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Schule > Physik > Optik > Funktionsweise des Radars

Radar - Funktionsweise und Anwendungen

Radio Detecting And Ranging“Aufspüren und Entfernungsbestimmung durch Funk”
Beruht auf den Maxwell‘schen Gesetzen der Reflexion elektromagnetischer Wellen von 1886
Entwicklung vor allem für die militärische Zwecke vor dem 2. Weltkrieg

Funktionsweise:
Hochfrequente gebündelte elektromagnetische Wellen werden auf ein Objekt gesendet
Das reflektierte Echo wird empfangen und verstärkt
Energie des empfangenen Signals entspricht einem Millionstel Teil der Energie des Sendesignals
=> Bestimmung der Entfernung
Ausrichtung der Antenne => Bestimmung der Richtung
=>> Position eines Objektes
Im Grunde ist jegliche Form von Welle für das Radarprinzip einsetzbar. (z.B. auch Ultraschall)
Man benutzt elektromagnetische Wellen der Frequenz von ca. 1 – 100 GHz (0,3m – 0,3cm Wellenlänge).
Dabei gilt: Die Wellenlänge muss größenordnungsmäßig so groß wie zu detektierende Zielobjekt sein. Also je höher die Frequenz, desto besser die Auflösung.
Die Vorteile von elektromagnetischen Wellen sind die Unabhängigkeit ihrer Geschwindigkeit vom Medium und die gute Bündelbarkeit. Es werden relativ große Antennen und kleine Frequenzen verwendet um die Beugung beim Senden zu reduzieren.
Problem: Sendesignal stört beim Empfang des schwachen Echosignals aufgrund der gleichen Frequenz.
Pulsradar: impulsförmiges Senden eines Signals hoher Leistung. Empfang zwischen den Sendephasen
Drehen der Antenne --> Panoramabild
Anzeige der Daten (Entfernung und Richtung) durch eine radiale Braunsche Röhre
Dauerstrichradar oder CW- Radar (Continuous Wave = kontinuierliches Signal)
Senden und Empfangen gleichzeitig
D.h. die Empfangsfrequenz muss sich von der Sendefrequenz unterscheiden
Dopplerradar (Geschwindigkeitsmessung der Polizei)
Benutzt den Doppler-Effekt um die Geschwindigkeit eines Objekte zu messen
Sich bewegende Objekts reflektieren eine andere Frequenz
Durch den Doppler-Effekt wird die reflektierte Frequenz beim Annähern verkürzt und beim Entfernen vom Sender verlängert.
Bsp.: - Schallwellen beim Flugzeug
- Rotverschiebung von Lichtspektren entfernter Sterne
beim Annähern gilt beim Entfernen gilt
Frequenz-moduliertes Dauerstrichradar
Frequenz des Sendesignals ändert sich
Aus der Frequenzverschiebung des empfangenen Signals wird die Zeitdifferenz zwischen Senden und Empfangen und somit die Entfernung zum Zielobjekt bestimmt
Vorteil: kontinuierliche, lückenlose Messung möglich

Sekundärradar:
Transponder senden Signale aus, die von einer zentral. Station empfangen werden
Vorteil: Datenübertragung möglich; geringere Leistung des Senders
Bsp. Flugverkehr

Passivradar:

Sendet keine Wellen aus
Filtert aus einer Fülle verschiedener Wellen (z.B. Radio, Mobilfunk usw.) das Echo eines einzelnen Objektes heraus
Interessant für militärische Nutzung weil das Radar nicht geortet werden kann

Anwendungen:
Pulsradar: Schiffsverkehr (Orientierung); Militär(Luftraumüberwachung); Wetterradar(Ortung von Gewitterfronten)
Dopplerradar: Polizei(Geschwindigkeitsmessungen)
Sekundärradar: (Flugüberwachung)

Quellen:
http://de.encarta.msn.com - Microsoft Encarta Online-Enzyklopädie 2005
http://www.wikipedia.de/radar
http://www.itnu.de/radargrundlagen

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