Hallo,
wer weiss, wo ich Material zum Thema:Radar
finde( Erfinder, Millitär, Schifffahrt,Verkehr usw.)
Danke
Uschi
SChau DIr das mal an und wennes dann noch Fragen gibt melde Dich noch mal.
Gandalf
Radar, ursprünglich die englische Abkürzung radar detection and ranging, für ein System zum Nachweis von außerhalb des Sichtbereichs liegenden Objekten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen (so genannten Hert’schen Wellen). Grob betrachtet arbeitet ein Radarsystem nach einem Echoprinzip: Das System sendet Funkwellen aus, die auf Objekte auftreffen und von diesen reflektiert werden. Die reflektierten Wellen (also das Echo) gelangen anschließend zum Radarsystem zurück und werden dort in entsprechender Weise weiterverarbeitet und auf geeigneten Geräten (z.B. Radarbildschirm) sichtbar gemacht. Allgemein unterscheidet man das so genannte Primärradar vom Sekundärradar (s.u.). Ersteres dient zur Rundsicht und zu reinen Ortungszwecken, während Letzteres darüber hinaus beispielsweise auch bei der Funknavigation zum Einsatz kommt (siehe Funkhilfen in der Navigation).
Der Ausdruck Radar wurde im 2.Weltkrieg von den alliierten Truppen für verschiedene Geräte verwendet. Diese Geräte zeigen nicht nur die Anwesenheit und die Entfernung von Objekten an, sondern stellen auch ihre Position im Raum, ihre Form, Größe, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung fest. Ursprünglich für militärische Zwecke entwickelt, setzt man das Radar heute auch in vielen Zivilbereichen ein, z.B. in der Flugsicherung, der Bestimmung von Wetterlagen oder auch bei der Erkundung von Erzlagerstätten.
Entwicklung
Alle Radarsysteme enthalten einen hochfrequenten Funksender, der einen elektromagnetischen Strahl in Wellenlängen (Welle: Merkmale) von einigen Zentimetern bis ungefähr einen Meter aussendet. Objekte, auf die der Strahl auftrifft, werfen die Wellen in Form eines Echos zum Sender zurück. Die Funktionsweise des Radars baut auf die Gesetze der Reflexion von Funkwellen auf. Sie sind in den Gleichungen über das Verhalten elektromagnetischer Wellen verankert, die der britische Physiker James Clerk Maxwell 1864 aufstellte. Diese Grundlagen konnten zum ersten Mal 1886 durch Experimente von Heinrich Hertz veranschaulicht werden. In einem Versuch (um 1887) ordnete Hertz im Brennpunkt eines Parabolspiegels einen Dipol an. Dadurch gelang es ihm, eine Richtwirkung und damit einen Strahl (Zehnzentimeterbereich) zu erhalten.
1896 gelang es dem italienischen Ingenieur Guglielmo Marconi, mit Hilfe einer Richtantenne Signale über eine Entfernung von drei Kilometern zu senden. Marconi ließ sich seine Erfindung in Großbritannien patentieren.
Der deutsche Ingenieur und Elektrotechniker Christian Hülsmeyer schlug als Erster den Einsatz von Funkechos für ein Erfassungsgerät vor, das Kollisionen bei der Navigation auf See vermeiden sollte. Hülsmeyer war der erste Forscher, der an einem Ortungsprinzip arbeitete, das auf der Reflexion (Echo) von elektromagnetischen Wellen beruhte. 1904 erhielt er sowohl in Deutschland als auch in Großbritannien das Patent für sein Radarsystem, das Telemobiloskop. Erstaunlicherweise fand das Telemobiloskop nur wenig Anklang bei den offiziellen Stellen, die Hülsmeyer ansprach. Trotz dieser sensationellen Erfindung begann man fast 30Jahre später mit der eigentlichen Radarentwicklung. Sie fand im Wesentlichen in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten statt.
