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Radarantenne

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Die von einem Primärradar-Sensor (engl. Primary Radar Sensor, PSR) oder Sekundärradar-Sensor (engl. Secondary Surveillance Radar, SSR) und IFF (engl. Identification Friend or Foe) erzeugten, hochfrequenten Signale werden je nach Typ und Verwendungszweck des Radarsensors, mittels einer oder mehreren Antennen und/oder mittels unterschiedlichen Antennendiagramme abgestrahlt.<ref name=":0">Radar: Introduction to Radar Systems — Online Course. In: https://www.ll.mit.edu/. Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology (MIT), abgerufen am 18. April 2025 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref><ref name=":1">Christian Wolff: Das Prinzip von Radargeräten. In: radartutorial.eu. Abgerufen am 18. April 2025.</ref>

Der Empfang der passiven Echos von Zielobjekten bei PSR-Radar-Sensoren und bei SSR- und IFF-Radar-Sensoren der Empfang von aktiven Antwort-Telegramme (engl. Reply) von SSR- oder IFF-Transpondern erfolgt, je nach Typ und Verwendungszweck des Radarsensors, mittels einer oder mehreren Antennen und/oder mit Hilfe von unterschiedlichen Antennendiagramme.

Je nach Verwendungszweck des Radarsensensors unterscheiden sich die Antennen darin, ob sie

  • fest eingebaut sind,
  • kontinuierlich um 360° rotieren, oder
  • in einem begrenzten Winkelbereich in Elevation und Azimut hin- und her-scannen.

Bei rotierenden oder scannenden Antennen, ob das Antennendiagramm mittels einer mechanisch gedrehten bzw. geschwenkten Antenne, oder elektronisch, mittels eines Phased-Arrays erzeugt wird. Dies sind:

  • mechanisch-rotierende Antenne, oder
  • mechanical scanning (mscan, dt. mechanisch scannende) Antenne,
  • elektronisch-rotierende Phased-Array-Antenne,
  • electronically scanning (escan, dt. elektronisch scanned) Phased-Array Antenne.

Die Radar-Antennen unterscheiden sich nach Verwendungszweck des Radarsensensors bei Antennendiagramme bzw. Antennengewinne:

  • rundstrahlende Bord-Antennen mit kleinem Antennengewinn von ca. 5 dBi, z. B. bei SSR- und IFF-Transpondern in Luftfahrzeugen
  • in Quadranten mit jeweils 90° Breite aufgeteilte verwendet, mit einem Antennengewinn kleiner 9 dBi, z. B. ACAS (engl. Airborne Collision Avoidance System) an Bord von Luftfahrzeugen
  • gerichtete Antennen mit kleinem Antennengewinn, z. B. Radar-Altimeter (RA) in Luftfahrzeugen mit ein oder zwei Antennen nach unten strahlend,
  • gerichtete Antennen nit hohem Antennengewinn z. B. um 360° rotierende PSR-Antennen mit Antennengewinnen bis 38 dBi z. B. bei der Flugsicherung (engl. Air Traffic Control, ATC) verwendeten PSR- und/oder SSR-Radarsensoren um 360° rotierende SSR- und IFF-Antennen mit Antennengewinnen zwischen ca. 17 dBi bis 28 dBi z. B. bei der Flugsicherung verwendeten SSR-Radarsensoren.
  • Radare, die in einem kleineren Winkelbereich scannen z. B. dem Präzisionsanflugradar (engl. Precision Approach Radar, PAR)

Allgemeines[Bearbeiten]

