Begriff:Radar

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(englisches Kunstwort aus radio detecting and ranging, eigentlich Funkermittlung und Entfernungsmessung), Verfahren und Einrichtungen, die mittels gerichteter und reflektierter elektromagnetischer Wellen das Auffinden sowie die Orts-, Entfernungs- oder Geschwindigkeits-Bestimmung von Objekten ermöglichen.

Genauer
Das Radar ist ein Gerät, das elektromagnetische Wellen (üblicherweise im GHz-Bereich) aussendet und die zurückgeworfenen Echos empfängt und auswertet. So können Informationen über weit entfernte Objekte gewonnen werden.

Verschiedene Informationen können aus den empfangenen Wellen herausgelesen werden

aus der Zeit zwischen Absenden und Empfangen kann die Entfernung berechnet werden (siehe Lichtgeschwindigkeit)
aus der empfangenen Frequenz kann berechnet werden, wie schnell sich das Objekt nähert oder entfernt (siehe Doppler-Effekt)
bei guter Auflösung des Radars können sogar Bilder des Objekts erzeugt werden.
Das Wort Radar ist ein englisches Akronym aus radio detection and ranging (etwa Entdeckung und Entfernungsmessung durch Radiowellen). Der ursprüngliche deutsche Begriff Funkmesstechnik wurde nach dem Zweiten Weltkrieg in der Bundesrepublik Deutschland durch die Bezeichnung Radar ersetzt. In der DDR wurde in der Fachsprache weiterhin von Funkmesstechnik gesprochen.

Geschichte
Beim experimentellen Nachweis von elektromagnetischen Wellen stellte Heinrich Hertz 1886 fest, dass Radiowellen von metallischen Körpern reflektiert werden.

Elf Jahre später wiederholte der Inder Jagadis Chandra Bose die Hertzschen Versuche in Kalkutta, diesmal jedoch mit einer kürzeren Wellenlänge als Hertz. Auf Grund dieser Versuche entwickelte Bose unter anderem Wellenleiter.

Die ersten Versuche der Ortung mittels Radiowellen fanden 1904 durch den deutschen Hochfrequenztechniker Christian Hülsmeyer statt. Sein Telemobiloskop konnte die Laufzeit von Wellen, die von einem Schiff zurückgeworfen wurden, messen und wurde am 30. April 1904 zum Patent angemeldet.

Der Titel der Patentschrift Nr. 165546 lautete

Verfahren, um entfernte metallische Gegenstände mittels elektrischer Wellen einem Beobachter zu melden.
Vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, durch welche die Annäherung beziehungsweise Bewegung entfernter metallischer Gegenstände (Schiffe, Züge oder dergleichen) mittels elektrischer Wellen einem Beobachter durch hör- oder sichtbare Signale gemeldet wird…

Der 23jährige Christian Hülsmeyer wollte eigentlich Lehrer werden. Bei Experimenten im Physiksaal des Bremer Lehrerseminars kam er auf eine – für die Entwicklung der Radartechnik – bahnbrechende Idee.

Beim Experimentieren mit den Hertz`schen Spiegelversuchen stellte Hülsmeyer fest, dass von einem Sender ausgesandte und von Metallflächen zurückgeworfene elektrische Wellen zur Ermittlung entfernter metallischer Objekte verwendet werden können – sein besonderes Interesse galt Schiffen.

Der Durchbruch zur breiten Anwendung kam für die Radartechnik im Zweiten Weltkrieg. Dr. Rudolf Kühnhold, der wissenschaftliche Direktor der Nachrichten-Versuchsabteilung der deutschen Marine, trieb die Entwicklung entscheidend voran. 1934 gelingen Dr. Rudolf Kühnhold im Kieler Hafen die ersten Versuche mit einem von ihm entwickelten Radargerät.

Noch war die Entfernung, in der das Radar arbeitete, für die militärische Nutzung nicht geeignet, doch in den folgenden Monaten ging die Entwicklung schnell voran. Bereits im Oktober erreichte man Entfernungsmessungen von rund 40 Kilometer. Ein Jahr später konnten die Briten erste Erfolge bei der Flugzeugerfassung melden. Der Wettlauf um die militärische Einsatzfähigkeit des Radar trat in die entscheidende Phase ein.

Im Zweiten Weltkrieg erlangte die Radartechnik in der Seekriegsführung, vor allem aber auch in der Luftkriegsführung große Bedeutung. Der erste erfolgreiche radargeleitete Abfangeinsatz der Geschichte erfolgte am 18. Dezember 1939, als einige britische Vickers Wellington-Bomber zum Angriff auf deutsche Kriegsschiffe in der Deutschen Bucht anflogen. Die nach der Ortung der Bomber aufsteigenden Abfangjäger vom Typ Messerschmitt Bf 109 und Messerschmitt Bf 110 konnten den Bombern der Royal Air Force schwere Verluste zufügen.

Einen negativen Effekt hatten aber beispielsweise die Radar-Überwachungsempfänger auf deutschen U-Booten. Sie wurden eingesetzt, um herannahende, feindliche, Aufklärungsflugzeuge mit aktiviertem Radar frühzeitig zu erkennen. Die Radar-Überwachungsempfänger strahlten aber eine intern erzeugte Oszillatorfrequenz praktisch ungehindert ab. Dies machte sich der Feind zunutze. Die Oszillatorfrequenz zeigte nicht nur die Richtung an, in der sich ein U-Boot befand, sondern auch, dass dort mit feindlichen Radar-Luftaufklärern gerechnet wurde. Sie wurden damit zu einem leicht ortbaren Ziel für den Feind. Der vermeintliche Vorteil kehrte sich ins Gegenteil um.

Radargeräte für verschiedene Verwendungszwecke wurden entwickelt

Frühwarnstationen, die vor anfliegenden Flugzeugen warnten
Bordradar in Bombern, um auch bei Nacht Einzelheiten am Boden erkennen zu können
Bordradar in Nachtjägern, um gegnerische Flugzeuge bei Nacht angreifen zu können
Schiffsradar, um feindliche Schiffe und Flugzeuge zu entdecken
Nach dem Zweiten Weltkrieg kam auch die Lenkung radargesteuerter Waffen wie Flugabwehrraketen dazu. Außerdem wurde das Radar auch für die zivile Schiff- und Luftfahrt eingesetzt. Die heutige Passagierluftfahrt wäre ohne Luftraumüberwachung durch Radar nicht denkbar. Auch Satelliten und Weltraumschrott werden heute durch Radar überwacht.

Als die Radargeräte leistungsfähiger wurden, entdeckte auch die Wissenschaft diese Technologie. Wetterradargeräte helfen in der Meteorologie bei der Wettervorhersage. Mittels großer Stationen können vom Boden aus Radarbilder vom Mond, der Sonne sowie einigen Planeten erzeugt werden. Umgekehrt kann auch die Erde vom Weltraum aus durch satellitengestütze Radargeräte vermessen und erforscht werden.

Technische Funktion
Bei Radargeräten unterscheidet man zwischen Puls- und CW-Radargeräten. Ein Pulsradargerät sendet Impulse mit einer typischen Länge im unteren Mikrosekundenbereich und wartet dann auf Echos. Die Entfernung wird durch die Formel

R=(c0*t)2

R = Entfernung
c0 = Lichtgeschwindigkeit
t = Zeit

ermittelt. Je nach Reichweite des Radargerätes wird nun einige Mikro- bis Millisekunden empfangen, bevor der nächste Impuls gesendet wird. Typische Anwendungsgebiete sind Luftraumüberwachung und Wetterradar. Mit der entsprechenden Auswertetechnik lässt sich mit einem solchen Gerät die relative Geschwindigkeit der detektierten Objekte, die Höhe und auch die Größe ermitteln. Auswertungen von Oberwellen für die Luftraumüberwachung erlauben Rückschlüsse auf den Flugzeugtyp der das Echo generiert hat. Stationäre Pulsradargeräte erreichen Leistungen bis zu 100 MW.

Ein CW-Radar (CW = Continuous Wave, Dauersender) wird zur Geschwindigkeitsmessung genutzt. Dazu wird über eine Antenne eine Konstante Frequenz abgestrahlt, die vom Ziel (z. B. einem Auto) reflektiert wird und mit einer gewissen Dopplerverschiebung zurückkommt. Durch einen Vergleich der gesendeten mit der empfangenen Frequenz, kann man die Geschwindigkeit sehr exakt messen. CW-Radargeräte können keine Entfernungen messen. Die Radargeräte der Polizei sind in der Regel CW-Radargeräte. Eine Spezialform nehmen die Modulated CW-Radar ein, die mit einer sich ständig ändernden Frequenz senden. Im Normalfall steigt die Frequenz linear an, um bei einer bestimmten Frequenz abrupt auf den Anfangswert wieder abzufallen (Sägezahnmuster). Durch die definierten Änderungen und das stetige Senden, ist es möglich die Entfernung und die Differenzgeschwindigkeit zwischen Sender und Objekt gleichzeitig und stetig zu ermitteln. Einige Höhenmesser von Flugzeugen und Abstandswarngeräte /-radare in Autos arbeiten nach diesem Prinzip.

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