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                  Querverweise

           RADAR Grundlagen

 

 

                            elektronische Strahlschenkung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elektronische Strahlschwenkung:

Der Strahl wird elektronisch über Phasenverschiebung der abgestrahlten Wellen gesteuert. Einzelne Antennenelemente verzögern der Durchlauf . Es lassen sich seitwärts abgehende Wellenfronten und sehr hohe Bündelungen erzeugen .  Der max. Schwenksektor  beträgt 70 - 100  °. Das Optimum liegt bei 45 ° . darüber hinaus treten Verzerrungen auf und Ungenauigkeiten bei Zielbeleuchtung und Empfang .

Bei passiven phasierten Systemen werden alle Elemente durch einen ( mehrere ) Hornstrahler bestrahlt. ( PATRIOT ) Es ist nur ein Strahl möglich. Dieser kann quasi in Multitasking mehrere Aufgaben "gleichzeitig" erfüllen . Serielles Abarbeiten.

Bei aktiven phasierten Gittern arbeiten alle / einzelne Elemente als Sender. Es ist möglich voneinander getrennte Gruppen abstrahlen zu lassen und mehrere Strahlauslenkungen gleichzeitig zu erzeugen .  Beispiel  Protiwnik RADAR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die abgehende Wellenfront wird mit zunehmender Anzahl von Antennenelementen gebündelt und lässt sich zu einem scharfen Strahl ( 1° ) fokussieren. Nach diesem Prinzip lässt sich immer nur eine Strahlschwenkung erzeugen. Die Abstrahlung am Feedhorn und Verzögerung durch die Elemente sind nicht synchronisiert, sehr wohl lassen sich aber die Pulse  mit unterschiedlichen Wellenformen auffüllen. Die Schwenkzeiten innerhalb eines Sektor betragen einige wenige msec. Ausfall von Antennenelementen ist relativ bedeutungslos. Die Antennenelemente werden vertikal / horizontal oder auch in Gruppen angesteuert .

Die Ansteuerung der Elemente erfolgt in Einzelschritten. Zusätzlich lassen sich unterschiedliche Polarisationen erzeugen. ( Meist zirkular )

 

 

 

Antennen und Strahlschwenkung :

Mechanische Antennen:

 

Rundumsuchende Antennen ( drehende) mit Geschwindigkeiten von ca. 6 /12 U/ Minute ( üblich ) erzeugen einen sich
drehenden Strahl. Moderne Luftaufklärungsradarsysteme drehen mechanisch und schwenken / steuern den Strahl
elektronisch in einem Sektor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    Was sind Koordinaten

                                           LOKAL

Typische Darstellung Rundsichtgerät zur Darstellung der lokalen Luftlage                              

                                             

 

                    Ein Netz von RADAR- Anlagen

Während eine Feuereinheit der Fla Rak eigene Mittel der Luftraumaufklärung nutzt , lässt sich eine weiträumige Luftlage durch Zusammenschluss vieler RADAR Anlagen erstellen. Diese Anlagen können dauerhaft und fest installiert werden . Zusätzlich können mobile Einheiten lokal und zeitlich begrenzt aufgebaut werden.

Jede Station erzeugt lokal für sich und auf sich bezogen Zielkoordinaten . Diese werden in ein einheitliches Muster gebracht und sind  für anderen  Nutzer lesbar .Notwendig ist ein einheitliches Koordinatensystem.

Die Luftlage kann zentralisiert ausgewertet werden . Zielkoordinaten werden durch ein einheitliches Koordinatensystem an andere Feuereinheiten durchgereicht. Solche einheitlichen Systeme beruhen auf einem gemeinsamen Nullpunkt  . Die Lage im Raum wird auf die Entfernung bzw. die Winkellage bezogen auf den Nullpunkt beschrieben. Man nimmt den Äquator und den Nullmeridian von Greenwich als Urspurung. Die Lage eines Flugkörpers wird entweder als absolute Km Angabe oder Winkellage ( das kommt aus der Seefahrt ) angegeben .

Zur Vereinfachung wird die gesamte Erde Großquadrate aufgeteilt. Diese Quadrate haben 60 Minuten ( Winkel ) Ausmaße. Die Km und Meterzahlen sind den Winkelangaben identisch. So lässt sich mit Nennung des Großquadrates und weiterer immer feinerer Unterteilung ein Luftziel bis auf wenige Meter genau beschreiben .

