12-2012

Messtechnik
Bild 4
real existierenden Flugzeuges muss durch Messen ermittelt werden.
Er schwankt erheblich, und zwar in Abhängigkeit von der
Richtung, aus der das Radar anstrahlt.
Bild 5 zeigt ein typisches RCS-Diagramm eines Düsenflugzeugs.
Das Diagramm ist ein Azimutschnitt, der bei einer Elevation von
0° (auf dem künstlichen Horizont des Flugzeugs) erstellt wurde.
Innerhalb des normalen Radarfrequenzbereichs von 3-18 GHz
schwankt das Radarecho eines Flugzeugs in einer vorgegebenen
Richtung um ein paar dB, da Frequenz und Polarisation variieren
(Der RCS kann sich um einen Faktor von 2-5 ändern). Er variiert
nicht so stark wie das Glattblech. Wie in Bild 5 dargestellt, ist der
RCS am Triebwerkstrahl des Flugzeugs am größten. Dies ist auf
den großen physischen Bereich, der durch den Radar abgetastet
wird und auf den lotrechten Aspektwinkel zurückzuführen (zunehmendes
Reflexionsvermögen). Der nächste Maximalwert des RCS
wird im Bereich der Flugzeugnase/ des Flugzeughecks erreicht, vor
allem auf Grund von Reflexionen, die von den Motoren oder den
Triebwerkstrahlen verursacht werden. Die meisten Selbstschutzstörsender
decken ein Gesichtsfeld von ±60° über Flugzeugnase
und Flugzeugheck ab, daher wird der hohe RCS am Triebwerkstrahl
nicht vom Störsender abgedeckt. Der Triebwerkstrahl wird
Bild 5: Konzept des Radarquerschnittes
Tabelle 1: Klassische Werte für den Radarstreuquerschnitt (6)
häufig nicht abgedeckt, da nicht in ausreichendem, Maße Energie
zur Verfügung steht, um alle Quadranten des Flugzeugs erfassen
zu können. Die Seite eines Flugzeugs ist theoretisch einer Bedrohung
von 30% der Zeit, über den Durchschnitt aus allen Szenarien
hinweg gesehen, ausgesetzt.
Der RCS kann auch in Dezibel, bezogen auf einen Quadratmeter,
ausgedrückt werden (dBsm). Die vom Ziel reflektierte Energie
ist proportional zu seinem Radarstreuquerschnitt. Tarnkappenflugzeuge
und Insekten haben einen negativen Radarstreuquerschnitt,
gemessen in dBsm, große Glattbleche oder nicht getarnte
Flugzeuge haben positive Werte.
RCS-Werte können sehr irreführend sein, da die Ergebnisse auch
durch andere Faktoren beeinflusst werden können. Zum Beispiel
beeinträchtigen Oberflächenunebenheiten, Phasenunterschiede,
Polarisationen, und Materialart die Ergebnisse in großem Maße.
In der o.g. Gleichung kann im Beispiel eines klassischen Bombenflugzeugs
der gemessene Wert für den RCS unter bestimmten
Umständen (90°, 270°) weit über 1000 m² betragen.
Radarreichweitengleichung
Die Radarreichweitengleichung liefert eine sehr nützliche mathematische
Beziehung, wenn man sowohl den Bedarf als auch die
Effektivität der Bemühungen zur Änderung des Streuquerschnitts
eines Radarziels bewerten möchte. In ihren verschiedenen Formen
trägt die Radarreichweitengleichung zur Berechnung bei von:
• Parametern für Radarsysteme
• Parametern von Zielen
• Hintergrundeffekten
(Stördaten, Rauschen, Interferenz und elektronische Störmaßnahmen)
• Ausbreitungseffekten (Reflexion, Brechung und Beugung)
• Ausbreitungsmedium (Absorption und Streuung)
Die Radarreichweitengleichung zeigt, dass die empfangene Energie
eine direkte Funktion der übertragenen Energie, der Antennengewinne
der übertragenden und empfangenden Transmitter,
der Frequenz (Wellenlänge) und des RCS ist und dass sie indirekt
proportional zur vierten Potenz der Entfernung zwischen Ziel und
Empfangsantenne ist.
Bild 6 illustriert das physikalische Konzept und das Ersatzschaltbild
für ein Ziel, das von einem monostatischen Radar angestrahlt
wird (Sender und Empfänger nebeneinander liegend). Ähnlich wie
bei einer Empfangsantenne fängt ein Radarziel auch einen Teil der
Energie auf, reflektiert sie aber (d. h. sendet sie aus) in Richtung
des Radars. Kurz gesagt, der Betrag der Energie, die in Richtung
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