Frequenzwahl für Laufzeitmessung

Wissenschaft Physik
#1

Hallo.

Es geht um Elektromagnetische Wellen.
Ich suche eine Frequenz für ein system das ich entwickle (Radio/Mikrowellen Bereich). Leider ist das „relatives“ Neuland für mich.

Ich hab schon ein bischen rumgesucht und auch in meinen Büchern konnte ich bis jetzt Antworten auf diese Fragen finden.

Also meine erste frage ist.

  • Ich habe gehört und es ist auch algemein bekannt das höhere frequenzen genauer sind. Irgendwas mit \lambda/2 oder so. Wie genau ist die Wellenlänge mit der genauigkeit in relation?

  • Ausserdem suchte ich seit langen nach Forschungdaten bezüglich der Fortbewegung von Radiowellen. Kürzlich habe ich endlich welche gefunden auf der website der „ITU“.
    Nun will ich ein system bauen das möglichst alle festen Objekte erkennt.

Nun ist die Frage ob ich ein Frequenzband nehmen sollte das relativ viel dämpfung aufweist oder eher relativ wenig? Das system wird ein Prototyp für eine Erfindung und muss nur etwa bis 100 Meter funktionieren.
Natürlich muss man wissen von was diese Dämpfung stammt und ob es grösstenteils Reflektion oder Absorption ist. Leider bin ich noch nicht anhand der daten der ITU-R auf die lösung gekommen. Die frage hat sich mir gestellt als ich las das PKW Entfernungsmesser ein Frequenzband benutzen das eine relative hohe Dämpfung aufweist (75ghz) und das bei etwa 98ghz ein relatives tief and Dämpfung liegt.

  • Und als letztes die Polarisation. Bezüglich der bin ich am meisten im dunkeln. Bis jetzt wurde sie meist nur kurz erwähnt und deren effect auch nicht erklärt. Ich weiss nur wage welche Polarisation in welcher Situation optimal währe. Ich habe gelesen das zufällige Polarisation fraktale Strukturen (Felsen, Erde) am besten reflektiert und darum eigentlich für meine anwendung optimal währe. Nur ist diese Angabe mir zu wage. Könnte mir jemand bitte ein bischen aufklären?

Danke schon im voraus.

#2

Hossa :smile:

Ich verstehe deine Frage(n) nicht. Die Information ist zu bruchstückartig als dass ich damit irgendwas anfangen könnte. Könntest du bitte erstmal klar beschreiben, was du überhaupt machen möchtest, so dass man die Chance hat, zu verstehen, was du meinst?

Viele Grüße

Hasenfuß

#4

Ok. Ich entschuldige mich für das vermeintlich kudelmudel aber am ende sah das halt so aus nachdem ich alle infos reingequetscht habe …
Also ich versuchs nochmals …

Ich arbeite an einem RADAR prototypen.
Was ich machen möchte:
„Eine passende Frequenz für mein RADAR system auswählen die einen kompromiss zwischen folgenden kriterien sein sollte: Genauigkeit, Dämpfung und Refflextionsverhalten.
Die Frequenz und Polarisation sollte möglichst so ausgerichtet sein das die Welle von festen objekten reflektiert und von gasförmingen durchgelassen wird. Oder besser gesagt von Luft (Sauerstoff, Stickstoff etc.) und Luftfeuchtigkeit gut durchgelassen und von allem anderem nicht.“

Nun. Ich weiss das ich eigentlich zu früh dran bin aber ich dachte mir ich kann gezielter arbeiten wenn ich so in etwa weiss in welchem Frequenzbereich ich liegen werde.
Bei meiner „wissensbeschaffung“ bin ich auf 3 Wissenslücken gestossen die ich bis jetzt noch nicht füllen könnte und darum habe ich mich an euch gewant.

  • Ich weiss nicht wie Wellenlänge mit Genauigkeit zusammenhängt.

