Radar: Echos stiller Wachsamkeit: Enthüllung des technologischen Wächters

Von Fouad Sabry

Was ist Radar?

Radar ist ein System, das Radiowellen verwendet, um die Entfernung (Entfernung), Richtung und Radialgeschwindigkeit von Objekten relativ zum Standort zu bestimmen. Es handelt sich um ein Verfahren zur Funkortung, das zur Ortung und Verfolgung von Flugzeugen, Schiffen, Raumfahrzeugen, Lenkwaffen und Kraftfahrzeugen sowie zur Kartierung von Wetterformationen und Gelände eingesetzt wird.

Ihr Nutzen

(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Radar

Kapitel 2: Phased-Array-Radar

Kapitel 3: Doppler-Radar

Kapitel 4: Synthetic-Aperture-Radar

Kapitel 5: Richtungsbestimmung

Kapitel 6: Active Electronically Scanned Array

Kapitel 7: Pulswiederholfrequenz

Kapitel 8: Bildgebungsradar

Kapitel 9: Geschichte des Radars

Kapitel 10: Puls-Doppler-Radar

(II) Antworten auf die wichtigsten Fragen der Öffentlichkeit zum Thema Radar.

An wen richtet sich dieses Buch? für

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und alle, die über grundlegende Kenntnisse oder Informationen zu Radargeräten aller Art hinausgehen möchten.

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 21. Juni 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Radar

Radar ist ein Funkortungssystem, das Entfernung, Azimut und Radialgeschwindigkeit mit Hilfe von Funkwellen misst. Es kann Wettermuster und Geländemerkmale kartieren sowie Luft-, See- und Raumfahrzeuge sowie Lenkflugkörper und Autos erkennen und verfolgen. Ein Radarsystem besteht aus einem Sender, der elektromagnetische Wellen im Funk- oder Mikrowellenbereich erzeugt, einer Antenne zum Senden und Empfangen von Signalen (oft wird für beides dieselbe Antenne verwendet) sowie einem Empfänger und Prozessor zur Analyse der Daten. Die Position und Geschwindigkeit von Objekten kann durch die Verwendung von Radiowellen (entweder gepulst oder kontinuierlich) bestimmt werden, die vom Sender gesendet und zum Empfänger zurückreflektiert werden.

Mehrere Länder arbeiteten vor, während und nach dem Zweiten Weltkrieg im Geheimen an Radar für militärische Zwecke. Das im Vereinigten Königreich erfundene Hohlraummagnetron war maßgeblich an der Entwicklung kompakter Systeme mit einer Genauigkeit von unter einem Meter beteiligt. Ursprünglich ein Akronym für Radio Detection and Ranging, wurde der Begriff RADAR 1940 von der United States Navy geschaffen. Seitdem ist Radar zu einem gebräuchlichen Substantiv im Englischen und anderen Sprachen geworden, und seine anfängliche Großschreibung wurde fallen gelassen.

Luft- und Bodenverkehrskontrolle, Radarastronomie, Luftverteidigung, Raketenabwehrsysteme, Seeradare zur Ortung von Landmarken und anderen Schiffen, Flugzeug-Antikollisionssysteme, Ozeanüberwachungssysteme, Weltraumüberwachungs- und Rendezvous-Systeme, meteorologische Niederschlagsüberwachung, Höhenmessung und Flugsteuerungssysteme, Zielortungssysteme für Lenkflugkörper, autonome Fahrzeuge und Bodenradargeräte sind nur einige der vielen modernen Anwendungen von Radar. Um nützliche Informationen aus extrem verrauschten Umgebungen zu extrahieren, nutzen moderne Hightech-Radarsysteme digitale Signalverarbeitung und maschinelles Lernen.

Es gibt ähnliche Systeme, die andere Teile des elektromagnetischen Spektrums als Radar verwenden. Lidar ist eine solche Technik und unterscheidet sich vom Radar dadurch, dass es Infrarot-Laserlicht anstelle von Radiowellen verwendet. Wenn autonome Fahrzeuge auf den Markt kommen, wird das Radar wahrscheinlich eingesetzt, um dem Fahrzeug zu helfen, seine Umgebung im Auge zu behalten und Pannen zu vermeiden.