Radarantennen eines kombinierten Primäradar- und Sekundärradar-Sensors: Es handelt sich um eine Airport-Surveillance-Radar-Anlage (ASR). Erkennbar ist der große Reflektor des Primärradars in der Mitte, die Erregerantenne des Primärradars rechts und das LVA-Antennen-Array des Sekundärradars oben.
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Radarantenne unter einem Radom: Die Radarantenne besteht hier aus einem Panel aus Patchantennen
Datei:FPS-6 at KOKEE AFS HAWAII.jpg
Radom, zum Schutz von einer oder mehreren darin befindlichen Radarantennen.
Datei:2019-05-19 (353) Liner radar Swiss Radar JFS 364 C from ship Kelheim at Kraftwerk Melk, Austria.jpg
Antenne der Radaranlage des Binnenschiffs Kelheim (Hier beim Kraftwerk Melk, Österreich im Jahr 2019)

Je nach Typ und Verwendungszweck des Radarsensors werden:<ref name=":0" /><ref name=":1" />

  • zum Aussenden von PSR- und/oder SSR-Signalen als auch zum Empfang die gleiche Antenne verwendet, z. B. bei PSR-Radar-Sensoren zum Empfang der passiven Echos von Zielobjekten und bei SSR- und IFF-Radarsensoren zum Empfang der aktiven Antwort-Telegramme (engl. Reply) von SSR- oder IFF-Transpondern
  • mehrere Antennen benötigt, um die benötigten Antennendiagramme zu erzeugen, z. B. SSR- oder IFF-Sensoren ein gerichtetes Antennendiagramm für Abfragen und Empfang und ein omnidirektionales Diagramm für die Side Lobe Suppression (SLS, dt. Nebenkeulenunterdrückung)
  • zwei räumlich versetzte Antennen zur Entkopplung zwischen Radar-Sender und Radar-Empfänger benötigt, FM-CW-basierten Radar-Altimeter
  • eine oder mehrere unterschiedlichen Antennendiagramme zum Senden und/oder Empfang verwendet werden
  • die für die Aussendung und Empfang von PSR- und SSR-Radarsignale verwendeten Antennen sind Monostatischen Radaranlagen am gleichen Standort auf- oder eingebaut, z.T auch als Kombination zwischen zwei Radar-Sensoren z. B. kombinierter PSR- und SSR- oder IFF-Radar-Sensors bei einer ASR (engl. Airport Surveillance Radar) oder SRE-M-Radaranlage,
  • Bei Bi- oder Multistatischen Radarsystemen können die Antennen der/des Sender(s) und/oder der Empfänger an verschiedenen Standorten auf- oder eingebaut
  • ein oder mehrere unterschiedliche Antennendiagramme bei Aussendung der PSR-, SSR- und IFF-Radarsignale und ein oder mehrere unterschiedliche Antennendiagramme zum Empfang der passiven Radar-Echos an Zielobjekten bei PSR-Radar-Sensoren und bei SSR- und IFF-Radarsensoren der Empfang von aktiven Antwort-Telegramme (engl. Reply) von SSR- oder IFF-Transpondern verwendet werden
  • in Azimut und Elevation unterschiedlich geformte Antennendiagramme verwendet werden, z. B. in der Elevation bezogen auf die Horizontal-Ebene Hogtrough oder cosec²-geformte Antennendiagramme bei SSR und IFF-Radarsensoren
  • unterschiedliche Winkel-Breite und Gewinn der Hauptkeule (engl. Main Beam) der Radarantenne erfordern, abhängig von den betrieblichen Anforderungen der Flugsicherung an die benötigte Zielauflösung in Azimut und/oder Elevation
  • unterschiedliche Frequenzbereiche genutzt werden, z. B. L-, S-, C- oder X-Band, wodurch die Größe der Radarantenne bei gleichem Gewinn der Antenne mit zunehmend kleiner werdenden Wellenlänge, bei gleichem Gewinn, auch kleiner werden
  • je nach betrieblich geforderter Anzahl von Zielbestätigungen pro Minute, sowie der geforderten Erfassungsreichweite von Radarsensoren, drehen oder scannen in Azimut- und/oder Elevation-Winkeln die Radarantennen unterschiedlich schnell. Die maximal mögliche Zielerneuerungsrate ist aufgrund der für die Laufzeit pro Nautischer Meile (NM) Reichweite auf dem Hin- und Rückweg mit 12,36 µs pro NM begrenzt, z. B. 714,6 µs bei einem ASR-Radarsensor und 2,47 µs bei einem SRE-M-Radarsensor mit 200 NM Erfassungsreichweite. Hinzu kommen die für die Aussendung von PSR-, SSR- und IFF-Radarsignalen benötigten Zeiten, und der zum Empfang und Auswertung von Radarsignalen zusätzlich benötigten Zeiten, sowie die bei SSR- und IFF-Transponder definierten Antwortverzögerungen (engl. Reply-Delay).
  • Radarantennen können sowohl mit linear horizontal oder vertikal polarisierte Polarisation verwendet werden und/oder fest eingebaute oder zuschaltbare Zirkulatoren für die Erzeugung von zirkular oder elliptischer Polarisation. Ein PSR bietet bei zirkularer Polarisation eine bessere Zielentdeckung in Regenwolken.

