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Ein eigenes Radargerät

Bild 1: Baugruppe Transmitter/Exciter zur Erzeugung und Modulation der Hochfrequenz.

Bild 1: Baugruppe Transmitter/Exciter zur Erzeugung und Modulation der Hochfrequenz.

Hochfrequenzerzeugung

Die benötigte hochfrequente Schwingung wird am einfachsten über einen spannungsgesteuerten Oszillator (Voltage Controlled Oscillator, VCO) erzeugt. Dieser kann über das gesamte zugelassene Frequenzband eine Dauerschwingung bereitstellen, deren Frequenz abhängig von der Abstimmspannung ist. Später (als sogenannte „Goldrand-Lösung”) kann dieser VCO sogar in eine Phasenregelschleife (PLL) eingebunden werden. Das ermöglicht eine sehr viel genauere Frequenzkonstanz. Aber zu Anfang genügt die einfache freie Schwingung.

Die Ausgangsleistung dieses VCO wird durch einen Leistungsteiler in zwei Hälften geteilt. Der eine Teil wird als Sendeleistung genutzt und der zweite Teil steht für den Empfänger als Referenz zur Abwärtsmischung der Echosignale zur Verfügung. Deshalb hat diese Baugruppe auch zwei Ausgänge an der Frontplatte.

Damit die möglichen Schwankungen in der Belastung durch die Antennen sich nicht auf die Frequenzkonstanz auswirken, muss ein Puffer-Verstärker zwischen dem VCO und der Last geschaltet werden. Dieser sollte aber nun nicht gleich übersteuert werden, weshalb ein Dämpfungsglied die vom VCO erzeugte Leistung herabsetzt. Mechanisch ist das so arrangiert, dass dieses Dämpfungsglied problemlos gegen ein anderes ausgetauscht werden kann, ohne dass dafür alles auseinandergenommen werden müsste. Den Schaltplan für diese Baugruppe zeigt Bild 2:

Bild 2: Schaltplan des Senders bzw. des Exciters

VCO
−3dB
−9dB
−3dB
+16dB
PWR
Bi-Phasen-
modulation
Frequenzmodulation
automatisch
manuell
VCO Hybrid −9dB −3dB Buffer Power Mixer automatisch manuell

Bild 2: Schaltplan des Senders bzw. des Exciters
(interaktives Bild)

In den ersten Ausbaustufen funktioniert diese Baugruppe direkt als Sender. Wenn weitere Baugruppen wie Impulsmodulator und Leistungsverstärker nachgeschaltet werden, dann ist diese Baugruppe der Exciter.

D1
D2
D3
D4

Bild 3: Innenschaltung eines Ringmischers

D1
D2
D3
D4

Bild 3: Innenschaltung eines Ringmischers

Phasenmodulation

Für eine Erweiterung der Möglichkeiten des Eigenbau-Radars kann optional eine Bi-Phasenmodulation vorgesehen werden. Optional heißt: für den Anfang kann dieses Bauteil noch weggelassen werden. Diese Phasenmodulation wird auf einfachstem Weg mit Hilfe eines handelsüblichen Ringmischers vorgenommen. Die Mischstufe wird einfach in die Zuleitung zur Antenne geschaltet und zweckentfremdet genutzt.

Die Funktion ist einfach am Schaltbild erklärt. Durch den symmetrischen Aufbau kann die Hochfrequenz entweder von L (local-oscillator) nach R (receiver input) oder umgekehrt fließen. An den Anschluss I (intermediate frequency) wird eine Gleichspannung angelegt. Die Dioden arbeiten dann als einfache Schaltdioden. Je nach Polarität der Schaltspannung sind entweder D1 und D3 oder D2 und D4 leitend. Somit wird abhängig von der Polarität der Schaltspannung der Stromfluss der hochfrequenten Schwingung an der Ausgangsspule umgeschaltet. Das bedeutet, dass deren Phase abhängig von der Schaltspannung um 180° gedreht wird.

Mit dieser Schaltung können Umschaltungen im Takt von bis herunter zu 10 ns verwendet werden. Das entspricht einer Taktfrequenz von 50 MHz und ermöglicht theoretisch eine Entfernungsauflösung von etwa 1,5 m. Das ist für Logikschaltkreise schon eine sehr sportliche Taktfrequenz und erfordert deswegen eine saubere Anpassung der Zuleitung mit einem Abschlusswiderstand am Mischereingang.

Wenn diese Funktion nicht genutzt wird, muss jedoch wenigstens eine dieser Spannungen fest an den Mischereingang I angelegt werden.