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SAR Transponder

Bild 1: SAR Transponder für das L-Band

Bild 1: SAR Transponder für das L–Band
(Mit freundlicher Genehmigung von RST-Group, Schweiz)

SAR Transponder

Bild 2: SAR Transponder für das X-Band

Bild 2: SAR Transponder für das X–Band
(Mit freundlicher Genehmigung von RST-Group, Schweiz)

SAR Transponder oder Active Radar Calibrators (ARC) sind Sende-/Empfangseinrichtungen am Boden, die wie ein Transponder nach dem Sekundärradarverfahren arbeiten. Sie richten sich dabei exakt in die Richtung zu der Position aus, die der Satellit auf seinem Orbit aktuell einnimmt. Solch ein Überflug dauert etwa 8 Sekunden währenddessen die Antenne des SAR Transponders nachgeführt wird. Außerhalb der Empfangsmöglichkeiten wird ein Stand-By-Modus eingenommen und die Antennen in eine geschütztere Position gebracht. Die Transponder empfangen das Sendesignal des satellitengestützten Radargerätes, messen seine Intensität und antworten auf der gleichen Frequenz mit einer genau bekannten (kalibrierten) Sendeleistung. Da dieses aktiv ausgesendete Signal sehr viel größer ist, als die passiv reflektierten Echosignale der Umgebung, erzeugt dieses Antwortsignal im Satellitenbild einen sehr hellen Punkt.

Die Antennendiagramme der Hornstrahler des SAR Transponders sind exakt vermessen und bekannt. Aus den während eines Überfluges empfangenen und gespeicherten Sendesignalen kann das während der Sendezeit erzeugte Antennendiagramm in Flugrichtung (along track) vermessen werden (siehe SLAR Geometrie). Durch die konstant gleichmäßige Sendeleistung der Antwort kann die im Satelliten gespeicherte Signalstärke genutzt werden, um die Antenne des Radars während der Empfangszeit zu vermessen.

Moderne Modulationstechniken bei der Erzeugung des Antwortsignals ermöglichen es, das Signal von den Echosignalen der Umgebung zu unterscheiden und den hellen Punkt aus dem Satellitenbild wieder herauszurechnen. Dafür kann zum Beispiel eine von Puls zu Puls binär kodierte Phasenumschaltung (BPSK) verwendet werden. Wenn der Bildverarbeitungssoftware im Satelliten diese Kodierung bekannt ist, kann die Transponderantwort sauber von den passiven Echosignalen getrennt werden.

Empfangsantenne
Sendeantenne
Empfänger
Sender
Leistungs-
teiler
Takt-
erzeugung
Kodierer
Pegel-
wandler
(bipolar)

Bild 3: Blockschaltbild eines SAR Transponders

Empfangsantenne
Sendeantenne
Empfänger
Sender
Leistungs-
teiler
Takt-
erzeugung
Kodierer
Pegel-
wandler
(bipolar)

Bild 3: Blockschaltbild eines SAR Transponders

Empfangsantenne
Sendeantenne
Empfänger
Sender
Leistungs-
teiler
Takt-
erzeugung
Kodierer
Pegel-
wandler
(bipolar)

Bild 3: Blockschaltbild eines SAR Transponders

Das durch die Empfangsantenne empfangene Radarsignal wird im Empfänger ausschließlich verstärkt (nicht heruntergemischt!). Der Leistungsteiler verteilt diese HF-Energie auf einen symmetrischen Mischer und auf die Takterzeugung. Diese ist eigentlich nur eine Zählschaltung und teilt dem Kodierer mit, welcher Radarimpuls als nächstes erwartet wird. Der Pegelwandler legt abhängig vom aktuellen Zählerstand und dem dazugehörigen aktuellen Bit des Kodes eine positive oder negative Gleichspannung an den Mischer. Die originale Trägerfrequenz des Radars wird abhängig von der Polarität dieser Gleichspannung um 180° phasengedreht, oder nicht. Jede Transponderantwort erhält somit eine kodeabhängige Phasenumschaltung. Das Ausgangssignal wird im Sender nur noch verstärkt und von der Sendeantenne abgestrahlt.

Eventuelle interne Laufzeiten im Transponder würden bei einer laufzeitabhängigen Entfernungsmessung einen Standort unterhalb der Erdoberfläche simulieren. Da aber meist eine Entfernungsberechnung anhand des Verlaufs einer Doppler-Frequenz vorgenommen wird, bleibt eine eventuelle kurze Laufzeit wirkungslos. Durch die direkte Abstrahlung der empfangenen Trägerfrequenz wird die bisher auferlegte Doppler-Frequenz nicht verändert; die Transponderantwort erhält die gleiche Doppler-Verschiebung wie die passiven Echosignale seiner Umgebung.

Kodierte SAR Transponder wurden bereits bei den Radarsatelliten ERS 1/ERS 2 zur Kalibrierung des SAR im C–Band eingesetzt.