beam und im Höhenwinkel ein klassisches Cosecans²- Diagramm.

Bild 2: Richtdiagramm einer Parabolantenne

Richtdiagramm einer Parabolantenne

Bild 2: Richtdiagramm einer Parabolantenne

Dieser Idealfall wie gezeigt im Bild 1 kommt aber in der Praxis nicht vor. Bedingt durch herstellungstechnische Unzulänglichkeiten erfolgt die Abstrahlung eher keulenförmig.

Rückkeulen
Nebenkeulen
Hauptkeule

Bild 3: reales Antennendiagramm einer Parabolantenne in logarithmischem Maßstab, gemessen in einem Feldversuch

Eine Parabolantenne besitzt ein weitgehend rotationssymmetrisches Richtdiagramm von hohem Gewinn, hohem Vor-/ Rückverhältnis und relativ kleinen Nebenzipfeln.

Der Antennengewinn einer Parabolantenne kann mit der folgenden Formel bestimmt werden:

GParabolantenne 1602 Mit: ΘAz = Halbwertsbreite im Seitenwinkel
ΘEl = Halbwertsbreite im Höhenwinkel
(1)

ΘAz · ΘEl

Das ist zwar nur eine Näherungsformel, reicht aber für die meisten Anwendungsfälle aus und lässt den Zusammenhang zwischen Antennengewinn und Halbwertsbreite des Antennendiagramms deutlich werden.

Rückkeulen
Nebenkeulen
Hauptkeule

Bild 3: reales Antennendiagramm einer Parabolantenne in logarithmischem Maßstab, gemessen in einem Feldversuch

Bild 4: 3D-Antennendiagramm einer Parabolantenne, ermittelt mit einem Simulationsprogramm

Bild 4: 3D-Antennendiagramm einer Parabolantenne, ermittelt mit einem Simulationsprogramm

Anmerkung: Die Unterschiede zwischen Bild 2 und Bild 4 haben einen Sinn: in Bild 2 ist die Entfernung linear, damit ist die Größe der Nebenkeulen nicht mehr erkennbar. In Bild 4 ist die Entfernung logarithmisch, die Nebenkeulen sind damit gut erkennbar, aber die Spitze der Hauptkeule ist abgeplattet.