Institutsbericht 2010/2011 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

Beim moderneren MAARSY-Radar auf Andøya (Abb. 17.3) ist jede der insgesamt 433 in einer
gleichseitigen Dreiecksgitterstruktur angeordneten Antennen mit einem eigenen Sende-Empfangsmodul
verbunden, dessen Ausgangsleistung bis maximal 2 kW sowie dessen Sendefrequenz und
Phasenoffset individuell eingestellt werden kann. Dadurch wird ein symmetrischer Radarstrahl mit
einer Strahlbreite von 3,6 ◦ erzeugt, der bis zu 40 ◦ aus dem Zenit heraus frei in jede beliebige Himmelsrichtung
geschwenkt werden kann, ohne seine Richtwirkung zu beeinträchtigen. Verschieden geformte
Radarpulse mit einer Länge von 0,33 µs bis zu 200 µs können um die zentrale Radarfrequenz
von 53,5 MHz innerhalb der zur Verfügung stehenden Bandbreite von 4 MHz gesendet werden, wobei
die Sendefrequenz wie auch die Strahlposition nach jedem Sendepuls geändert werden kann.
Die zusammengefassten Empfangssignale von jeweils 7 benachbarten und symmetrisch angeordneten
Antennen lassen sich vielfältig kombinieren und stehen für eine 16-Kanal-Datenerfassung zur
Auswahl. Alternativ können auch Empfangssignale von separat vom Hauptfeld angeordneten Antennen,
die für die Meteorbeoachtung oder den bistatischen Radarbetrieb im Grenzschichtbereich
genutzt werden, von der Datenerfassung verarbeitet werden. Diese Flexibilität eröffnet vielseitige
Möglichkeiten für interferometrische und Mehrempfängeranwendungen in der MST-Region.
Die MF-Radare
Der Frequenzbereich zwischen 2 und 3 MHz ist bestens geeignet, ganzjährig kontinuierliche Messungen
im Höhenbereich zwischen 50 und 95 km durchzuführen. Die MF-Radare des IAP werden
zur Untersuchung der Dynamik der mittleren Atmosphäre eingesetzt und können dabei skalenübergreifende
Datensätze von Impulsflüssen, internen Schwerewellen, Gezeiten und planetaren Wellen
liefern. Die umfangreichen Messungen ermöglichen die Erforschung der Wechselwirkungen der verschiedenen
Wellen untereinander und auf die Hintergrundzirkulation.
Das Andenes-MF-Radar auf Andøya (links in Abb. 17.5) verfügt über eine Sendeleistung von
50 kW und sendet auf 1,98 MHz mit einer Impulslänge von 27 µs. Die emittierten elektromagnetischen
Wellen werden nach Streuung an Irregularitäten im Bereich der ionosphärischen D-Schicht
mit drei räumlich getrennten Empfangsantennen aufgenommen. Das Windfeld wird aus den Beobachtungsdaten
durch eine Korrelationsanalyse (Full Correlation Analysis) bestimmt.
Abb. 17.4: Das Saura-MF-Radar auf Andøya
Das Saura-MF-Radar auf Andøya (Abb. 17.4)
mit einer Spitzenleistung von 116 kW arbeitet
auf einer Frequenz von 3,17 MHz. Das Antennenfeld
besteht aus 29 Kreuzdipolen, die als Mills-
Cross angeordnet sind, wobei jedem Dipol ein
in Leistung und Phase frei steuerbares Sende-
Empfangsmodul zugeordnet ist. Diese modulare
Struktur ermöglicht es, den bis zu 6,4 ◦ schmalen
Radarstrahl in jede Himmelrichtung mit bis zu 15 ◦
Zenitablage zu schwenken, und kontinuierliche Experimente
zur Untersuchung der dynamischen Eigenschaften
der Mesosphäre im Spaced-Antennaund
im Doppler-Beam-Swinging-Verfahren durchzuführen.
Die Aussendung von Signalen mit wechselnder Polarisation von Datenpunkt zu Datenpunkt
erlaubt zudem die Bestimmung der Elektronendichte aus differentiellen Absorptions- und
Phasenmessungen im Höhenbereich von ca. 60 bis 90 km.
Das Juliusruh-MF-Radar ist eine kleinere Variante des Saura-MF-Radars. Es arbeitet auf
3,18 MHz und erreicht eine maximale Sendeleistung von 128 kW. Die Antenne besteht aus 13
gekreuzten Dipolen, die ebenfalls als Mills-Cross-Antenne angeordnet sind und eine Strahlbreite
von 18 ◦ erzeugen.
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