Der deutsche Physiker Heinrich Hertz wies 1886 das Reflexionsvermögen von Radiowellen nach. Im Jahr 1895 verwendete Alexander Popov, ein Physiklehrer an der Kaiserlich Russischen Marineschule in Kronstadt, ein Kohärerohr, um ein Gerät zu entwickeln, das Blitzeinschläge aus großer Entfernung erkennen konnte. Im folgenden Jahr kam ein Funkenstreckensender hinzu. 1897 führte er Versuche mit dieser Technologie in der Ostsee durch, um die Kommunikation zwischen zwei Schiffen zu erleichtern, als er einen Interferenzschlag bemerkte, der durch die Durchfahrt eines dritten Schiffes verursacht wurde. Popov erwähnte in seinem Bericht die Möglichkeit, dieses Phänomen zur Objekterkennung zu nutzen, aber er ging nicht auf diese Idee ein. und in den 1920er Jahren führte er das britische Forschungsinstitut zu vielen Durchbrüchen mit Hilfe von Radiotechniken, wie z. B. der Sondierung der Ionosphäre und der Blitzortung über große Entfernungen. Bevor er sich der Kurzwellenübertragung zuwandte, wurde Watson-Watt durch seine Blitzexperimente zu einem Experten für Radiopeilung. Da er für seine Forschung einen guten Empfänger brauchte, beauftragte er Arnold Frederic Wilkins, den neuen Jungen, sich die besten Kurzwellenempfänger auf dem Markt anzusehen. Nachdem er über den Fading-Effekt (der damals gebräuchliche Begriff für Interferenz) gelesen hatte, der im Handbuch eines General Post Office-Modells beschrieben wurde, traf Wilkins seine Auswahl.

Die US-Navy-Wissenschaftler A. Hoyt Taylor und Leo C. Young machten diese Entdeckung 1922 auf der anderen Seite des Atlantiks, als sie einen Sender und einen Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten des Potomac River aufstellten und beobachteten, dass das empfangene Signal ein- und ausgeblendet wurde, wenn Schiffe den Strahlengang passierten. Die Navy verfolgte Taylors Bericht nicht sofort, der darauf hindeutete, dass dieses Phänomen genutzt werden könnte, um die Anwesenheit von Schiffen bei schlechter Sicht zu erkennen. Dieses Phänomen wurde erstmals acht Jahre später von Lawrence A. Hyland, einem Forscher am Naval Research Laboratory (NRL), bemerkt.

Die moderne Form des Radars wurde vor dem Zweiten Weltkrieg unabhängig und im Geheimen von Wissenschaftlern in Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, den Niederlanden, der Sowjetunion und den Vereinigten Staaten entwickelt. Kanada, Neuseeland und Südafrika folgten dem Beispiel Großbritanniens bei der Radarentwicklung vor dem Zweiten Weltkrieg, und Ungarn entwickelte inmitten des Konflikts seine eigene Radartechnologie.

Das Jahr 1934 in Frankreich, nach umfangreichen Forschungen über das Split-Anoden-Magnetron, die Forschungsabteilung der Compagnie générale de la télégraphie sans fil (CSF) unter der Leitung von Maurice Ponte mit Henri Gutton, Um es mit den Worten zu sagen: "Sylvain Berline und M.

Hugon, begann 1935 mit der Arbeit an einem funkbasierten Hinderniserkennungssystem, der Ozeandampfer Normandie ließ einige dieser Komponenten installieren.

Die von Frankreich und der Sowjetunion verfügten jedoch über einen Dauerstrichbetrieb, der nicht die Spitzenleistung bot, die man mit dem heutigen Radar in Verbindung bringt.

Die ersten echten Radare waren gepulste Systeme. Darüber hinaus zeigte der Amerikaner Robert M. Wilson im Dezember 1934 das erste so einfache Gerät.

Page, in den experimentellen Tests und Bewertungen der Navy.

Diesem Entwurf folgte ein gepulstes System, das im Mai 1935 von Rudolf Kühnhold und der Firma GEMA in Deutschland demonstriert wurde, und im Juni 1935 ein weiteres von einem Team des Luftfahrtministeriums unter der Leitung von Robert Watson-Watt in Großbritannien.

1935 übertrug Watson-Watt Wilkins die Aufgabe, Berichte über einen deutschen radiogestützten Todesstrahl auszuwerten. Wilkins schickte einige Zahlen zurück, die zeigten, dass das System unmöglich funktionieren konnte. Als Watson-Watt nachhakte und nach den Einsatzmöglichkeiten dieses Systems fragte, erwähnte Wilkins Flugzeuge als mögliche Quelle von Funkstörungen. Diese Entdeckung führte zum Daventry-Experiment, das am 26. Februar 1935 stattfand und bei dem ein Bomber um ein Feld flog, auf dem ein GPO-Empfänger und ein leistungsstarker BBC-Kurzwellensender aufgestellt waren. Hugh Dowding, Mitglied der Luftwaffe für Versorgung und Forschung, war nach der erfolgreichen Entdeckung des Flugzeugs so beeindruckt vom Potenzial ihres Systems, dass er sofort die Finanzierung für die weitere operative Entwicklung genehmigte.

