Verschiedene Verlustfaktoren im Radarsystem
| Verlustfaktor | Symbol | typischer Wert |
|---|---|---|
| Athmosphärische Verluste | La | 1,2 dB |
| Antennenabtastverluste | Lant | 1,3 dB |
| Bandbreitenverluste | LB | 1,2 dB |
| Verluste durch Fehlabstimmung der Filter | Ln | 0,8 dB |
| Fluktuationsverluste (für eine Pd=0,9) | Lf | 8,4 dB |
| Integrationsverluste | Li | 3,2 dB |
| Verschiedene Verluste in der Signalverarbeitung | Lx | 3,0 dB |
| Leitungsverluste (Empfänger) | Lr | 1,0 dB |
| Leitungsverluste (Sender) | Lt | 1,0 dB |
| Gesamtverluste (Summe) | Lges | 21,1 dB |
Tabelle 1: Liste der möglichen Verluste
Verschiedene Verlustfaktoren im Radarsystem
In jedem Radargerät muss mit Verlusten in der Signalverarbeitung gerechnet werden. Teile dieser Verluste sind vermeidbar oder lassen sich in einem optimal abgestimmten Radargerät auf ein Minimum reduzieren. Andere Verluste sind dagegen leider unvermeidbar bzw. durch Entwicklungs- und Wartungspersonal nicht beeinflussbar.
Die in der Radargleichung als Lges genannten und in der nebenstehenden Tabelle aufgeschlüsselten Verluste von bis zu 21,1 dB sind allerdings eine sehr pessimistische Zahl. In der Praxis kann dieser Wert auf 11 bis 15 dB sinken.
Atmosphärische Verluste
In dem Begriff Atmosphärische Verluste sind alle atmosphärischen Dämpfungsverluste auf dem Weg zum Ziel und zurück zusammengefasst. Sie bestehen aus einer atmosphärischen Grunddämpfung La und einer stark wetter- und frequenzabhängigen Zusatzdämpfung Lw durch Nebel oder Regen. Diese bei Nebel oder Regen auftretenden frequenzabhängige Wetterdämpfung kann bei Frequenzen unterhalb von 3 GHz aber praktisch vernachlässigt werden.
Bild 1: Antennenabtastverluste für ein Radar mit einer Trefferzahl von 8
Bild 1: Antennenabtastverluste für ein Radar mit einer Trefferzahl von 8
Antennenabtastverluste
Die Antennenabtastverluste entstehen dadurch, dass die innerhalb der -3 dB- Strahlbreite während der Beleuchtungszeit empfangenen m Echoamplituden des Zieles mit dem Antennendiagramm der Antenne moduliert sind. Für Radargeräte, die mit einer sehr geringen Trefferzahl m arbeiten, kann Lant erheblich größer werden als der hier angegebene Wert. Typische Werte (gemäß Skolnik, Radar Handbook) sind:
- 1,6 dB für ein Aufklärungsradar mit einer Antenne mit Fächerdiagramm;
- 3,2 dB für ein Zielverfolgungsradar mit Minimumpeilung;
- 3,2 dB für ein Phased-Array Radar, bei dem sich die Diagramme eines Suchsektors an den 3-dB-Grenzen überlappen.
Bei Phased-Array Radaren mit Monopulsantenne wird das Antennendiagramm nicht kontinuierlich, sondern in diskreten Schritten geschwenkt. Das bedeutet, dass das Phased-Array Radar das Antennendiagramm nicht direkt auf das Ziel richten kann. Das bedeutet wiederum, dass der maximale Antennengewinn, der in der Radargleichung verwendet wird, hier selten erreicht wird. Dieser Effekt wird ebenfalls mit dem Antennenabtastverlust berücksichtigt.
Bandbreitenverluste
Ein Bandbreitenverlust entsteht durch Fehlanpassungen in der ZF-Bandbreite. Um steilere Impulsflanken und somit eine bessere Entfernungsauflösung zu erzielen, werden Radarempfänger mit nicht optimalem Zeit/Bandbreitenprodukt verwendet, die dann aber das Verhältnis von Nutzsignal und Rauschen negativ beeinflussen.
Verluste durch Fehlabstimmung der Filter
Generell sollte von einem optimal abgestimmten System ausgegangen werden. Das ist aber nur bei bekannten Signalen möglich. In der Praxis sind die zu empfangenen Signale unbekannt und das jeweils benötigte Bandpassverhalten des Filters kann nur angenähert werden.
Ein Beispiel dafür ist, dass bei frequenzmodulierter Intrapulsmodulation und nachfolgender Pulskompression solche Fehlabstimmungen durch Dopplerfrequenzen verursacht werden.
Fluktuationsverluste
Ursache dieser Verluste sind extreme Schwankungen der effektiven Rückstrahlfläche abhängig von Frequenz und Beobachtungswinkel.
Die Fluktuationsverluste wurden von Peter Swerling in vier definierte Modellfälle klassifiziert.
Integrationsverluste
Integrationsverluste entstehen dadurch, dass die empfangene Gesamtenergie sich auf n Impulse (Trefferzahl!) ungleichmäßig aufteilt. Bei der Weiterverarbeitung können die Anteile, die sich dem Rauschpegel annähern, nicht mehr berücksichtigt werden.
Leitungsverluste
In die Leitungsverluste des Senders Lt und des Empfängers Lr gehen auch die Verluste durch radarspezifische Baugruppen wie Diplexer und Sende-Empfangsweiche (Duplexer) ein.