Radar für Rundumsicht auf .ROSAR Prinzip Schwad γ Halbwertsbreite ω rot ω rot Basis für...

download Radar für Rundumsicht auf .ROSAR Prinzip Schwad γ Halbwertsbreite ω rot ω rot Basis für HeliRadar-Konzept.

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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: wolfgang.keydel@dlr.de, wolfgang@keydel.com

    mailto:wolfgang.keydel@dlr.de

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    2Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    3Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    4Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    5Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    Rundumsicht- Radargleichung

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    6Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    7Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    AWACS Radiometrie

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    8Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    8Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    9Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    7,32m

    24,56m 17,54m

    7,99m

    Hawkeye Abmessungen

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    10Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    • 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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    11Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    Rundumsicht mit Zeppelin

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    12Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    12Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    13Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    13Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

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    0,5

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    Richtdiagramme, schematisch

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    14Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    14Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    Rundsuch Radar Mechanische Drehung

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    15Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    15Institut für Hochfrequenztechnk und Radar http://www.radartutorial.eu/06.antennas/pic/if3.big.gif

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    Nullstelle bei Δφ14= λ/2

    Δφ14

    Δφ25

    Δφ26 δ

    Phasengesteuerte Gruppenantenne

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    16Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    16Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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

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    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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    17Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    18Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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    18Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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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    19Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    Strahlschwenkung einer linearen Antennen-Gruppe

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    20Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

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    Rundsuch-Radar: Konformer Phased Array

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    21Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

    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