  • Ich weiss nicht genau wo (und warum) der Frequenzbereich liegt in dem ich das beste Reflektionsverhalten meiner Ziele erreiche.

  • (und) Ich weiss nicht genau welche (und warum) Polarisation das beste Reflektionsverhalten meiner Ziele hervorruft.

Antwort zu drambeldiers antwort.
Da es ein prototyp ist und nur bis 100 Meter funktionstüchtig sein muss denke ich das Juristische probleme mit der vergabe vernachlässigt werden können.
PS.: Mir ist klar das das ein RADAR ist …

#5

Hallo!

Mal ein paar Antworten, aber ich weiß nicht, ob sie Dir wirklich weiter helfen:

  • Ich weiss nicht wie Wellenlänge mit Genauigkeit
    zusammenhängt.

Die kleinsten Objekte, die noch aufgelöst werden können, sind in der Größenordnung der Wellenlänge. Mit Licht (Wellenlänge 400 bis 700 nm), kann man also - geeignete Mikroskope vorausgesetzt - Bakterien noch sehen, die 1000 nm groß sind. Objekte, die sehr viel kleiner sind, jedoch nicht mehr. Radarwellen sind typischerweise Dezimeter- oder Meterwellen, weil die kleinsten Objekte (z. B. Flugzeuge) nicht kleiner sind als ein Meter. Kleine Vögel sieht man damit in der Regel jedoch nicht.

  • Ich weiss nicht genau wo (und warum) der Frequenzbereich
    liegt in dem ich das beste Reflektionsverhalten meiner Ziele
    erreiche.

Das kommt darauf an, woraus Deine Ziele bestehen. Sind sie aus Metall, ist es wurscht, weil Metalle alle Wellenlängen reflektieren. (Das gilt auch für alle anderen hinreichend guten Leiter. Deswegen sind U-Boote auf einem gewöhnlichen Radar unsichtbar, weil Salzwasser für Radarwellen undurchsichtig ist).

  • (und) Ich weiss nicht genau welche (und warum) Polarisation
    das beste Reflektionsverhalten meiner Ziele hervorruft.

Wenn Du als Sender einen Hertzschen Dipol hast (d. h. eine Stabantenne), dann ist der E-Vektor in die Dipolrichtung ausgerichtet und der B-Vektor senkrecht dazu. Die beste Reflexion erreichst Du nun von einem Dipol, der ebenso ausgerichtet ist. Da die rückstrahlenden Objekte selten eine längliche Form haben, erreichst Du das beste Rückstreuverhalten bei einer Fläche, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ist. Wenn die Fläche schräg steht, sollte der E-Vektor möglichst so ausgerichtet sein, dass er parallel zur Oberfläche liegt.

Wenn Du also senkrechte Wände sehen möchtest, ist eine senkrechte Polarisation am besten. Wenn Du die Orientierung der Oberfläche des gesuchten Objekt nicht kennst, ist eine zufällige oder zirkuläre Polarisation am besten.

Antwort zu drambeldiers antwort.
Da es ein prototyp ist und nur bis 100 Meter funktionstüchtig
sein muss denke ich das Juristische probleme mit der vergabe
vernachlässigt werden können.

Und wie stellst Du sicher, dass der Prototyp nicht weiter als 100m strahlt?

Michael

#6

Hallo,

unter:

http://www.radartutorial.eu/07.waves/wa04.de.html

findest du gute Antworten auf einige deiner Fragen.
Bei Fa. Conrad gibt es Radar-Bewegungsmelder (etwa die Typen: „RMS-G-RC“ bzw. „RMS-D“) für ca. 150 € bis 180 € zu kaufen.

Die erstgenannte Type kann zwischen Personen und Fahrzeugen unterscheiden.

Damit könntest du schon einmal experimentieren und Erfahrungen sammeln. Z.B. läßt du die Strahlung durch Wasserdampf hindurchtreten.

gasförmingen durchgelassen wird. Oder besser gesagt von Luft
(Sauerstoff, Stickstoff etc.) und Luftfeuchtigkeit gut
durchgelassen und von allem anderem nicht."

