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                                               RADAR 

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                                               RADAR 2

bullet  Düppel  Chaff       und    Taktik   (Grundlagen Fla)
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bullet Polarisation 
bullet rechnen mit Polarisation

 

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bulletProbleme beim Schiessen in geringen Höhen

 

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       Querverweis   :    Grundlagen  Fla  ,     Antennen    Strahlschwenkung und Grundlagen

 

praktische Radartechnik  / Chaff und Düppel ,windows( engl. codename)

Düppel , Chaff oder Windows werden passive
Störungen bezeichnet , die von Raketen, 
Flugzeugen etc abgestoßen /abgeworfen werden
um sich gegen Radarstrahlung zu tarnen. 
Die Tarnung erfolgt nach dem Prinzip ,das 
das Flugzeug hinter der Reflexion an der 
Wolke nicht mehr sichtbar ist.

Genutzt werden : Plastikstreifen, Folie (aufge-
dampftes Metall, Folie, Metallpulver und
Aerosole.
Chaff (Düppel ) wird auch zum Eigenschutz
von Flugzeugen bei anfliegenden Fla Raketen
genutzt. Funkzünder (aktive) fassen die
Reflexionen an der Wolke auf und können
detonieren - das Flugzeug bleibt unbehelligt.
In Verbindung mit aktiven elektronischen 
Störungen (jamming) sind passive Störungen
(Düppel) sehr effektiv um Radarstationen 
der Luftverteidigung zu stören , zu  
unterdrücken und den Anflug von feindlichen 
Flugzeugen zu verbergen.

Das Feuerleitradar der Luftverteidigung wird durch
Chaff beeinflusst , gestört bzw. unterdrückt.

Chaff ist ein Mittel der elektronischen Kriegsführung
und der Taktik.

Neben Verringerung der Empfängerempfindlichkeit
und Reichweitenverringerung kommt es 
zu Drehungen der Polarisationsebene der
empfangenen  Wellen. Verringerung der 
effektiven Reflexionsfläche für Objekte in der 
Düppelwolke sind die Folge.
Das Spektrum der empfangenen Frequenzen/Wellen 
nimmt zu.

Chaff wurde während amerikanischer
Luftangriffe auf Nordvietnam ( linebaker II )
gegen die Luftverteidigung massiv eingesetzt. 1972

© 2004 Skarus  

 

                      

Flugzeuge sind hinter dem Chaff wegen dessen Reflexionen nicht sichtbar. ( wenn die Düppeldichte und Pakete-Anzahl pro Flugmeter richtig gewählt werden)
Die Ziele können vor , hinter oder innerhalb der Wolke fliegen. Bei optimalem Einsatz des Chaff ( je Impuls des RADAR ein Packet , werden diese
Ziele optimal maskiert. Es handelt sich hier um sehr einfache Rechenaufgaben , siehe Rechnen )

Verschiedene Länder nutzen verschiedene Taktiken :

Von Russland ist der Einsatz in de vorderen Halbsphäre bekannt ( div. Literatur über RADAR Techniken) Chaff wird über Rakete in den Bereich vor der anfliegenden Formation gebracht.

Bekannt ist der Einsatz von Metallpulver ( wirkt gegen alle Frequenzen und Aerosolen )

             07/2007 Ska


                                                                                     
                                                                                                                      

           Chaff Ausstoßer am Flugzeug     Bild : Autor. Wird heute ( 2005 ) so nicht mehr verwendet.

In optischen Systemen der Zielbegleitung 
(tracking über Radar . TV Kamera zur Kontrolle)
sind Pendelbewegungen um das Ziel zu 
beobachten. Die Vernichtungswahrscheinlichkeit
wird abnehmen.

 

   

Düppel müssen für jede Frequenz 
optimiert werden. Länge ca. 0,5 
Wellenlänge. In Abhängigkeit der 
Quermaße und Dicke liegt der Wert
bei 0,47. 

sO : effektive Reflexionsfläche des Düppel
in Abhängigkeit der Wellenlänge


Die Reflexionsfläche nimmt mit zunehmender
Sendefrequenz ab. Mit anderen Worten, für
ein Radar im dm Bereich benötigt man 
weniger Düppel (aber mit größeren Ausmaßen)
während für die Störung im cm Bereich die 
Anzahl der Düppel stark ansteigt.

Düppel können vor oder hinter dem Flugzeug
ausgebracht werden. (Russland gebraucht den
Begriff , der "vordere Sphäre") 

Die Wirkung ist wegen parasitärer Frequenzen,
und Verbreiterung des Spektrums ähnlich 
aktiver Störungen gegen das Radar. 

Durch die Reflexionen durch Chaff können 
Scheinziele erzeugt werden.
Die Reflexionsflächen können die von realen
Flugobjekten übersteigen .