Das erste erfolgreiche Experiment zur Entfernungsmessung durch Funkwellen gelang 1924. Der britische Physiker Edward Victor Appleton setzte Funkechos zur Höhenbestimmung der Ionosphäre ein. Die Ionosphäre ist eine Schicht der oberen Atmosphäre, von der längere Funkwellen reflektiert werden. Im folgenden Jahr kamen die amerikanischen Physiker Gregory Breit und Merle Antony Tuve unabhängig zu den gleichen Messergebnissen wie Appleton. Dabei verwendeten Breit und Tuve die so genannte Pulstechnik, die später in den meisten Radarsystemen zum Einsatz kam.
1929 verbesserte der japanische Elektrotechniker Hidetsugu Yagi das Prinzip der Richtantenne. Die von ihm entwickelte Yagi-Antenne beruhte auf einem Prinzip, mit dem sich die Richtwirkung und der Empfangsgewinn deutlich erhöhen ließen.
1933/34 unternahm man in der Nachrichtenmittel-Versuchsanstalt Kiel Reflexionsexperimente mit Dezimeterwellen. Allerdings war die Sendeleistung der dabei verwendeten Anlagen nicht stark genug, die Ergebnisse nur teilweise zufrieden stellend.
Etwa im gleichen Zeitraum gelang es amerikanischen Technikern der Bell Laboratories, die Reflexion von Flugzeugen zu messen. Die offizielle Radarentwicklung begann in den USA 1934.
Das erste brauchbare Radarsystem zur Luftwarnung entwickelte 1935 der Radartechniker Robert Watson-Watt. Dieses System war in der Lage, Flugzeuge in einer Entfernung von 10 bis 60Kilometer zu orten. Bis zum Ausbruch des 2.Weltkrieges hatte die Royal Navy das Frühwarnsystem Chain Home für den Osten und den Süden der Britischen Inseln bereits fertig gestellt. Während des 2.Weltkrieges war das Radar von großer militärischer Bedeutung.
Arbeitsweise
Funkwellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit (ca. 300000Kilometer pro Sekunde). Ein Radarsystem besteht aus einem Sender, einer Antenne, einem Empfänger und einem Anzeigegerät. Im Unterschied zum Rundfunk, bei dem ein Sender Funkwellen abgibt, die von einem Empfänger abgefangen werden, befinden sich Radarsender und -empfänger üblicherweise am gleichen Ort. Der Sender gibt elektromagnetische Wellen über eine Antenne ab, die sie zu einem Strahl bündelt und in die gewünschte Richtung lenkt. Treffen die Wellen auf ein Objekt, werden einige davon reflektiert und erzeugen ein Echosignal. Die Antenne nimmt die im Echosignal enthaltene Energie auf und leitet sie an den Empfänger weiter. Nachdem die Energie elektronisch verstärkt und die Daten verarbeitet wurden, erzeugt der Radarempfänger ein sichtbares Signal auf dem Bildschirm des Anzeigegeräts.
Sender
Damit ein Radar erfolgreich arbeitet, muss die Anlage einen starken Energiepuls abgeben und einen winzigen Bruchteil (ungefähr ein Milliardstel einer Milliarde) der gesamten Funkwellenenergie empfangen, aufspüren und messen. Eine Möglichkeit, das winzige Echo bei gleichzeitigem, enorm starkem Suchsignal aufzuspüren, ist der Einsatz des Pulssystems. Dabei wird ein Energieimpuls 0,1 bis fünf Sekunden lang gesendet. Danach ist der Sender für die Dauer von hundertstel oder tausendstel Mikrosekunden in Ruhe. Während der Puls- (oder Sende-)Phase wird der Empfänger durch einen TR-Schalter (Transmit-Receive, Sende-Empfangsschalter) von der Antenne getrennt. Während der Zeit zwischen den Pulsen wird der Sender durch einen ATR-(Anti-TR-)Schalter von der Antenne getrennt.
Das Dauerstrichradar sendet statt Pulse ein kontinuierliches Signal (CW-Radar, Continous Wave). Das so genannte Doppler-Radar wird häufig für Geschwindigkeitsmessungen von Objekten wie Fahrzeugen verwendet. Bei diesem System strahlt der Sender elektromagnetische Wellen auf einer festen Frequenz aus. Signale, die von sich relativ zur Antenne bewegenden Objekten reflektiert werden, besitzen aufgrund des Doppler-Effekts eine andere Frequenz. Das Verhältnis von Frequenzunterschied zu Sendefrequenz ist gleich dem Verhältnis von Zielobjektgeschwindigkeit zu Lichtgeschwindigkeit. Demnach verschiebt ein Zielobjekt, das sich beispielsweise mit 179Kilometern pro Stunde auf das Radar zubewegt, die Frequenz eines Radarsignals von 10Zentimetern um genau 1Kilohertz.