Zu einer Radarantenne gehörende Komponenten[Bearbeiten]

Mechanisch drehende und scannende Radarantennen benötigen zusätzlich zu der PSR-, SSR- oder IFF-Antennen

  • zwei oder mehr Antriebsmotoren mit Drehzahlstabilisierung, um auch bei hoher Windlast, ohne Nutzung eines Radoms, eine stabile Drehzahl der Radarantennen zu ermöglichen
  • Antennenlager
  • zwei- bis neun-kanalige Hohlleiterdrehkupplung<ref>SPINNER, Air Traffic Control, Superior Rotary Joints for ATC, Edition C.1/2023. (spinner-group.com [PDF]).</ref><ref>RF Rotary Joints, Diamond Antenna and Microwave. (diamondantenna.com).</ref> zur Übertragung der PSR-, SSR- oder IFF-Signale, optional auch mit Slipring (dt. Schleifringübertrager)
  • Hohlleiterund/oder Koaxialkabel von den Sendern und Empfängern des Radarsensoren zur Hohlleiterdrehkupplung und von der Hohlleiterdrehkupplung zu den PSR-, SSR- oder IFF-Antennen
  • Drehwinkelgeber die den Azimutwinkel, d. h. die Ausrichtung der Radarantenne oder Radarantennen bezogen auf geographisch Nord liefern
  • Azimut- und Elevations-Winkelgeber bei PAR-Anlagen die den Azimut und Elevationswinkel bei horizontal- und/oder vertikal-scannend Radarantennen liefern, z. B. PAR
  • optional, ein Radom zum Schutz der Radarantenne, bzw. Radarantennen vor Wind und Regen, Schnee- und Eisablagerung

Radarantennentypen[Bearbeiten]

  • Antennen-Arrays aus (bi-)direktionalen Antennen, z. B. Freya
  • Phased Antenna Arrays aus direktionalen Antennen, z. B. Überhorizontradar (en. Over The Horizon Radar, OTHR)
  • parabolförmige Reflektoren mit einem oder mehren Hohlleiter-Erregern oder Dipolen, die elektromagnetische Wellen mit linearer horizontaler oder vertikaler Polarisation erzeugen, und/oder fest eingebaute oder zuschaltbare Zirkulatoren für die Erzeugung von zirkularer oder elliptisch polarisierten Wellen Anmerkung: Bei PSR erlaubt die Nutzung von zirkular polarisiert abgestrahlten Radarsignalen eine verbesserte Entdeckung von Zielen in Regenwolken
  • Hogtrough-Antennen-Arrays für SSR oder IFF mit symmetrisch, um die Horizontale verteilten Elevationsantennendiagramm, z. B. bestehend aus Hornstrahlern, oder LPD-Antennen (engl. Logarithmic Perodic Antenna)
  • LVA-Antennen (engl. Large Vertical Array) der SSR- und IFF-Systeme

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Commons: Radarantenne – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

<references />

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