Zur Lenkung von Flugkörpern ist das Verfahren nicht geignet.

Bezeichnungen sind :

UTM

GEOREFF

Typische Navigationssysteme aus der Luftfahrt geben diese Angaben in geografischen Angaben als reine Winkelmaße an:

Beispiel 

 xx° xx` nördlicher Breite und xx° xx` östlicher Länge .

 

          Einspeisung in die zentrale LL

 

 

 

 

               

                                                                 

    Wie werden Koordinaten von gelenkten Raketen im Flug bestimmt ?

Zur Lenkung von Flugkörpern müssen die 4 Zielkoordinaten vom Ziel und die 4 Koordinaten von jedem gelenkten Flugkörper im Fluge und in Echtzeit  bestimmt werden.

Diese Angaben werden von einer Recheneinheit in Echtzeit bearbeitet und Lenkkommandos an die Flugkörper erarbeitet.

Die Lenkung erfolgt nach Lenkgesetzten ( Leitmethoden )

Entgegen weitläufig verbreiteter Meinung werden die Koordinaten von Ziel und Treffpunkt nicht ( ! ) vor dem Start auskalkuliert. Vielmehr werden Lenkkommandos an den Flugkörper auf der Echtzeitlage der Zielkoordinaten und der des Flugkörpers in Echtzeit erarbeitet und Lenkkommandos an den Flugkörper gesendet .

 

Koordinaten     legen die Lage   im Raum    in        4 Eigenschaften      fest   .                            

Höhe ,Seite und Entfernung beziehen sich  auf  eine  Radaranlage. Dabei handelt es sich um eine lokale ( eigene ) Anlage .

Das kann ein Längen und Breitengrad auf der Erde sein. Legt man  noch eine gemeinsame Ausrichtung fest (  z.B. nach Norden ) lässt sich die räumliche Lage eines Flugzeuges beschreiben :      XX  Km         westlich von der    Referenz        ( Nullmeridian auf der Erde ) und YY Km nördlich vom Äquator.

Wenn man über die Erde ein Gitter legt , lässt sich die Lage des Flugzeuges nach der   Gitternummer         ( dem Groß - Quadrat ) angeben .

Als Maßeinheit kann man die geografischen Angaben in Grad ,   Minuten und Sekunden nutzen   ( GPS Signal ) oder Km und Meter . Beide Einheiten lassen sich über einen Zusammenhang beidseitig umrechnen.

Bei 4 dimensionaler Anzeige wird die Geschwindigkeit als Koordinate erfasst. Der Kurs der einzelnen Flugzeuge wird  über eine Zeitdauer dargestellt .

 

 

 

 

          

                    absolute Angaben als X und Y Koordinaten

                                        

 

    Verfeinerung durch Nennung des Großquadrates     E

    Mit weiterer Unterteilung nach A und weiterer Unterteilung nach Winkelmaßen

    X =35    und Y =25 .      Die Koordinate könnte lauten EA 35 25. 

 

                          

 

 

 

                                                                   

           Leitmethoden     von Fla Raketen           

                                                               

 

   

 

   

 

   

 

 

 

 

Unterschied

Aufklärung

taktische Aufklärung

Feuerleit

Prinzip : Truppen der FUTT führen nicjht , liefern Daten

CRC Beisspiel

 

Sichtgeräte

 

A scope

B scope

     

                                A Scope              Panorama Sichtgerät   " Sternenschreiber "

 

 

 

 

 

 

 

Totbereich

Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung

 

    Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung im Raketenkanal  und Blanking im Zielkanal

Die Verarbeitung der Raketensignale erfolgt automatisch ohne Zutun der Operatoren in der Feuerleitanlage. Die  Empfangsanlage weist hohe Dynamik auf : im Nahbereich haben die Raketensignale große Leistung . Bis zum Treffpunkt nimmt die Empfangsleistung ab , zusätzlich kommen durch Fading Schwankungen hinzu. Fading hat großen Einfluss auf die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung durch die Folgesysteme. Über eine Regulierung der Verstärkung im Nahbereich ( " Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung " , deutscher Begriff ) und einer sehr schnellen automatischen Regulierung der Amplitude werden Fluktuationsfehler der Messimpulse unterdrückt. Im Gegensatz zum Zielkanal wird der Raketenkanal in der Entfernung nicht ( ! ) im Nahbereich gesperrt ( Blanking )

Der Zielkanal wird " geblankt " wegen großer Reflektionsleistungen im Nahbereich ( Boden , clutter ) und hat nichts ( ! ) mit dem " Totbereich " zu tun.  Technisch ist es möglich nach einigen hundert Metern Entfernung Zielzeichen  zu empfangen . 

