Die Seminararbeit behandelt das Thema Flughafenradar und Radarsysteme. Radar steht als Abkürzung für Radio Detecting and Ranging. Das Wort kommt ursprünglich aus dem Militärischen und bedeutet sinnhaft das Detektieren und Vermessen mittels Radiowellen. Damit lassen sich viele Anwendungen in mehreren Bereichen realisieren, wie zum Beispiel Rundsicht- und Bordradar für den Flug- und Schiffsverkehr, Wetterradar, Abstandsregelsysteme und Kollisionswarner im Straßenverkehr.
Inhaltsverzeichnis
0. Begriffe
0.1 Frequenz
1. Allgemein
1.1 Physikalische Grundprinzipien
2. Prinzip Radargerät
2.1 Duplexer
3. Einteilung Radargeräte
3.1 Primärradar
3.1.1 Vorteile
3.1.2 Nachteile
3.1.3 Daten und Verwendung
3.2 Sekundärradar
3.2.1 Vorteile
3.2.2 Nachteile
3.2.3 Daten und Verwendung
4. Auswertung der Signale
5. Radargeräte in der Flugsicherung
5.1 En Route Radar
5.2 Airport Surveillance Radar
5.3 Präzisions Anflug- und Landeradarsysteme
6. Berechnung der Seiten- und Höhenwinkel
6.1 Seitenwinkel
6.2 Höhenwinkel
6.2.1 Zielhöhe (Höhe über Grund)
6.3 Entfernung
6.4 Weitere Daten
7. Radargleichung
7.1 Rückstrahlfläche
8. Antennen
8.1 Parabolantenne
8.1.1 Funktionsweise
8.2 Phased Array Antenne
8.2.1 Funktionsweise
9. Exkurs: ADS-B
9.1 Funktionsweise
9.2 Mögliche Flugdaten
Zielsetzung & Themen
Diese Seminararbeit befasst sich mit den technischen Grundlagen und Funktionsweisen von Radarsystemen in der modernen Flugsicherung. Ziel ist es, die physikalischen Prinzipien der Ortung sowie die technologische Umsetzung der Signalverarbeitung und Antennentechnik verständlich darzulegen.
- Grundlegende physikalische Prinzipien der Radartechnik
- Unterscheidung zwischen Primär- und Sekundärradar
- Berechnungsmethoden für Seitenwinkel, Höhenwinkel und Distanz
- Technologien der Antennenkonstruktion
- Einsatzmöglichkeiten und Funktionsweise von ADS-B
Auszug aus dem Buch
1.1 Physikalische Grundprinzipien
Bei der Radartechnik wirken drei grundlegende physikalische Gegebenheiten:
1. Elektromagnetische Wellen breiten sich geradlinig aus. Das bedeutet die (Empfangs-)Richtung kann bei entsprechender Bündelung durch Antennen genau gemessen werden. Somit ist eine Ortung in Richtrung und Höhe möglich.
2. Elektromagnetische Wellen werden an leitenden Grenzflächen reflektiert. Damit wird ein Echo erzeugt welches wiederrum durch einen geeigneten Empfänger detektiert werden kann. Das ist der Beweis für die Existenz eines Hindernisses.
3. Elektromagnetische Wellen breiten sich mit einer konstanten Geschwindigkeit aus. Diese beträgt (in Luft) annähernd Lichtgeschwindigkeit von bzw. genau. So lässt sich aus der Laufzeit der Signale die Entfernung berechnen.
Zusammenfassung der Kapitel
0. Begriffe: Erläuterung grundlegender physikalischer Definitionen, die für das Verständnis der Radartechnik erforderlich sind.
1. Allgemein: Einführung in die Etymologie und die vielfältigen Anwendungsgebiete von Radar, sowie Erläuterung der physikalischen Basis.
2. Prinzip Radargerät: Beschreibung des technischen Aufbaus, insbesondere der Rolle des Duplexers bei der Trennung von Sende- und Empfangswegen.
3. Einteilung Radargeräte: Differenzierung zwischen der passiven Funktionsweise des Primärradars und der aktiven Kommunikationsweise des Sekundärradars.
4. Auswertung der Signale: Erklärung der Zeitabläufe zwischen Senden und Empfangen sowie der Bedeutung der Impulsfolgefrequenz.
5. Radargeräte in der Flugsicherung: Vorstellung verschiedener Radarsysteme wie En-Route- und Airport-Surveillance-Radar sowie Präzisions-Anflugsysteme.
6. Berechnung der Seiten- und Höhenwinkel: Detaillierte Darstellung der mathematischen Grundlagen zur exakten Standortbestimmung eines Objekts.
7. Radargleichung: Herleitung des Zusammenhangs zwischen Sendeleistung und Empfangsleistung sowie der Einflussfaktoren auf die Reichweite.
8. Antennen: Vergleich der funktionalen Unterschiede und Vorteile von Parabolantennen gegenüber Phased-Array-Antennen.
9. Exkurs: ADS-B: Übersicht über das transponderbasierte System ADS-B als Ergänzung zur klassischen Radarkontrolle.
Schlüsselwörter
Radar, Flugsicherung, Primärradar, Sekundärradar, Antennentechnik, Wellenausbreitung, Signalverarbeitung, Ortung, Frequenz, Laufzeitmessung, Parabolantenne, Phased-Array, ADS-B, Luftverkehr, Navigation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die technischen Grundlagen und Funktionsweisen von Radarsystemen, die speziell in der zivilen Flugsicherung zum Einsatz kommen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zu den Schwerpunkten zählen die physikalischen Grundlagen der Radartechnik, die verschiedenen Radartypen, mathematische Berechnungen der Objektposition und moderne Antennendesigns.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel besteht darin, dem Leser ein fundiertes Verständnis über die technischen Abläufe und physikalischen Anforderungen an ein Flughafenradar zu vermitteln.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine elektrotechnische Ausarbeitung, die physikalische Prinzipien und mathematische Herleitungen zur Beschreibung der Radarsysteme nutzt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in technische Funktionsbeschreibungen, die Abgrenzung von Primär- und Sekundärradar sowie die mathematische Analyse der Zielerfassung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Radartechnik, Flugsicherung, Signalverarbeitung, Antennendesign und Ortung definiert.
Warum ist der Duplexer bei einem Radargerät so wichtig?
Der Duplexer ermöglicht die bidirektionale Nutzung eines Übertragungskanals, indem er zwischen Sende- und Empfangsmodus schaltet, da die Antenne meist für beides gleichzeitig genutzt wird.
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einer Parabolantenne und einer Phased-Array-Antenne?
Während die Parabolantenne mechanisch bewegt werden muss, erlaubt die Phased-Array-Antenne eine elektronische Strahlschwenkung, was die mechanische Belastung reduziert und die Reaktionszeit verkürzt.
Inwiefern unterscheidet sich das Sekundärradar vom klassischen Primärradar?
Das Primärradar detektiert passive Echos, wohingegen das Sekundärradar aktiv Informationen mit einem Transponder an Bord des Flugzeugs austauscht.
Warum wird ADS-B als Ergänzung und nicht als Ersatz für Radar betrachtet?
Obwohl ADS-B effizient ist, bietet es aktuell keine lückenlose flächendeckende Überwachung und ist auf die aktive Mitarbeit der Transponder in den Luftfahrzeugen angewiesen.
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- Tom Filbrandt (Autor), 2015, Flughafenradar. Einführung in Radarsysteme, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/341425