Stellt man einen Radarempfänger so ein, dass er Echos derselben Frequenz des Empfängers ignoriert und nur die Echos einer anderen Frequenz verstärkt, so zeigt er nur Objekte in Bewegung an. Mit Hilfe dieses Empfängers lassen sich z.B. die Geschwindigkeiten von Fahrzeugen registrieren. Anlagen und Radargeräte, die auf diesem Funktionsprinzip beruhen, setzt beispielsweise die Verkehrspolizei im Straßenverkehr ein.
Das frequenzmodulierte (FM) Radar sendet ein ständiges Signal auf einer sich gleichmäßig ändernden Frequenz. Während der Zeit, in der das Signal gesendet, reflektiert und empfangen wird, ändert sich die Sendefrequenz. Die Differenz zwischen der Echofrequenz und der Sendefrequenz wird gemessen und in den Abstand zwischen Sender und Objekt umgerechnet. Derartige Systeme sind zwar genauer als das Pulsradar, jedoch ist die Reichweite einer FM-Radaranlage wesentlich geringer.
Antennen
Radarantennen müssen eine starke Richtungscharakteristik aufweisen, d.h., sie müssen einen verhältnismäßig schmalen Strahl erzeugen. Die Breite des Strahles der Antenne ist direkt proportional zur Wellenlänge der Ausstrahlung und umgekehrt proportional zur Breite der Antenne. Große Antennen sind in mobilen Radarsystemen aber unbrauchbar. Aus diesem Grund entwickelte man das Mikrowellenradar.
Als weitere Vorteile besitzen Mikrowellenradare eine geringere Anfälligkeit und haben eine höhere Zielauflösung. Die notwendige Bewegung des Radarstrahles erreicht man durch Bewegen der Antenne. Diesen Vorgang nennt man Abtasten. Bei der einfachsten Art des Abtastens versetzt man die Antenne in ständige langsame Rotation. Zum Orten von Flugzeugen eingesetzte Bodenradare besitzen häufig zwei Radareinrichtungen. Eine Anlage tastet horizontal ab, um das Flugzeug aufzuspüren und um seinen Azimut, die horizontale Winkelentfernung, zu bestimmen. Die zweite Anlage tastet nach Meldung eines Flugzeuges vertikal ab und bestimmt seine Flughöhe. Bei vielen neuen Radarsystemen werden Antennenanlagen mit elektronisch gesteuerter Lenkung eingesetzt (siehe Flugsicherung).
Empfänger
Ein idealer Empfänger muss ein extrem schwaches Signal auf extrem hohen Frequenzen messen und verstärken. Da es noch keine mobilen Verstärker gibt, die dies zufrieden stellend direkt erreichen können, verwendet man einen Zwischenfrequenzverstärker, um das Signal auf einer Frequenz von ungefähr 30Megahertz empfangen zu können. Für die sehr hohen Frequenzen eines Radarsignals benötigt man einen Oszillator und einen Mischverstärker, deren Genauigkeit weit über der liegt, die in normalen Funkempfängern ausreicht - es sind jedoch schon passende Schaltungen entwickelt worden, in denen als Oszillatoren hochleistungsfähige Mikrowellenröhren oder Klystrone verwendet werden. Die Zwischenfrequenz wird auf herkömmliche Weise verstärkt und das Signal danach mit Hilfe eines speziell ausgestatteten Computers weiterverarbeitet.