Du kannst dann feststellen, ob die ohne Wasserdampf mögliche Unterscheidung Person – Fahrzeug auch bei hoher Luftfeuchtigkeit funktioniert.

MfG

watergolf

#7

Hallo.

Es geht um Elektromagnetische Wellen.
Ich suche eine Frequenz für ein system das ich entwickle
(Radio/Mikrowellen Bereich). Leider ist das „relatives“
Neuland für mich.

ja, wenn du Schüler bist, ist das verständlich.
Steht also vor allem die Frage, was willst du mit dem Projekt
bezwecken.
Ist es nur zum Verständnis aus Spaß an der Sache oder steht
da eine konkrete Aufgabenstellung hinter.

Ich hab schon ein bischen rumgesucht und auch in meinen
Büchern konnte ich bis jetzt Antworten auf diese Fragen finden.

Michael Bauer, Physiklehrer seines Zeichens, hat dir schon etwas
Nachhilfe in Physik gegeben. Ansonsten muß ich feststellen, dass
du offenbar noch lange nicht die Voraussetzungen hast, um sowas
tatsächlich „entwickeln“ zu können.

Also meine erste frage ist.

  • Ich habe gehört und es ist auch algemein bekannt das höhere
    frequenzen genauer sind. Irgendwas mit \lambda/2 oder so.

Von Genauigkeit kann man in dem Zusammenhang überhaupt nicht reden.
Die erreichbare Größenauflösung hängt unmittelbar mit der Wellenlänge
zusammen.
Zeitliche Auflösung ist aber sehr wahrscheinlich von ganz anderen
Parametern abhängig. Da entstehen im Sender, Empfänger und Verstärker
Laufzeitdriften, die die Genauigkeit viel stärker beeinflussen.

Wie genau ist die Wellenlänge mit der genauigkeit in relation?

  • Ausserdem suchte ich seit langen nach Forschungdaten
    bezüglich der Fortbewegung von Radiowellen.

Oh, ein sehr neues Thema, an dem erst seit ca. 150 J. Jahren
geforscht wird :wink:

Kürzlich habe ich
endlich welche gefunden auf der website der „ITU“.
Nun will ich ein system bauen das möglichst alle festen Objekte erkennt.

Aha, ein natürliches System, das dies kann, heißt Auge.

Nun ist die Frage ob ich ein Frequenzband nehmen sollte das
relativ viel dämpfung aufweist oder eher relativ wenig? Das
system wird ein Prototyp für eine Erfindung und muss nur etwa
bis 100 Meter funktionieren.

Das alles ist so völlig unspezifisch formuliert, das wir nicht
wissen können, warum es geht. Deine Betrachtungen zu gut/schlecht
und Genauigkeit (welche willst du den erreichen) zeigen nur, dass
dir die wirklichen Probleme noch überhaupt nicht bekannt sind.

Natürlich muss man wissen von was diese Dämpfung stammt und ob
es grösstenteils Reflektion oder Absorption ist. Leider bin
ich noch nicht anhand der daten der ITU-R auf die lösung
gekommen. Die frage hat sich mir gestellt als ich las das PKW
Entfernungsmesser ein Frequenzband benutzen das eine relative
hohe Dämpfung aufweist (75ghz) und das bei etwa 98ghz ein
relatives tief and Dämpfung liegt.

Und du weiß jetzt auch schon, wie man Frequenzen in diesem Bereich
technisch erzeugt, weiterleitet, empfängt und verstärkt.
Dass die Nutzung dieser Frequenzen regelementiert ist, wurde schon
geschrieben.

Ich bin zwar Elektroniker und Entw.-Ing. mit vielen Jahren
Berufserfahrung in einer Vielzahl technischer Bereiche,
aber so was mal eben aus Spaß zu entwickeln, traue ich mir nicht zu.
Gruß Uwi