www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Messpraxis

Messen der Empfängerdynamik

ab hier
übersteuert
Grenz-
empfindlichkeit

Bild 1: Eine sogenannte Receiver-Calibration-Kurve: Das Ausgangssignal (Y-Achse) als Abhängigkeit von der Eingangsleistung (X-Achse). Die Differenz zwischen dem Punkt der Übersteuerung und dem Punkt der Empfindlichkeitsgrenze ist die Dynamik des Empfängers in Dezibel (hier: 118 - 83 = 35 dB).

ab hier
übersteuert
Grenz-
empfindlichkeit

Bild 1: Eine sogenannte Receiver-Calibration-Kurve: Das Ausgangssignal (Y-Achse) als Abhängigkeit von der Eingangsleistung (X-Achse). Die Differenz zwischen dem Punkt der Übersteuerung und dem Punkt der Empfindlichkeitsgrenze ist die Dynamik des Empfängers in Dezibel (hier: 118 - 83 = 35 dB).

Messen der Empfängerdynamik

Das Messen der Empfängerdynamik hat für die Einschätzung der Leistungsfähigkeit eines Radars eine große Bedeutung. Der Einfluss der Empfängerdynamik auf die Reichweite des Radargerätes wird jedoch meist unterschätzt. Es muss immer beachtet werden, dass der Empfänger nicht zwischen Störungen und Echosignal unterscheiden kann. Er empfängt also immer das Rauschen, die Störung (z.B. von Festzielen oder dem Seegang) und das Echosignal gleichzeitig. Die Amplituden dieser Signale addieren sich am Empfängereingang und so kommt der Empfänger schnell in die Begrenzung. Begrenzung heißt immer, dass von der Summe dieser Signale der obere Teil ab einer bestimmten Höhe abgeschnitten wird. Das heißt, dass das kleinere dieser Eingangssignale verloren geht. Das ist dann in den meisten Fällen das Echosignal.

Für das Messen der Empfängerdynamik wird der gleiche Messaufbau verwendet, wie für das Messen der Empfängerempfindlichkeit.

zur Antenne
variables
Dämpfungsglied
0 … −120 dB
Richt-
koppler
−31,5dB
Duplexer
Empfänger
Sender
Syncron-
impulse

Bild 2: Messaufbau für das MDS, Dämpfungen im Richtkoppler, der Steckverbindungen und des Kabels können hier vernachlässigt werden.

zur Antenne
variables
Dämpfungsglied
0 … −120 dB
Richt-
koppler
−31,5dB
Duplexer
Empfänger
Sender
Syncron-
impulse

Bild 2: Messaufbau für das MDS, Dämpfungen im Richtkoppler, der Steckverbindungen und des Kabels können hier vernachlässigt werden.

zur Antenne
variables
Dämpfungsglied
0 … −120 dB
Richt-
koppler
−31,5dB
Duplexer
Empfänger
Sender
Syncron-
impulse

Bild 2: Messaufbau für das MDS, Dämpfungen im Richtkoppler, der Steckverbindungen und des Kabels können hier vernachlässigt werden. (interaktives Bild)

Mit diesem Messaufbau müssen mehrere Messungen (mindestens zwei) mit unterschiedlichen Eingangsleistungen durchgeführt werden, um eine Empfindlichkeits-Kurve wie im Bild 1 zu erhalten. Der Vorgang besteht in der Messung der angezeigten Amplitude des Prüfsignals (auf dem A-scope oder einem zusätzlich angeschlossenen Oszilloskop) als Funktion des am Dämpfungsglied eingestellten Dämpfungsmaßes (stellvertretend für die Hochfrequenzleistung am Empfängereingang). Für jede einzelne Messung wird das eingestellte Dämpfungsmaß (dB) des Dämpfungsgliedes auf der X-Achse eingetragen. Die dazugehörige Amplitude des Testsignals in Volt wird auf der Y-Achse eingetragen. Der Schnittpunkt beider Werte ergibt einen Messpunkt im Diagramm. Sehr viele solcher Messpunkte ergeben dann die Receiver-Calibration Curve. Aus dieser Kurve kann das Dynamikverhalten des Empfängers abgelesen werden.

Wenn der gleiche Messaufbau für alle Messwerte verwendet wird, haben die Verluste durch Stecker und Messkabel hier nicht solch großen Einfluss. Die Empfängerdynamik ist die Differenz in Dezibel zwischen dem unteren und dem oberen Knickpunkt der Kurve. Ob diese Kurve nun um etwa 6 dB nach links oder rechts verschoben ist, spielt für das Ergebnis keine Rolle. Erst wenn im Messaufbau Veränderungen vorgenommen werden, zum Beispiel weil zusätzliche Dämpfungsglieder mit festem Wert eingefügt werden, dann müssen diese Korrekturen ebenfalls wie bei der Messung der Empfindlichkeit erfolgen.

Von zwei Radarempfängern mit gleicher Grenzempfindlichkeit ist derjenige der Bessere, welcher eine flachere Kurve, also eine größere Dynamik hat. Auf diese Empfängerdynamik hat der Radartechniker am Radargerät jedoch keinen Einfluss. Einstellungen, welche diese Empfängerdynamik verändern, können nur unter Laborbedingungen verändert werden. Das ist meist nur direkt beim Hersteller oder in spezialisierten Werkstätten möglich.

Es gibt auch Messgerätesätze, welche diese Receiver-Calibration-Curve automatisch und computergestützt vornehmen. Das geht zwar wesentlich schneller, hat aber das gleiche Ergebnis. Vor allem können beim Messaufbau die gleichen Fehler gemacht werden, wie beim manuellen Messen. Da der Sender ausgeschaltet ist, funktioniert keine automatische Frequenznachstimmung. Durch Veränderungen der Temperaturen im Empfänger verändert sich auch dessen Frequenzverhalten. So sollte für diese Messung sehr viel Zeit eingeplant werden und die Arbeitsfrequenz am Signalgenerator der leicht veränderten Resonanzfrequenz des Empfängers nachgeführt werden (oder umgekehrt).