www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Radar Exciter

Der Exciter eines Radargerätes stellt die kohärenten Frequenzen und Referenzimpulse der Zeitsteuerung in einem analogen oder digitalen Synthesizer aus einer einzigen Taktfrequenz her und kann die für eine hohe Entfernungsauflösung notwendige komplexe Impulsform des Radarsenders generieren. Er stellt die für die kohärente Signalverarbeitung im Empfänger notwendigen phasenstabilen Frequenzen und falls erforderlich auch höherfrequente Taktsignale sicher. Generell unterteilt er sich in einen Synthesizerteil und einen Konverter für die Hochfrequenz ein.

Master
Oszillator
Sendeimpuls
Generator
Zeitsteuerung
Exciter
zum Empfänger
   (Dauerstrich)
zum Sender
(gepulst)
TP 1
TP 2
TP 3
TP 4
Taktfrequenz
Start Sendeimpuls
Torimpuls Sendedauer
Sendeimpuls (ZF)
60 MHz
180 MHz
540 MHz
1260 MHz
2700 MHz
120 MHz
360 MHz
720 MHz
1440 MHz
75 MHz
2700 MHz
2775 MHz

Bild 1: Beispiel eines analogen Exciters und die prinzipielle Generierung von Frequenzen für Sender und Empfänger.

TP1:

TP2:

TP3:

TP4:

Master
Oszillator
Sendeimpuls
Generator
Zeitsteuerung
Exciter
zum Empfänger
   (Dauerstrich)
zum Sender
(gepulst)
TP 1
TP 2
TP 3
TP 4
Taktfrequenz
Start Sendeimpuls
Torimpuls Sendedauer
Sendeimpuls (ZF)
60 MHz
180 MHz
540 MHz
1260 MHz
2700 MHz
120 MHz
360 MHz
720 MHz
1440 MHz
75 MHz
2700 MHz
2775 MHz

Bild 1: Beispiel eines analogen Exciters und die prinzipielle Generierung von Frequenzen für Sender und Empfänger.

M1 F1 M2 F2 M3 F3 M4 F4 Synth FD 1 FD 2 FD 3 FD 4 M5 LD 1 LD 1 TP4 TP5 TP6 TP7
Exciter
zum Empfänger
   (Dauerstrich)
zum Sender
(gepulst)
TP 1
TP 2
TP 3
TP 4
Taktfrequenz
Start Sendeimpuls
Torimpuls Sendedauer
Sendeimpuls (ZF)
60 MHz
180 MHz
540 MHz
1260 MHz
2700 MHz
120 MHz
360 MHz
720 MHz
1440 MHz
75 MHz
2700 MHz
2775 MHz

Bild 1: Beispiel eines analogen Exciters und die prinzipielle Generierung von Frequenzen für Sender und Empfänger.

Der Frequenzsysnthesizer stellt mehrere Einzelfrequenzen für einen Frequenzdiversity-Betrieb und für mögliche Frequenzänderungen sicher, deren Phasenrauschen (Jitter) möglichst gering sein soll. In dem gezeigten Beispiel ist der Frequenzsynthesizer nur als symbolischer Schalter zwischen zwei Frequenzen (60 und 120 MHz) dargestellt. In der Realität ist es allerdings ein äußerst komplizierter Unterblock. Neuere Radargeräte verwenden sogar eine auf geringes Phasenrauschen optimierte Phase-Lock-Loop (PLL) Architektur.

Empfänger und Signalgenerator der ASR-E
(click to enlarge: 600·530px = 75 kByte)
Bild 2: Empfänger und Signalgenerator des ATC-radars ASR-E (Hersteller: EADS)

Der Hochfrequenzkonverter erzeugt die Trägerfrequenz des Radarsenders und die für das Heruntermischen im Empfänger notwendigen phasenstabilen Frequenzen, mit deren Hilfe der Empfänger eine breitbandige erste Zwischenfrequenz und dann die schmalbandige zweite Zwischenfrequenz erzeugt. Beide Unterblöcke bestehen aus Baugruppen als elektronische Schalter, Begrenzer, variable Dämpfungsglieder und Filter zur Verringerung störender Mischprodukte.

Die Effizienz des Sendesignalspektrums basiert auf der hochstabilen Quarzfrequenz des Masteroszillators und verschiedener Frequenzgeneratortechniken wie kaskadierte Stufen schmalbandiger Filter, gesteuerte Frequenzteiler sowie Frequenzvervielfältiger und schrittweise hochmischender Frequenzmischstufen auf der Basis rauscharmer Schottkydioden.

In vielen Radargeräten werden unter dem Namen Exciter oder Signalgenerator die Baugruppen Frequenzsynthesizer, Aufwärtsmischer, Waveformgenerator und Masteroszillator zusammengefasst. Meist wird sie zusammen mit dem Empfänger in ein gemeinsames Gehäusekonzept integriert, was aber eine gewissenhafte Abschirmung der erzeugten Frequenzen vorraussetzt.

Beschreibung der Baugruppen im Blockschaltbild