Die Tatsache des Täuschen selbst
kann nicht verborgen werden. 
Chaff ist als Aufhellung ähnlich 
Regenwolken mit räumlichen Ausmaßen
immer erkennbar.

© 2004  Skarus  

                                

Bewegte Objekte erzeugen einen Phasenunterschied zwischen abgestrahlter und 
empfangener Welle bei Reflexion an einem bewegten Objekt.     Bild : Autor

Die Sinkgeschwindigkeit von Düppel bewegt sich
bei  60 - 80 m / min. 
      Quelle: Grundlagen der Funkortung, aus dem russ.
Verweildauer in der Luft im Minutenbereich ist
anzunehmen. Mit Bewegung in Windrichtung
kommt es zur Auflösung der Wolke.
Die Bewegung mit dem Wind und geringerer
Geschwindigkeit als das fliegende Objekt wird
zur Unterscheidung von Düppel und Flugziel 
genutzt. 

Die Änderung in der Phase bei Reflexion
am Flugzeug bzw. am Düppel sind unterschiedlich.

Digitale Systeme mit automatischer 
Signalauswertung können durch Chaff belastet 
und überlastet werden.

Die Polarisation der Reflexionen ändert
sich , es kommt zu zusätzlichen 
Fluktuationen der effektiven Reflexionsfläche.

 

 Grundsätzlicher Zusammenhang

Für Systeme mit sehr hoher Winkel- und 
Entfernungsauflösung und elektronischer 
Strahlschwenkung sind die Dipole als einzelne
Ziele erkennbar. Jedes einzelne muss 
klassifiziert und ständig beobachtet werden.

Bei genügender Auslastung lassen sich 
Einschränkungen für Suchsektoren oder
einzelne Radarfunktionen erwarten.

Mit unterschiedlichen Pulsformen , 
Verweildauer des Strahls auf dem Ziel , 
Polarisationsänderungen (zirkular) und
Geschwindigkeitsfiltern lassen
sich solche passiven Störungen kompensieren.

(MTI moving target indicator, SBZ Selektion
beweglicher Ziele)   Siehe auch Würzburg Gerät

Die Reflexionsfläche eines einzelnen Dipol
beträgt:

    s0 = 0,86  l2

Für Dipole als Wolke mit zufälliger
Verteilung und veränderlicher Polarisation
und Bewegung gilt:

   s0 = 0,17 l2

In der russ. sprachigen bzw. engl. spr. Literatur variieren diese Werte 
geringfügig.

© 2004  Skarus  

                          

Ein sich langsam bewegendes oder nicht bewegendes Objekt erzeugt geringfügige  Phasenverschiebungen.



Effizienter werden Düppel mit zeitlichem Abwurf
bzw. Ausstoß. in jedes Impulsvolumen.
(Impulsdauer) um den Effekt der Verwehung
und Entfernung von der Wolke durch das fliegende
Objekt zu verstärken.
die Impulsdauer hat ein bestimmtes
Äquivalent an Laufzeit und räumlicher Tiefe.
Bei der Länge eines Sendepulses im ýsec Bereich
ZB 100m. In diesen Abständen müssen die 
Düppel geworfen werden.

Wenn das Impulsvolumen 250 m beträgt, und ein 
Düppelpäckchen mit der effektiven  Reflexionsfläche 
des Flugzeuges geworfen wird , müssen  bei einer
Flugstrecke von 100 Km insgesamt 400 Päckchen
ausgestoßen werden.
Die Ausstoßgeschwindigkeit ist von der 
Impulsfolgeperiode und Impulsdauer der 
Radarstation abhängig.

Rechenaufgaben für Düppel,Chaff

© 2004  Skarus  

                                 

Flugziele sind auch vor der Wolke für das Radar nicht von den Reflexionen an der 
Chaffwolke zu unterscheiden  . Bild : Autor

rechnen und Chaff

  Eine Wolke aus 5000 Dipolreflektoren ( Chaff /Düppelstreifen)
 hat die effektive Reflexionsfläche von:   ?
 Wellenlänge des RADAR : 3 m 

       s0 = nD  *  sD 
  
s0  effektive Reflexionsfläche 
             n D Anzahl der Dipole
            sD = 0,17 
l2           effektive Reflexionsfläche eine Dipols (Mittelwert )     
           
Wellenlänge des Radar

      s0= 5000 * 0,17 * 32  m2  =  7,6 *103  m2     =   ca. 7000 m2  

  Wie ändert sich die Reflexionsfläche der Chaffwolke , wenn ein Radar mit 3 cm
 Wellenlänge diese anstrahlt ?    

       s0= 5000 * 0,17 * 0,032  m2  =  0,75  m2     =   ca. 1 m2  

 

Wie lang sollten die Düppelstreifen   sein, um eine Radarstation  auf 1 GHz zu stören?

