Radar für Rundumsicht auf · PDF fileROSAR Prinzip Schwad γ Halbwertsbreite ω...

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1Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el
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1Institut für Hochfrequenztechnk und Radar
Radar für Rundumsicht auf Luftfahrzeugen
Wolfgang Keydel
Institut für Hochfrequenztechnik & Radarsysteme DLR-Oberpfaffenhofen
D-82230 Wessling
Kontaktadresse
Mittelfeld 4, 82229 Hechendorf, Tel./Fax: 0 8152-980 523 / 5,
e-mail’s: [email protected], [email protected]
mailto:[email protected]

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Fighter
Air to Air Radar
Missile Aproach Warning
Communication
Navigation (GPS)
Weather Radar
Self protect/ Escort Jamming
Air to Ground Radar
Weapon Data
Side Looking Radar (SAR)
Communication
500 MHz...18 GHz

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Ziel der Ausführungen
Möglichkeiten und Grenzen aufzeigen Basis
„status quo“ der Radartechnik
operationelle Systeme: AWACS & Hawkeye
Derzeit projektierte, vorgeschlagene & diskutierte Systeme
Eigenschaften erwartete Schwierigkeiten
Vor- & Nachteile

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SRELL-Radar
Entwicklung 1955 – 1957 Reichweite 220 km Erfassungshöhe 16.000 m Antennenreflektor 7 x 14,5m; 30 t Betriebslebensdauer 50.000 h
Mittelbereichs-Rundsicht- Radaranlage

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Rundumsicht- Radargleichung

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Airborne Warning & Control System Boeing E-3A auf Basis B 707 Radar APY-2 von Westinghouse S-Band (3 GHz) Rotodome: Durchmesser 9 m
6 Drehungen / min Erfassung tieffliegender Ziele 370 km Entfernung / 10.000 m Höhe
Phased Array - 24ft x 5ft - 28 Schlitzhohlleiter mit Ferrit Phasenschieber & Low-Power-Phasenschieber
-Nebenzipfel < 40dB
Awacs

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AWACS Radiometrie

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AWACS Operationsmoden
Änderungen der Pulwiederholrate
Hohe Pulswiederholrate:
Puls-Doppler- Entfernungsmessung während des Suchens
Zieldetektion in Bodenclutter & Elevationswinkel – Messung
Niedrige Pulswiederholrate
Pulskompression :Entfernungsmessung Ziele ohne Clutterprobleme
Extrem hohe Pulskompression: Ziel-Detektion in extremer Clutterumgebung

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7,32m
24,56m 17,54m
7,99m
Hawkeye Abmessungen

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• AV-APS / 145 Radar, Lockheed Martin UHF/VHF (0,3 GHZ - 1 GHz)
• Range: > 450 nmi über Wasser Einschränkungen über Land 3 Mio m3 Überwachungsraum
>600 Ziele gleichzeitig
• Höhe: 10 000 ft - Horizont: 123 nmi
Vergleich: Schiffsmast
Höhe: 100 ft - Horizont: 12 nmi
Hawkeye, E2-C+ Aircraft, US-Navy

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Rundumsicht mit Zeppelin

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Allwetter-Flugführung für Hubschrauber Status: Experimentalsystem FM/CW-Radar Frequenz: 33 GHz Bildauflösung: 0,2° Azim; 1,5 m Entfernung Reichweite: 1,3 km gegen Hochspannungs- drähte auch unter schwierigen Wetter- bedingungen aber nur bei nahezu senkrechter Sicht
Hubschrauber: HeliRadar- Modell

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0,5 1
0,5
θaz
θaz
Richtdiagramme, schematisch

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Rundsuch Radar Mechanische Drehung

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15Institut für Hochfrequenztechnk und Radar http://www.radartutorial.eu/06.antennas/pic/if3.big.gif
φ1
φ2
φ3
φ4
φ5
φ6
d
d
d
d
d
φ5 φ6
φ3
φ4
φ1
φ2
Nullstelle bei Δφ14= λ/2
Δφ14
Δφ25
Δφ26 δ
Phasengesteuerte Gruppenantenne

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Diagramm & Schwenkung einer linearen Antennen-Gruppe Länge D, n Elemente im Abstand d: D = n d
D sin 00
λδδ =≈
1.Nullstelle bei Δφ14=λ/2
Δφ14= Δφ25= Δφ36
d
d
d
d
d
5
6
3
4
1
2
Δφ14 Δφ25
Δφ26 δ
|E| = |Sinc(60sin )|
90
Nullwertsbreite
| E | dB
-30,00 -25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00
1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171
Reihe1
Halbwertsbreite
1.Nebenzipfel -13 dB
)sinD(csinE δ λ
π=

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Sinc-Funktion: F = Sinc(60sinθ)
-30,00 -25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00
1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171
Reihe11. Nebenzipfel - 13 dB
F/dB
90°
3 dB
Halbwertsbreite
Nullwertsbreite

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Antennen-Charakteristika
•Halbwertsbreite:
„Faustformel“:
•Erste Nullstelle bei:
•Dämpfung erster Nebenzipfel: -13,2dB
•Gewinn:
γ ϑ λ λ= 2 H = ≈ °0 88 50, D D
ϑ λ
0 = D
50 70° ≤ = ≤ °λ γ ϑ λ D D
2 H
G= =4 F 42 π λ
π ϑ ϑaz el

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Strahlschwenkung einer linearen Antennen-Gruppe

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φ
φ
φ
φ
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φ
φ
φ
φ
φ
φ φ
φ
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φ
Rundsuch-Radar: Konformer Phased Array

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S B c B cR P
R= LNM O QPτ πsin 2
Δ
•Winkel in Richtung D:
•Geometrisch in Richtung D:
•Entfernung für BtP=1:
•Entfernung für BtP>>1:
ΔD D R= λ
δ λ
D D =
ΔR Pc

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