Totbereich : Sende -Empfangsanlage schaltet elektronisch zwischen Senden und Empfangen um. Während des Sendens können keine Signale ( Ziel und Raketensignale ) empfangen werden. Bei gepulster Abstrahlung können diese Sperrzeiten 0,1 - 0,5  µs   betragen . Bei heutigen modernen Sendeanlagen werden die Sendepulse " gezirpt ". Diese Sendepulse können bis zu 100 µs  ( und mehr ) zeitliche Dauer haben. Der Totbereich vergrößert sich auf einige hundert Meter .

Für den Nahbereich am RADAR ( früher hieß das "örtliche Rose " ) lassen sich einzelne Seitenwinkel / Sektoren im Empfänger ausblenden und sperren. Es wird in diese Winkel eingestrahlt aber im Empfänger gesperrt. Ebenfalls ist es  technisch möglich in diese diese Seitenwinkel nicht abzustrahlen. Man vermeidet Reflexionen von Reflexionen der Erdoberfläche bzw. Hindernissen im Nahbereich. Der Empfänger wird " durch Reflexionen im Nahbereich "geblendet " ..

                                                         Original Artikel  bei  Basic Fla II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Zielkoordinaten

An der Richtung zum Ziel ( ANTENNE ) befindet sich die Information Winkellage

Seite

Höhe

Die Winkellage wird innerhalb der Antenne bestimmt.

Flimmerpeilung

Monopuls

Unter dem Begriff Monopuls-Antenne werden Bauformen von Antennen zusammengefasst, die zwei oder vier Zuleitungen haben. Mit den Signalen der verschiedenen Zuleitungen können für verschiedenste Zwecke unterschiedliche Summen und Differenzen gebildet werden

Bei der Monopulsantenne werden die einzelnen Strahler in vier Quadranten aufgeteilt, deren jeweilige Empfangsleistung sowohl summenbildend, als auch differenzbildend verschaltet werden. Mit diesen Signalen kann ein Rechner die Position eines Zieles innerhalb des Peilstrahls bestimmen.

Ein Echo genügt!

In einer Monopulsantenne kann durch Vergleich von Summen- und verschiedenen Differenzkanälen eine Lokalisierung des reflektierenden Objektes innerhalb des Radarbeams erfolgen.

Durch eine gegenphasige Kopplung der linken zu den rechten Antennengruppen wird ein Differenzkanal (ΔAz) (sprich: „Delta Azimut”) gebildet. Der Azimut wird nun dadurch bestimmt, dass in diesem Winkel bei einem Maximum des Summenkanals der Differenzkanal ein Minimum haben muss. Da der Summenkanal (Σ) und der Differenzkanal aus nur einem Echo gebildet werden können, genügt (zumindest in störungsfreier Umgebung) ein Impuls zur genauen Berechnung der Koordinaten. (Deshalb erhielt diese Antennengruppierung auch den Namen Monopulsantenne.)

Das Verhältnis von Summenkanal zum Differenzkanal ist das Maß für die Abweichung der realen Richtung von der Mittelachse der Antenne (englisch: „Boresight”). Die Winkeldifferenz zwischen Mittelachse der Antenne und dem tatsächlichen Seitenwinkel des Targets wird „Off-Boresight Angle” (OBA) genannt.

Bei 3D- Radargeräten wird als dritte Koordinate auch noch der Höhenwinkel gemessen. Auch hier kann das Verfahren angewendet werden. Hier wird die Antenne in eine obere und eine untere Hälfte gruppiert. Der zweite Differenzkanal (ΔEl) heißt nun „Delta Elevation”.

http://www.radartutorial.eu/06.antennas/an17.de.html

 

 

RADAR Grundlagen
Dipl. Ing (FH) Christian Wolf    mit freundlicher Genehmigung

 

Track Beam

Es haben sich zwei technische Methoden durchgesetzt: die Minimumpeilung und das Monopulssystem:

  1. Bei der Minimumpeilung rotiert ein schmales Antennendiagramm um die Achse, auf der sich auch der Standort des Zieles befindet. Bewegt sich das Ziel aus dieser Achse heraus, wird eine Fehlerspannung erzeugt und die Antenne nachgeführt, um wieder ein minimales Echosignal zu erhalten.
  2. Beim Monopulssystem werden vier Antennendiagramme gleichzeitig durch phasenabhängige Summenbildung von vier Empfangsantennen. Das Ziel muss sich immer in der Mitte der vier Diagramme befinden, sonst wird ein Fehlersignal erzeugt und die Diagramme wieder auf das Ziel gerichtet.
 
