Grundlagen der Radartechnik

Was ist ein Doppler-Radar?

Doppler-Radar

Ein Doppler-Radar ist ganz allgemein ein Radar, welches beim Empfang des Echosignals den Doppler-Effekt nutzt. In modernen Radargeräten ist das immer und ausnahmslos der Fall, weshalb bei diesen Geräten auf dieses zusätzliche Attribut meist verzichtet wird. Wenn trotzdem die Bezeichnung „Impuls-Doppler-Radar“ verwendet wird, so ist das nur ein ausdrücklicher Hinweis darauf, dass es sich nicht um ein FMCW-Radar handelt.

Geschichte

In der Geschichte der Entwicklung der Radargeräte war das aber nicht immer der Fall. Die ersten Radargeräte, die eine Doppler-Frequenz zur Festzielunterdrückung nutzen konnten, waren die während des 2. Weltkrieges gebauten Würzburg-Riese, und hier speziell diejenigen Geräte, die mit dem Zusatzgerät „Würzlaus“ ausgestattet waren, um Störungen durch Düppel zu unterdrücken. Dieses Radar war damit das erste Doppler-Radar der Welt.

Die Doppler-Radargeräte der Nachkriegszeit verwendeten die Zwischenperiodenkompensation zur Unterdrückung von Festzielen. Bei der Abstimmung musste ein Kohärentoszillator exakt auf die Zwischenfrequenz des Empfängers abgestimmt werden (siehe Bild 1). Festziele erzeugten dabei eine stabile Impulsform, bewegte Ziele mit Dopplerfrequenz erzeugten einen bipolar wechselnden Impuls. In Anlehnung an den Tarnnamen „Würzlaus“ wurde dieser bipolare Impuls bei der Abstimmung noch bis spät in die 80er Jahre „Läuschen“ genannt.
 

Der Begriff Doppler-Radar wurde später mit leicht abgewandelter Bedeutung weiterverwendet:

• Bei CW-Radar für reine Bewegungsmelder sollte diese kommerzielle Bezeichnung das Radarmodul aufwerten, wohl wissend, dass diese Art Radar gar nichts Anderes kann als nur diese Doppler-Frequenz zu empfangen.
• Bei Wetterradar war die Bezeichnung anfangs ein Zusatzattribut für ein moderneres Radar, da es in der Anfangszeit tatsächlich noch viele Wetterradargeräte gab, die keine Doppler-Frequenz erkennen konnten. Später, mit dem Aufkommen von Polarimetrischem Radar ab Ende der 90er Jahre kehrte sich diese Bedeutung um: Doppler-Radar waren nun ausdrücklich die älteren Geräte, die nur in einer Polarisationsrichtung senden konnten.
• In luftgestützten Radar entstand in den 70er Jahren eine völlig neue Form der Seitenwinkelmessung mit Hilfe der Doppler-Frequenz, das sogenannte Doppler Beam Sharpening.

Verwendung der Doppler-Frequenz

In modernen Radargeräten wird die Doppler-Frequenz für vielfältige Zwecke verwendet:

• Der klassische Einsatz ist immer noch die Unterscheidung zwischen bewegten und unbewegten Zielen.
• Die Doppler-Frequenz kann in modernen Radargeräten mittels der Fast Fourier Transformation direkt gemessen werden. Speziell Wetterradar misst damit die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung. Aufklärungsradar misst die Dopplerfrequenz, um die Radialgeschwindigkeit der Ziele zu messen.
• Aufklärungsradar verwendet auch umfangreiche Doppler-Filterbanken um das Zielzeichen zu charakterisieren: im besten Fall kann sogar der Flugzeugtyp bestimmt werden.