Grundlagen der Radartechnik

MST-Radar

Das MST-Radar (Mesospheric Stratospheric Tropospheric Radar) ist ein hochauflösendes, hochempfindliches Radar mit einer typischen Trägerfrequenz um die 50 MHz. Es erlaubt eine continuierliche Beobachtung der Struktur der Windvektoren in der mittleren Atmosphäre mit einer bisher unerreichten zeitlichen Auflösung und Höhenauflösung. Radare, die ähnlich aufgebaut sind, aber mit etwas höheren Frequenzen arbeiten, sind Stratosphären-Troposphären-Radare (ST-Radare). Ein MST-Radar ermöglicht Bewertungen atmosphärischer Parameter mit hohem Auflösungsvermögen, was für die Untersuchung verschiedener dynamischer Prozesse in der Atmosphäre unerlässlich ist.

Ein MST-Radar besteht aus einem hochauflösenden, zweidimensionalen Phased Array aus zwei orthogonal angeordneten Sätzen von Yagi-Uda-Antennen (für zwei Polarisationsrichtungen). Es verwendet Hochleistungssender im Megawattbereich mit sowohl kodierten als auch unkodierten Sendesignalen. Beide Polarisationen werden gleichzeitig in phasenkohärenten Empfängern mit phasensensitiver I&Q Trennung verarbeitet. Der Signalprozessor besteht aus zwei identischen Kanälen mit je einem A/D-Wandler, Decoder und Integrator.

Die für ein MST-Radar verantwortlichen Streu- und Reflexionsmechanismen für Echosignale werden durch Schwankungen des Brechungsindexes aufgrund unterschiedlicher Dichte der Atmosphäre verursacht (sogenannte „Clear-Air-Echos“). Eine zweite Ursache ist die thermische oder Thomson-Streuung, die oft auch als inkohärente Streuung bezeichnet wird. Sie entsteht durch freie Elektronen in der Ionosphäre und das Echosignal ist durch die statistischen Schwankungen der Elektronendichte aufgrund zufälliger thermischer Bewegungen von Elektronen und Ionen gekennzeichnet.