 

Kommandogelenkt wird ein System der Raketenleitung genannt, bei welchem ein Rechner Steuersignale für die Rakete errechnet und mit dem Kommandosender zur Rakete überträgt, um einen direkten Weg der Rakete zum Treffpunkt zu ermöglichen.

Capture Beam / Guidance Beam

Bei kommandogelenkten Raketen dient ein sehr breites Antennendiagramm (Capture Beam) zur Erfassung der Rakete kurz nach dem Start, um diese in das schmalere Antennendiagramm des Kommandosenders (guidance beam) zu leiten. Das Bild zeigt den Weg einer gestarteten Rakete zum Zeitpunkt des Erfassens der Rakete durch die Leitstation.

  1. Eine Radarantenne ist das Teil in einem Hochfrequenzsystem, welches Energie in Form von elektromagnetischen Wellen sendet oder empfängt.
     
  2. Die Umkehrbarkeit des Vorganges bewirkt, dass man die gleiche Antenne zum Senden und zum Empfangen nutzen kann.
     
  3. Die zwei hauptsächlich verwendeten Typen sind die Parabolreflektorantenne („Schüssel”) und die Phased Array Antenne.
     
  4. Antennen werden in zwei Gruppen eingeteilt: Richtantennen und Rundstrahler.
    • Omnidirektionale Antennen (oder Rundstrahler) strahlen ungerichtet ab.
    • Richtantennen bündeln die Energie in einem möglichst kleinen Öffnungswinkel in eine definierte Hauptrichtung, welche abhängig von der mechanischen Antennenposition ist.


     

  5. Das Antennendiagramm kann sowohl in einem kartesischen (rechtwinkligen) als auch in einem Polarkoordinatensystem gezeichnet werden.
    • Ein isotroper Strahler strahlt die Energie gleichmäßig in alle Richtungen ab.
    • Ein anisotroper Strahler strahlt die Energie ungleichmäßig ab.
    • Eine Hauptkeule enthält die meiste abgestrahlte Energie.
    • Nebenkeulen und die Rückkeule sind unerwünscht und sollen möglichst klein sein.
  1. Bei einer Monopulsantenne werden im Summenkanal für ein Ziel eine sehr große Zielamplitude gemessen. Im Differenzkanal kann für dieses Ziel allerdings kein Echo beobachtet werden. Das kann heißen:

      der Off- Boresight Angle ist gleich Null Grad,
      das Ziel befindet sich genau in der Mitte des Antennendiagramms,
      der Summenkanal ist defekt oder übersteuert.

     

  2. Bei einer Monopulsantenne wurden bei Wartungsarbeiten versehentlich die Antennenzuleitungen für die Differenzkanäle ΔAz (Delta Azimut) und ΔEl (Delta Elevation) vertauscht. Wie wirkt sich das auf das Radar aus?

      Die Reichweite des Radargerätes sinkt,
          weil die Sendeleistung falsch (gegenphasig) verteilt wird.
      Dieser Fehler wirkt sich nur auf den Empfang aus,
          da diese Signale erst nach den Duplexern auf dem Empfangsweg gebildet werden.

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

    

 

 

 

         

 

Prinzip der aktiven phasierten Antennen

 

 

 

 

 

         

Wie funktioniert Fla Abwehr ?

 

Darstellung der Luftlage  :

großräumig , local , örtlich local

Auswertung der Luftlage :

großräumig , local , örtlich local

Führung

ROE

 

 

 


 

 

Mit Luftraum- RADAR wird die Luftlage lokal oder zentral erfasst und beurteilt. Je nach Feuerregelungs-Regeln kann auf feindliche Luftziele gehandelt werden. Die Luftlage wird mit Luftraum RADAR bestimmt. Zielhöhe , Geschwindigkeit , Parameter, Freund-Feind Kennung sind einige von vilen Anfangsangaben , die bestimmt werden. Die Zieldaten werden automatisiert / Rechnergestützt und halbautomatisch ( der Mensch behält sich die Kontrolloption vor ) ausgewertet. Bei bestimmten Zielen , wie taktischen Boden - Boden Flugkörpern ist wegen zeitkritischem Beurteilen , Kalkulieren und Heranführen der Flugkörper der automatische Modus ( einschließlich ) Zielbekämpfung möglich.

