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Impulsvolumen

Bild 1: Das Impulsvolumen

Bild 1: Das Impulsvolumen

Impulsvolumen

Das Impulsvolumen charakterisiert das gemeinsame Auflösungsvermögen nach der Entfernung und nach den Winkelkoordinaten. Gewöhnlich nimmt man an, dass das Impulsvolumen durch die Halbwertsbreite φ des Antennenrichtdiagramms und die Länge Δr = c·τi/ 2 begrenzt ist, mit τi als die Dauer des Sendeimpulses (bzw. bei impulsinterner Modulation durch die Dauer des Signals am Ausgang der Pulskompressionsschaltung).

Bild 1: Das Impulsvolumen

Je breiter das Spektrum des betrachteten Sendeimpulses und je schmaler das Antennenrichtdiagramm sind, desto kleiner ist das Impulsvolumen und desto höher ist das Auflösungsvermögen der Radarstation. Gleichzeitig erhöht sich die Störgeschütztheit vor im Raum verteilten passiven Störungen (Dipolreflektoren, ionisierte Wolken, atmosphärische Gebilde, Festziele).

Im Falle eines sehr schmalen pencil beams, d.h. bei kleinen Werten der Winkel Θaz und Θel, kann die Größe des Impulsvolumens nach folgender Formel berechnet werden:

V = R2·  c0·τ · θaz θel (1)
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Das Impulsvolumen kann in Abhängigkeit des verwendeten Modells einer Annäherung des Antennendiagramms an einfachere geometrische Formen auch als zylinderförmig betrachtet werden. In diesem Fall wird das Impulsvolumen berechnet nach:

V = π ·R2·  c0·τ · θaz θel mit c0 = Lichtgeschwindigkeit;
R = Abstand zur Radarantenne;
τ = Dauer des Sendeimpulses.
(2)
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In den Formeln (1) und (2) wird vorausgesetzt, dass die Werte der Winkel Θaz und Θel im Bogenmaß angegeben sind. Wenn sie in Grad angegeben sind, sollten sie durch Multiplikation mit (π/180) in ein Bogenmaß überführt werden.

Im Wetterradar hat das Impulsvolumen eine größere Bedeutung. Da sich mit steigender Entfernung das Impulsvolumen vergrößert, passen jetzt bei gleicher Regenintensität auch sehr viel mehr Regentropfen hinein: die effektive Reflexionsfläche wird somit ebenfalls steigen. Deswegen hat die Radargrundgleichung im Wetterradar eine ganz andere Form, als in einem Luftraumaufklärungsradar.

Aufgrund dessen wird im Wetterradar auch von einem Volumenziel gesprochen: das Volumenziel füllt das Impulsvolumen komplett aus. Im Gegensatz dazu orten Aufklärungsradargeräte meist Punktziele: Das reflektierende Objekt verliert sich mit steigender Entfernung im immer größer werdenden Impulsvolumen.

Das Impulsvolumen bitte nicht verwechseln mit der Größe einer range cell in der Radarsignalverarbeitung, also dem Speicherplatz, der einem Entfernungsabschnitt entspricht. Solcher Entfernungsabschnitt sollte maximal halb so groß sein wie das Impulsvolumen.

Das Auflösungsvermögen bitte ebenfalls nicht verwechseln mit der Genauigkeit eines Radargerätes. Dennoch wird die Genauigkeit in einer ersten Annäherung bei der Entwicklung eines Radargerätes in den meisten Fällen etwa als die Hälfte des Auflösevermögens angenommen. Ist das Radar aber erst einmal gebaut, ist die Genauigkeit häufig weit besser als in der ersten Annahme, weil: die Genauigkeit in der Entfernungsmessung ist das Ergebnis der Zeitmessung zwischen Sendemoment und der Ankunftszeit des Echos am Empfänger. Ist der Sendeimpuls noch ein fast idealer Rechteckimpuls, so hat aber der empfangene Impuls eine Glockenform, weil die Empfängerbandbreite begrenzt ist und zusätzlich ein Rauschen überlagert ist. So ist ersichtlich, dass die Genauigkeit nicht ursächlich von der Sendeimpulsdauer (die das Auflösevermögen bestimmt) abhängt, sondern eher von der Größe des empfangenen Signals (welches u.a. von der Entfernung des Zieles abhängt). Somit wird sich die Genauigkeit mit zunehmender Zielentfernung verschlechtern!