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Als kohÀrentes Radar wird ein Impulsradarsystem bezeichnet, welches mit stabilem Phasenbezug zwischen den einzelnen Sendeimpulsen arbeitet. Dieser stabile Phasenbezug ist nötig, um vergleichende Analysen zwischen den einzelnen Impulsfolgen herstellen zu können. Diese Vergleiche sind wiederum notwendig, um mit Hilfe der Dopplerfrequenz störende Echos von Festzielen wie GelÀndeerhebungen, Vegetation und Bebauung von den Echos von bewegten Zielen (Schiffe oder Flugzeuge) unterscheiden zu können.
Es gibt drei verschiedene RadargerÀtekonzepte:
Inhaltsverzeichnis |
Selbstschwingende Senderoszillatoren haben eine von Impuls zu Impuls zufÀllige Phasenlage und sind deshalb nicht kohÀrent. Jeder Sendeimpuls eines nicht kohÀrenten RadargerÀtes beginnt mit einer anderen Phasenlage. Nicht kohÀrente RadargerÀte werden heute noch als Schiffsradar eingesetzt. Die bewegte WasseroberflÀche (sea clutter) erschwert eine Bewegtzielerkennung. Bewegtziele werden bei SchiffsradargerÀten im Zielextraktor durch digitale Filter erkannt. Hierzu werden statistische Verfahren und Verfahren der nichtlinearen Dynamik eingesetzt.
FĂŒr RadargerĂ€te die bewegte Landfahrzeuge oder Luftfahrzeuge erkennen sollen, erfolgt die Bewegtzielerkennung durch Vergleich der Phasenlage von mindestens zwei Echosignalen (Puls-pair processing). Das Echo eines unbewegten Objektes hat immer die gleiche Phasenlage zum aktuellen Sendeimpuls. Bewegte Ziele, welche sich mit einer Radialgeschwindigkeit zur Radaranlage bewegen, liefern unterschiedliche Phasenlagen bei aufeinanderfolgenden Messungen. Ein nicht kohĂ€rentes Radar kann diese Phasenlage nicht sinnvoll miteinander vergleichen und somit bewegte Ziele nicht von Festzielen unterscheiden.
Waveform-Generatoren kleiner Leistung mit anschlieĂender HochleistungsverstĂ€rkung bewirken eine konstante Phasenlage zwischen den Sendeimpulsen, also eine KohĂ€renz! Die Sendefrequenz wird aus einem stabil und andauernd schwingenden Muttergenerator erzeugt. Die Modulation der Leistungsendstufe des Senders beeintrĂ€chtigt nicht die Phasenlage des Sendeimpulses. Wenn angenommen wird, dass auch die Impulsfolgefrequenz (PRF) aus der Frequenz des Muttergenerators abgeleitet wird (und das ist in den meisten GerĂ€ten der Fall), dann startet wirklich jeder Sendeimpuls mit der gleichen Phasenlage. RadargerĂ€te, bei denen die Phasenlage so stabil ist, werden voll kohĂ€rent genannt. FĂŒr manche Anwendungen ist diese starre Phasenlage eigentlich nicht notwendig, Bedingung ist nur, dass ein KohĂ€renzoszillator eine phasenstabile Dauerschwingung liefert und jeder Sendeimpuls eine Phasenlage synchron zu der Schwingung des KohĂ€renzoszillators hat.
PseudokohĂ€rente RadargerĂ€te werden manchmal auch âkohĂ€rent auf dem Empfangsweg (coherent-on-receive radar)â genannt. Bei einem pseudo-kohĂ€renten Radar schwingt zwar der Sender ebenso wie ein nichtkohĂ€rentes Radar mit zufĂ€lliger Phasenlage. Mit dem Sendeimpuls wird ein freischwingender, aber sehr stabiler KohĂ€rentoszillator synchronisiert, der dann wĂ€hrend der Empfangszeit mit der aktuellen Phasenlage des Senders weiterschwingt, bis der nĂ€chste Sendeimpuls ihn auf eine neue Phasenlage zwingt.
Da bei einer Modulation und der Demodulation die Phasenlage erhaltenbleibt, braucht der KohĂ€rentoszillator nicht auf der Sendefrequenz zu arbeiten, sondern er kann auf einer geringeren Zwischenfrequenz, die ja bei einem ĂberlagerungsempfĂ€nger ohnehin verwendet wird, schwingen. Dieser KohĂ€rentoszillator wird durch die Phasenlage des Sendesignals zwangssynchronisiert und liefert so die Referenzphase fĂŒr den Phasendiskriminator. Somit wird fĂŒr die Dauer der Empfangszeit die Phasenlage des letzten Sendeimpulses erhalten.
Eine zweite Möglichkeit der Speicherung der Phasenlage des Senders ist, den Sendeimpuls auf eine Verzögerungsleitung (Verzögerungszeit ist gleich der Impulsdauer des Sendeimpulses) zu schicken und durch RĂŒckkopplung somit eine Dauerschwingung auf der Sendefrequenz zu erzeugen. Auch dieses Signal hat, weil es ja vom Sendeimpuls direkt abstammt, die gleiche Phasenlage wie der Sendeimpuls. Dieses Verfahren wird noch in vielen Ă€lteren RadargerĂ€ten, die mit einem selbstschwingenden Hochleistungsoszillator arbeiten, angewendet.
Blockschaltbild eines pseudokohÀrenten Radars
Der Synchronisator liefert die Zeitreferenz fĂŒr die Entfernungsmessung. Alle zeitkritisch arbeitenden Baugruppen erhalten Synchronisationsimpulse. Der Modulator stellt fĂŒr die Sendezeit die Hochspannung fĂŒr die Senderöhre, meist ein Magnetron, bereit. Der Duplexer schaltet fĂŒr die Sendezeit die Antenne an den Sender und in der Empfangszeit an den EmpfĂ€nger.
Zwischen dem Sender und dem Duplexer wird ein kleiner Teil der Sendeenergie ausgekoppelt, um die Automatische Frequenzkontrolle (AFC) zu steuern und um die Phaseninformation fĂŒr den KohĂ€rentoszillator zu erhalten. Dieser HF-Anteil wird wie im EmpfĂ€nger auf die Zwischenfrequenz heruntergemischt. Bei der Mischung bleibt die Phaseninformation erhalten.
Der KohĂ€rentoszillator schwingt hochstabil auf der Zwischenfrequenz, wird aber zur Zeit des Sendeimpulses durch diesen zwangssynchronisiert. WĂ€hrend der Empfangszeit schwingt der KohĂ€rentoszillator mit der Phasenlage des letzten Sendeimpulses weiter und stellt fĂŒr die Phasendetektor eine Referenzfrequenz und die Referenzphase zur VerfĂŒgung.
Die Nachteile des pseudokohĂ€renten Radarverfahrens können folgendermaĂen zusammengefasst werden:
