Untersuchung zu einem abbildenden harmonischen Radar mit digitaler Strahlformung

Abstract

Ein harmonisches Radar verursacht und detektiert die an Zielen mit nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinien entstehenden Frequenzvielfachen (sog. harmonische) des am Objekt einstrahlenden Sendesignals. Frequenzvielfache entstehen meist an Zielen, die Metalle und Halbleiter enthalten. Bereits dünne Oxidschichten auf Metalloberflächen können zur ungewollten Entstehung von harmonischen beitragen. Im Gegensatz dazu enthalten harmonische Transponder gewollt nichtlineare Bauteile wie Schottky-Dioden, um eine bestmögliche Detektion zu gewährleisten. Elektronische Geräte, wie Mobiltelefone, enthalten Halbleiterbauteile verschiedenster Art. Über Drähte, Leiterbahnen oder auch direkt am Halbleiter können elektromagnetische Wellen in das Gerät ein- und auskoppeln, die Frequenzvielfachen werden an den Transistoren und Dioden erzeugt. Die Detektion von elektronischen Geräten mit einem harmonischen Radar in Kombination mit einer ortsaufgelösten Rekonstruktion der beobachteten Messszene stellt eine interessante Technologie dar. Gerade im Bereich sicherheitsrelevanter Anwendungen können die mit einem solchen System gewonnenen Daten eine zusätzliche und wertvolle Informationsquelle sein. Ein mögliches Einsatzgebiet ist die rasche und großflächige Kontrolle von Personen oder Gepäckstücken in Sicherheitszonen. Ebenso ist auch ein Einsatz zur frühzeitigen Erkennung vom improvisierten Sprengfallen (IED, engl. Improvised Explosive Device) mit elektronischen Zündmechanismen denkbar. In dieser Arbeit wurden sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen zu einem abbildenden harmonischen Radarsystem durchgeführt. Grundlage der experimentellen Untersuchungen ist der Aufbau eines harmonischen Radarsystems als Erweiterung eines bereits bestehenden Messsystems. Neben einer rein harmonischen Messprozedur ist ebenso ein klassischer, linearer Messmodus vorgesehen. Die theoretischen Überlegungen zur Abbildung von Messszenen harmonischer, sowie linearer Messziele wurden durch systemangepasste Simulationen gestützt. Abschließende Testmessungen dienen der praktischen Verifikation der theoretischen und simulativen Analysen.