Computerverarbeitung
Die meisten modernen Radarsysteme setzen die empfangenen analogen Signale mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers in eine digitale Zahlenreihe um. Die Zahlen werden dann zu Informationen über das Ziel verarbeitet. Zunächst kommt das Signal vom Boden zurück, wo ein Filter zur Festzeichenunterdrückung (MTI, Moving Target Indicator) ungewünschte Nebensignale entfernt. Danach wird das Signal durch einen Fast-Frequency-Transformer in einzelne Frequenzbestandteile aufgespaltet. Nachdem die Signale vieler verschiedener Pulse verbunden wurden, nimmt der CFAR-Prozessor (Constant False Alarm Rate, konstanter Fehlalarmanteil) die Ortung vor.
Radarsysteme, deren vorrangige Aufgabe im Erfassen von Objekten liegt, müssen entweder die Anwesenheit oder die Abwesenheit eines Objektes melden. Ist das Ziel tatsächlich vorhanden, so wird es vom Radar entweder korrekt aufgespürt oder unkorrekt verfehlt. Ist das Ziel nicht vorhanden, kann das Radar anzeigen, dass kein Ziel vorhanden ist, oder einen falschen Alarm auslösen. Der CFAR-Computer muss auf optimale Weise Erfassungen und falsche Alarmmeldungen richtig erkennen.
Radaranzeigen
Zielerfassung, Geschwindigkeit und Position können auf Landkarten abgebildet werden. Einige in der Luft oder im Weltraum stationierte Radarsysteme verarbeiten die Bodenechos und zeigen eine Karte des Geländes in hoher Auflösung an. Selbst kleine Objekte wie Lastkraftwagen können selbst bei Nacht oder Regen häufig schon aus einer Entfernung von vielen Kilometern „gesehen" werden. Viele Verbesserungen bei der Verarbeitung und Anzeige von Radarsignalen sind auf Fortschritte im Computerbereich und in der Hochgeschwindigkeitselektronik zurückzuführen.
Pulsmodulator
Ein weiterer wichtiger Bestandteil konventioneller Radaranlagen ist der Pulsmodulator oder Pulser. Das Gerät wird ständig von einer Stromquelle gespeist und liefert der Magnetfeldröhre im Sender Impulse der nötigen Spannung, Stärke, Dauer und Abstände. Die Impulse müssen abrupt beginnen und enden, doch dürfen Leistung und Spannung während des Impulses nicht nennenswert schwanken.
Sekundärradar
Die oben beschriebenen Radarsysteme nennt man Primärsysteme. Sie arbeiten auf der Grundlage eines passiven Zielechos. Eine andere Gruppe von Radargeräten, die man als Sekundärsysteme zusammenfasst, hängt von der Reaktion des Zieles ab. Solche Geräte werden meist in der Navigation und der Kommunikation verwendet.
Radarantwortanlage
Eine Radarbake, auch Racon oder Radarantwortanlage genannt, ist ein sekundäres Radarsystem, das immer dann einen neuen Impuls aussendet, wenn es einen Impuls von außen erhält. Durch solche Baken wird die Reichweite eines Radars stark vergrößert, denn selbst ein Impuls von einem Sender niedriger Leistung ist weitaus stärker als ein Echo. Diese Technik verwendet man z.B. in der Schifffahrt. Den Radarsender, der den Erstimpuls abgibt, nennt man Abfragesender. Die Aktion des Impulses an der Bake bezeichnet man als Triggern. In ihrer einfachsten Form sendet eine Radarbake bei Empfang eines Pulses fast sofort einen einzelnen Antwortpuls auf derselben Frequenz aus und wirkt damit wie ein starkes Echo.
Baken lassen sich jedoch auf vielerlei Weise verändern; z.B. kann die Bake auf einer anderen Frequenz antworten, oder sie kann mit einer fest eingestellten Verzögerung antworten, so dass sie weiter vom Abfragesender entfernt scheint, als sie tatsächlich ist. Eine solche Verzögerung verwendet man bei Systemen zur Instrumentenlandung, um die Entfernung zur Landebahn und nicht zur Bake zu erhalten. Eine Bake kann so konstruiert sein, dass sie nur auf Pulse eines bestimmten Frequenzbereiches, von bestimmter Länge oder mit anderen bestimmten Eigenschaften antwortet. Darüber hinaus kann sie eine verschlüsselte Antwort aussenden, damit der Navigator den Zacken auf dem Radarschirm eindeutig identifizieren kann. Einfache Baken haben sich, besonders in Verbindung mit Radaranlagen niedriger Leistung, bei der Navigation als zweckmäßig erwiesen.