Lösung :   3cm Wellenlänge     . Bei l /2 das Maximum an Reflexion zu erwarten (ca.  0,47 )

               1,5 cm Länge

                                                                                               Übungsaufgaben und Lösungen

                                                                                                      

 

                              Störschutz

 

 SBZ

SBZ    Selektion beweglicher Ziele , M T I   moving target indicator.

Es werden 3 Hauptgebiete für den Einsatz unterschieden:

-Selektion beweglicher Ziele ( Phasenunterschied ) aus den Reflexionen der Erdoberfläche.
-Selektion von sich bewegenden Zielen aus Wolken / passiven Störungen , hervorgerufen durch Düppel, Chaff etc.
-Selektion beweglicher Ziele aus Wolken und Störungen natürlichen Ursprunges , Regenwolken , Wolken etc.


Zielbegleitung gegen die reflektierende Erdoberfläche bei RADAR. Bewegte Ziele innerhalb der "örtlichen Rose " ( alter deutscher Begriff aus der RADAR -Technik ) werden mit ihrem Phasenunterschied in einem elektronischen System herausgefiltert und gegen die feste unbewegliche Erdoberfläche sichtbar gemacht.
Die Baugruppe Phasendetektor filtert diese Ziele aus . Diese werden im Empfänger weiter bearbeitet.

Solche Signale sind  verzerrt und mit Laufzeitfehlern behaftet. In analogen Systemen führen solche gefilterten Signale  zu zusätzlichen Lenkfehlern für den Raketenflug ( weil die Zielkoordinaten selbst ungenau geworden sind )

Im Antennenfolgesystem treten zusätzliche Schwingungen auf , dh. die Antenne folgt dem Ziel nicht nicht konstant und synchron. Die Antenne folgt dem Ziel unruhiger. ( Bei automatischer Zielbegleitung und Zuschalten des teleoptischen Kanals sind diese unruhigen Zielbegleitungen gut zu beobachten. ) Die Vernichtungszone geht bei Nutzung SBZ , MTI in der Entfernung zurück , dh.wird kleiner.

Bei digitalen Systemen lassen sich Verzerrungen etc. entfernen.

Aber : Bei analogen /digitalen Systemen nimmt die Empfängerempfindlichkeit ab.
Das führt entweder zu Verringerung der Auffassentfernung oder zur Verringerung des Auffassen von Zielen mit kleinerer effektiver Reflexionsfläche.

MTI / SBZ lässt sich in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen nutzen. Ziele lassen sich auch gegen Wolken filtern. Probleme treten durch unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Wolkenteile selbst auf. Möglicherweise lassen sich damit nicht alle Wolkenteile gleichzeitig kompensieren. Ziele hinter oder vor Störungen passiver Art ( Chaff / Düppel , Aerosole und Metallpulver ) lasen sich ebenfalls herausfiltern.

Bei Zielen ,die gegen passive Störungen fliegen lassen sich im teleoptischen Kanal die zusätzliche Ungenauigkeiten der Antennenbegleitung beobachten .Solche passive Störungen verringern ebenfalls die Empfängerempfindlichkeit . Zusätzlich kann die Arbeit der Funkzünder von anfliegenden Fla Raketen innerhalb der Chaff Wolke gestört werden.

Systeme , die Ziele aus Regenwolken filtern , können auch nach dem Prinzip der Polarisationsdrehung ( zirkular ) arbeiten.
Erstaunlicherweise lassen sich Störschutzsysteme gegen passive Störungen auch gegen aktive Störungen einsetzten. So ließen sich mit dem SBZ Rauschstörungen gegen die Raketenleitstation kompensieren. ( Russland , Schiessen 1987 ) Auch die Schaltung MARU ( S 125 NEVA , SA3) ist gegen aktive wie passive Störungen wirksam.

Am Waffensystem PATRIOT gab es lange Zeit ( bis ca. 1996 ) den "Weather Mode" . Hier wurde mit MTI und zirkularer Polarisation Wolken und Regeneinfluss kompensiert.

Trotz Digitalisierung der SBZ / MTI Systeme findet man bis heute mechanische Baugruppen im System :
       Laufzeitketten auf L-C oder Ultraschallbasis (mit Piezogebern )

Der Artikel wurde aus Sicht der bodengebundenen Luftverteidigung und Feuerleitradar geschrieben. Luftraumüberwachungsradar,Flugzeugradar etc. ) können durchaus andere Prinzipien und Verfahren nutzen.
 

  Rechenaufgaben

Der Autor  dieses Artikels hat  Chaff  in  Form von Metallpulver  und  modulierten Rauschstörungen auf
Schiessplatzaufenthalten in Russland  gegen  Feuerleitradar  SA3 selbst  erlebt.  link Schiessen in Russland

 

 © Peter Skarus    Dipl. Ing. ( FH )  2005       www.peters-ada.de

  

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