Beurteilung der Luftlage wird nur im Notfall ( Zb Ausfall aller Mittel der Luftraumaufklärung oder bei hochwertigen Zielen ) durchgeführt. ( Ausnahme : Waffensystem PATRIOT , hier ist die Antenne für Zielsuche und Zielbekämpfung konstruiert worden. )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Antennenelemente werden einzeln , vertikal / horizontal oder in Gruppen angesteuert. Jedes einzelne Antennenelement strahlt aktiv ( quasi als Sender ) Es lassen sich mehrere Strahlerzeugungen unabhängig voneinander erzeugen und separat lenken. Nun ist echtes Multitasking mit unterschiedlichen Frequenzen , Wellenformen und Arbeitsteilung möglich.

Каких-либо препятствий для выполнения российских обязательств по ВТС с Ираном не существует

 

 

 

 

 

 

Beispiel für passive Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung : TOR M1  des russ. Heeres  Bild : ARMS.TASS

 

         Skarus 04/2006

 

          Korrektur der Windlast

Windlast verschiebt großflächige  Antennenanlagen . Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung werden über Getriebe und elektromechanisch auf den Suchsektor gedreht . Getriebespiel lässt die Antenne bei Winböen geringfügig im Getriebespiel  "wackeln ".

Je nach System der Koordinatenbestimmung treten verschiedene Effekte auf. Entweder interpretiert die Software  2 Zielzeichen statt einem oder das Zielzeichen bewegt sich zusätzlich und "springt."

Mit mechanischen Lösungen  ( Kreisel ) werden diese ruckartigen Bewegungen elektronisch kompensiert. Es werden Korrektursignale in das System der Koordinatenbestimmung gegeben. Das gesamte System " springt " elektronisch mit .

Mit modernem RADAR und elektronischer Strahlschwenkung lassen sich Getriebespiel oder Windlast über Software ausgleichen. Aus den 2 Zielzeichen werden die wahren Koordinaten berechnet und wieder korrekt dargestellt .Das System wird etwas toleranter und interpoliert ein Zielzeichen.

Auf die Flugbahn gestarteter Flugkörper hat Wind kaum Einfluss.

Seitenwind verschiebt den Flugkörper , wegen Masseträgheit und kurzer Zeitdauer bis zum Erfassen durch das RADAR und Beginn der Lenkung sollten hier Abweichungen im einstelligen Meter ( oder dm ) Bereich vorliegen und sind zu vernachlässigen.

 

 

 

1.  Beleuchtung und Tracking. Senderfrequenz ist elektronisch umstimmbar, entweder durch Frequenzverschiebung bis außerhalb der Störung oder durch  ständige Frequenzsprünge. Diese Verschiebungen / Sprünge sollten nach dem Start von Fla Raketen und Lenkung der Raketen zum Ziel für den Zielkanal unterlassen werden.

2. Das Feuerleitradar strahlt zum Flugkörper Lenkkommandos ab. Diese Lenkfrequenzen sind für alle gestarteten und fliegenden Flugkörper unterschiedlich. Die Lenkfrequenzen werden von Flugkörpern immer wieder verwendet und sind gleich. Jeder Flugkörper ist dem Feuerleitradar / Computer über eine Kennung bekannt und wird auf seiner eigenen Frequenz angesprochen. Änderung dieser Frequenzen ist technisch nicht möglich oder vorgesehen. Zusätzlich können Informationen vom Flugkörper via download durch den Flugkörper hindurch nach unten zum Feuerleitradar / Waffenleitrechner abgestrahlt werden. Die Frequenzen dieser Informationskanäle sind festgelegt .

                           

3. Der Flugkörper antwortet aktiv. Die Sendefrequenzen sind festgelegt und während des Fluges nicht veränderbar. Diese Abstrahlung wird vom Feuerleitradar ausgewertet und bildet die Grundlage für Koordinatenbestimmung und Bildung von Lenkkommandos .

4. Feuerleitradar fragt Flugkörper ab, dieser antwortet aktiv. ( siehe Punkt 3. ). Dieser Kanal (     Raketenkanal ) ist äußerst wirkungsvoll störbar .Raketensignale werden verzerrt und unterdrückt empfangen.