Radarkennung (IFF)
Dies ist eine verschlüsselte Radarbake, die in Militärflugzeugen zur Identifizierung mitgeführt wird. IFF steht für Identification, Friend or Foe (Freund-Feind-Erkennung). Alle amerikanischen Flugzeuge und Kriegsmarineschiffe waren im 2.Weltkrieg mit IFF ausgerüstet. Probleme mit IFF gab es bei dichtem Luftverkehr, wenn die Signale nicht genau unterschieden werden konnten. IFF-Anlagen besitzen einen Schalter, den ein Besatzungsmitglied in einer Notsituation betätigen kann und dadurch sofort das Abfrageradar alarmiert und die Position des Flugzeuges angibt.
Im Weltraum stationierte Radaranlagen
Heute werden Radaranlagen auf Satelliten in Erdumlaufbahnen zur globalen Erfassung von Bodenschätzen auf dem Land und im Meer verwendet. Andere Anwendungsgebiete in diesem Bereich sind beispielsweise die Überwachung von Ernten, Untersuchungen von Wasser- und Meeresströmungen und die Wettervorhersage (siehe Meteorologie). Einige von den USA im Weltraum stationierte Radaranlagen sind Teil eines militärischen Frühwarnsystems. Bestimmte Anlagen im Weltraum nutzt man auch zu nachrichtendienstlichen Zwecken.
Anwendungen im Zivilbereich
Neben der Navigation zu See und zu Luft wird das Radar fast überall in der Meteorologie und bei der Wettervorhersage eingesetzt. Dabei werden nicht nur lokale Wetterlagen verfolgt, sondern auch schwere Störungen wie z. B. Orkane festgestellt. Radargeräte liefern auch Informationen über Ausbreitungsgeschwindigkeiten und ermöglichen so eine frühzeitige Warnung vor Sturmfluten.
Ein bedeutender Fortschritt der jüngsten Zeit war der Einsatz von LIDAR (Light Detection and Ranging, Mikrowellenradar) zur Erfassung atmosphärischer Verschmutzung und anderer Luftpartikel. Häufig können verschiedene Substanzen identifiziert und ihre Konzentration gemessen werden.
Andere Radargeräte verwendet die Polizei bei der Verkehrsregelung, um die Geschwindigkeiten von Fahrzeugen festzustellen. Verkehrsfachleute untersuchen mit Hilfe von Radar das Verkehrsaufkommen auf Hauptstraßen.
Bei der Steuerung der Flugverkehrskontrolle, einem der Haupteinsatzgebiete des Radars, werden Flugzeuge auf ihre Landeplätze geleitet und andere in der Luft verfolgt.
Die jüngsten Fortschritte, darunter eine verbesserte Technik zur Kontrastverschärfung zwischen gewünschten Radarsignalen und zufälligem Funkrauschen, haben die Reichweite von Radargeräten in großem Maße erhöht. Diese werden nun auch in der Weltraumforschung zur Verfolgung von künstlichen Satelliten verwendet. Außerdem führen diese Techniken zu wichtigen Anwendungsgebieten in der Radarastronomie.
„Radar“, Encarta® 99 Enzyklopädie. © 1993-1998 Alle Rechte vorbehalten.
*ggg*
Da hast du es dir ja einfach gemacht…
-)
*ggg*
Da hast du es dir ja einfach gemacht…-)
Na ja, auf den Effekt kommt es an 
Gandalf
Hallo !
Gandalf’s Text gibts ja kaum noch was hizuzufuegen. Wenn dich praktische Beispiele aus den Anfaengen des Radars interressieren, kann ich Dir :
Titel: Beruehmte Bordfunkgeraete : ein Beitrag zur Geschichte der Elektrotechnik
Verfasser: Heinz Sarkowski
Erschienen: Grafenau/Wuertt.
ISBN: 3-88508-888-6 Buch anschauen
empfehlen, da sind glaub ich 2 recht primitive Funkmessgeraete(Radarvorlaeufer) drin beschrieben.
Andreas