Aufbau und messtechnische Verifikation eines UHF-Breitband-Radars

Abstract

Die Aufgabe dieser Arbeit besteht im Aufbau und der Verifikation eines Radarsystems, welches als Teileinheit eines aktiv/passiv Mikrowellenmesssystems arbeiten soll. Die Anforderungen an das Radarsystem richten sich daher nach den Parametern des passiven Systems, welches in der vorangegangenen Praktikumsarbeit bereits aufgebaut und modifiziert worden ist. Bei dem passiven System handelt es sich um ein breitbandiges, niederfrequentes aber multispektral messendes Radiometer im Frequenzbereich von 1 – 8 GHz, bei dem die Eingangskanäle digital angesteuert werden können und die Frequenzeinstellung durch einen schnellen Synthesizer ermöglicht wird. An das Radarsystem stellen sich daher folgende Anforderungen: - Frequenzbereich von 0,5 – 8 GHz (UHF bis Mikrowellenbereich), - Messentfernung im Nahbereich bis mehrere 10 Meter, - Mögliche Verwendung des Radiometer-Empfangszweiges und des schnellen Synthesizers als Signalquelle, um im aktiv/passiv Kombinationsbetrieb eine zeitlich nahezu simultane Messung zu erreichen. Das Radar soll für diese Arbeit als eigenständiges System aufgebaut werden, da die Kombination von aktivem und passivem System den zeitlichen Rahmen der Bachelorarbeit übersteigen würde. Am Ende der Arbeit soll ein messbereites und den obigen Anforderungen entsprechendes experimentelles Radarsystem für erste Labormessungen aufgebaut sein. In Kapitel 2 wird die Verknüpfung eines aktiven mit einem passiven Mikrowellensensor näher erläutert und der Nutzen eines Kombinationssystems aufgezeigt. Das dritte Kapitel befasst sich mit den Grundlagen der Radartechnik und erklärt sowohl das FMCW- (Frequency Modulated Continuous Wave) als auch insbesondere das SFCW-Verfahren (Stepped Frequency Continuous Wave), nach dem das hier entwickelte Radarsystem arbeitet, genauer. Kapitel 4 schildert den Systementwurf und stellt die einzelnen Komponenten vor. Abschließend wird anhand einer Simulation die Funktionalität des umzusetzenden Radarverfahrens bestätigt. Das fünfte Kapitel beginnt mit der Inbetriebnahme und dem Prüfen des Systems anhand einer Kabelmessung. Es folgen die Fehleranalyse sowie Optimierung des Systems und erste Testmessungen an einem Freiraumszenario. Die Arbeit schließt mit der Zusammenfassung und einem Ausblick in Kapitel 6.