Grundlagen der Radartechnik

Radarsender

Aufgaben eines Radarsenders

Der Radarsender erzeugt einen kurzen, hochfrequenten Impuls mit hoher Leistung. Von einem Radarsender werden folgende technische Eigenschaften gefordert:

• Der Radarsender muss die erforderliche HF-Leistung mit der erforderlichen Impulsleistung zu erzeugen können.
• Der Radarsender muss eine entsprechende HF-Bandbreite aufweisen.
• Der Radarsender muss die HF-Leistung mit ausreichender Frequenzstabilität erzeugen, um die weitere Signalverarbeitung zu ermöglichen.
• Der Radarsender muss leicht modulierbar sein und die Anforderungen an die Impulsform zu erfüllen.
• Der Radarsender muss effizient, betriebssicher und leicht zu warten sein, soll eine hohe Lebenserwartung haben und nur wenige Kosten verursachen.

Kern des Radarsenders ist immer die Hochleistungsendstufe, deswegen werden in diesem Kapitel vorwiegend die verschiedenen Möglichkeiten der Leistungserzeugung behandelt.

Selbstschwingende Hochleistungsgeneratoren

Eine oft verwendete Senderbauart ist der selbstschwingende Oszillator wie beispielsweise ein Magnetronsender, der durch einen Hochspannungsimpuls geschaltet wird. Dieser Hochspannungsimpuls als Spannungsversorgung für den Sender wird durch einen speziellen „keyed Radarmodulator“ bereitgestellt. Dieses Sendesystem wird auch POT (Power-Oszillator-Transmitter) genannt. Radargeräte mit einem POT sind entweder nicht kohärent oder pseudokohärent. (Der Begriff Kohärenz hat wesentliche Bedeutung bei der Messung von Geschwindigkeiten im Doppler-Radar.)

Bild 1: Ein pseudokohärenter Sender aus der P-37

Bild 1: Ein pseudokohärenter Sender aus der P-37

Hier wird ein Sendeschrank aus dem historischen russischen Radargerät P-37 „Bar Lock” gezeigt. Das ist ein typischer (POT-) Sender mit einem Magnetron als Hochleistungsoszillator, der seine HF-Energie direkt in ein Hohlleitersystem speist. Dieses Magnetron mit seinen starken Permanentmagneten sehen Sie in der mittleren Ebene des Sendeschrankes. Rechts daneben befindet sich der Modulatorblock mit dem Thyratron. In der unteren Ebene befinden sich der Impulstransformator, die Laufzeitkette mit der Ladediode und der Hochspannungstransformator.

Von diesen Senderschränken hatte das Radargerät 5 Stück in Betrieb, drei speisten die untere Antenne, zwei die obere Antenne. Zur Kühlung wurde der ganze Schrank von einem Luftstrom durchzogen, deren Ventilatoren an der Außenwand der Kabine befestigt waren. Ein Öffnen der Schranktüren schaltete die Hochspannung ab. Wurde die Tür sehr weit geöffnet, dann wurden durch eine mechanische Vorrichtung sogar die hochspannungsführenden Baugruppen durch einen Kurzschluss entladen.

Sender als Hochleistungsverstärker

Ein weiteres System ist der PAT (Power-Amplifier-Transmitter). Bei diesem Sendersystem wird in einem Waveform- Generator der Sendeimpuls mit kleiner Leistung erzeugt und nachfolgend mit einem Verstärker (Amplitron, Klystron, Wanderfeldröhre oder einem Solid-State-Amplifier) auf die nötige Leistung gebracht. Radargeräte mit einem PAT sind in den meisten Fällen vollkohärent.

Ein Sonderfall des PAT ist die aktive Antenne, bei der entweder jedes einzelne Antennenelement oder bei der Gruppen von Antennenelementen mit einem eigenen Verstärker ausgestattet sind.

Solid-state Transmit/Receive Module sind attraktive Baugruppen für die Konstruktion von Radargeräten mit aktiven Phased Array Antennen. Trotzdem bleibt die Anwendung der Röhrentechnologie aktuell, vor allem, weil sie ein noch bedeutend höheres Leistungsspektrum als die Halbleitertechnik bietet.

Übersicht

Die folgende Tabelle vergleicht die derzeit in der Radartechnik verwendeten Senderbauarten: