www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Zeit-Bandbreite-Produkt

intern unmodulierter Impuls
binär phasenmoduliert
linear frequenzmoduliert

Bild 1: Zeit-Bandbreite-Produkte verschiedener Sendeimpulse

intern unmodulierter Impuls
binär phasenmoduliert
linear frequenzmoduliert

Bild 1: Zeit-Bandbreite-Produkte verschiedener Sendeimpulse

Zeit-Bandbreite-Produkt

Das Produkt der Sendeimpulsdauer τ und dessen Bandbreite BW (die natürlich auch im Empfänger notwendig ist) ist eine Konstante und wird Zeit-Bandbreite-Produkt (engl.: Time-Bandwidth Product, TBP oder TBWP) genannt. Es ist ein wichtiger Parameter für Radarentwickler und ist ein Maß für die erzielbare Pulskompressionsrate und die Größe der zu erwartenden Zeit-Nebenkeulen.

Der Radarempfänger sollte so schmalbandig wie nur möglich sein, um nicht zusätzliches Rauschen oder Störungen zu empfangen. Er muss aber eine Mindestbandbreite von eben dieser Sendeimpulsbandbreite haben, um diesen auch verlustarm verarbeiten zu können. Die Bandbreite hängt wieder ab von der Impulsdauer des komprimierten Impulses, oder wenn das nicht möglich ist, von der Dauer des gesamten Sendeimpulses. Je kürzer diese Impulse sind, um so höher ist deren Bandbreite und in der Folge auch deren Entfernungsauflösung.

Bei einem Radar mit reiner Impulsmodulation und einer Impulsdauer von Τ hat dieser Impuls eine Bandbreite von 1 und sein Zeit-Bandbreite-Produkt ist Τ/Τ = 1. Das Entfernungsauflösungsvermögen ist bekanntlich dann auch direkt von dieser Sendeimpulsdauer Τ abhängig.

Bei einer binär codierten Phasenmodulation ist die Bandbreite des Sendesignals 1, also abhängig von der Größe der einzelnen Bins und somit von der Größe des komprimierten Impulses τ. Das Zeit-Bandbreite-Produkt ist TBP=Τ/τ. Wenn das Radar also den Barker Code nutzt, dann ist das größtmögliche Zeit-Bandbreite-Produkt gleich 13. Wie in diesem Beispiel zu erkennen ist, ist das Zeit-Bandbreite-Produkt gleich der möglichen Pulskompressionsrate.

Radargeräte, die eine frequenzmodulierte Impulsform verwenden, können ein Zeit-Bandbreite-Produkt von mehr als 100 bis 10 000 haben. Bei der linear frequenzmodulierten Impulsform wird die Bandbreite gemessen durch die Differenz der oberen Frequenz f2 und der unteren Frequenz f1 , also BW = Δf = f2 - f1. Das Zeit-Bandbreite-Produkt ist somit TBP= Τ·Δf. Zum Beispiel verwendet das Luftverteidigungsradar RRP-117 zwei Sendefrequenzen mit je einer linear frequenzmodulierten Impulsform bei einem Zeit-Bandbreite-Produkt von 75. Mit dieser Konstante kann somit nicht nur aus der bekannten Sendeimpulsbreite von Τ= 100 µs (Nahbereichs-Mode) die Bandbreite des Sendeimpulses berechnet werden, sondern auch die mögliche Entfernungsauflösung, die damit wahrscheinlich um die 100 m beträgt. Im Übrigen kann das Zeit-Bandbreite-Produkt bei unterschiedlicher Impulsdauer durchaus gleiche Werte haben, da die notwendige Bandbreite ja ebenfalls durch die Impulsdauer beeinflusst wird.
 

Das theoretisch kleinstmögliche Zeit-Bandbreite-Produkt hat ein Impuls, der am Ausgang eines Gauß-Filters gemessen wird mit TBP = ¼. Solch ein Impuls hat in der Praxis die maximal mögliche Flankensteilheit bei gleichzeitig geringstem Überschwingen. In einigen älteren Radargeräten konnte die Bandbreite des Empfängers auf diesen Wert verringert werden (Modus: „Limited“). Natürlich hat das auch die energetisch maximal mögliche Reichweite etwas verringert, da nicht alle Energieanteile des Echosignals verarbeitet wurden. Es konnten damit aber mögliche Störungen, die nicht exakt auf der Sendefrequenz lagen, erfolgreich ausgeblendet werden.

Ein extrem hohes Zeit-Bandbreite-Produkt bei einem Radar beträgt TBP = 200 000 für das Radargerät AN/FPS-108 „Cobra Dane“.