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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 RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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5Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

Rundumsicht- Radargleichung

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6Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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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 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 Radar

1

0,5 1

0,5

θaz

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Richtdiagramme, schematisch

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14Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

Rundsuch Radar Mechanische Drehung

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

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φ5 φ6

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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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d

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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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17Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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19Institut für Hochfrequenztechnk und Radar

Strahlschwenkung einer linearen Antennen-Gruppe

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20Institut für Hochfrequenztechnk und RadarsystemeQu el

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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 RadarsystemeQu el

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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