Als Watson-Watt am 1. September 1936 in Bawdsey Manor in der Nähe von Felixstowe, Suffolk, zum Superintendenten der neuen Bawdsey-Forschungsstation des britischen Luftfahrtministeriums ernannt wurde, nahm der Fortschritt der Radartechnologie Fahrt auf. Dank ihrer Bemühungen waren die Luftortungs- und Ortungsstationen Chain Home entlang der Ost- und Südküste Englands bei Ausbruch des Zweiten Weltkriegs im Jahr 1939 einsatzbereit. Ohne dieses System hätte die Royal Air Force immer eine große Anzahl von Kampfflugzeugen benötigt, die Großbritannien nicht hatte, um schnell reagieren zu können, und die Luftschlacht um England verloren. Großbritannien hätte die Luftschlacht um England möglicherweise verloren, wenn es sich bei der Erkennung deutscher Flugzeuge ausschließlich auf die Beobachtungen von Personen am Boden hätte verlassen müssen. Im Dowding-System, das Berichte über feindliche Flugzeuge sammelte und eine Reaktion koordinierte, spielte das Radar bei beiden Prozessen eine Schlüsselrolle.

Als die Gruppe die Ressourcen erhielt, die sie für die Entwicklung und Produktion funktionierender Radarsysteme benötigte, begannen sie 1935 mit deren Einsatz. Die ersten fünf Chain Home (CH)-Systeme gingen 1936 in Betrieb und deckten 1940 das gesamte Vereinigte Königreich (UK) und Nordirland ab. CH war selbst für seine Zeit rudimentär; Anstatt von einer fokussierten Antenne zu senden und zu empfangen, beleuchtete es den Bereich davor mit einem Signal und verwendete einen der Funkpeiler von Watson Watt, um die Quelle der reflektierten Signale zu lokalisieren. Dies erforderte leistungsfähigere und qualitativ hochwertigere Antennen für CH-Sender als bei Konkurrenzsystemen, ermöglichte aber dank der bereits vorhandenen Infrastruktur einen schnellen Rollout.

Das im Vereinigten Königreich entwickelte Hohlraummagnetron war maßgeblich an der Entwicklung kompakter Systeme beteiligt, die eine Genauigkeit von unter einem Meter erreichen können. Während der Tizard-Mission von 1940 gab Großbritannien den Vereinigten Staaten diese Technologie.

Der Bedarf an höherer Auflösung, Portabilität und Funktionalität des Radars während des Krieges führte zur Entwicklung neuer Technologien, wie z. B. des ergänzenden Navigationssystems Oboe, auf das sich das Pathfinder-Flugzeug der Royal Air Force stützte.

Das Radar kann Ihnen sagen, wo sich etwas befindet, indem es Ihnen die Peilung und Reichweite des Radarscanners anzeigt. Dadurch findet es überall dort breite Anwendung, wo eine genaue Positionierung ein absolutes Muss ist. Radar wurde zuerst vom Militär eingesetzt, um Bedrohungen zu Lande, in der Luft und auf See zu erkennen. In der Folge entstanden Anwendungen für Flugzeuge, Schiffe und Autos im zivilen Bereich. Zu den gängigen Sicherheitsfunktionen gehören die automatische Türöffnung, Beleuchtung und Einbruchserkennung.

Der Sender des Radarsystems sendet Signale von Funkwellen (Radarsignale) in einem vorgegebenen Muster aus. Wenn diese Wellen mit einem Objekt kollidieren, werden einige von ihnen in alle Richtungen reflektiert oder gestreut, während andere vom Objekt absorbiert werden und tiefer ins Innere gelangen. Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie die meisten Metalle, Wasser und nasser Boden, sind hervorragende Reflektoren von Radarsignalen. Aus diesem Grund können Radarhöhenmesser in einigen Situationen verwendet werden. Damit die Radarerkennung stattfinden kann, müssen die reflektierten Radarsignale den Radarempfänger erreichen. Aufgrund des Dopplereffekts verschiebt sich die Frequenz der Funkwellen leicht, je nachdem, ob sich das Objekt auf den Sender zu oder von ihm weg bewegt.

Es ist üblich, dass sich Radarempfänger in der Nähe des Radarsenders befinden, aber das ist nicht immer der Fall. Die Radarsignale, die von der Empfangsantenne reflektiert und empfangen werden, sind typischerweise sehr schwach. Elektronische Verstärker können verwendet werden, um sie zu verstärken. Radarsignale werden mit komplexeren Signalverarbeitungstechniken wiederhergestellt.

Radarsysteme können Objekte in relativ großer Entfernung erkennen, da Radiowellen im Gegensatz zu anderen elektromagnetischen Wellenlängen wie sichtbarem Licht, Infrarotlicht und ultraviolettem Licht nur schwach von dem Medium absorbiert werden, durch das sie hindurchgehen. Nebel, Wolken, Regen, Schnee und Graupel sind Beispiele für Wetterphänomene, die die Sicht beeinträchtigen können, aber Radiowellen durchlassen. Wasserdampf, Regentropfen und atmosphärische Gase (insbesondere Sauerstoff) absorbieren oder streuen bestimmte Funkfrequenzen, so dass diese bei der Entwicklung von Radaren vermieden werden.

Anstatt natürliches Licht von der Sonne oder dem Mond oder elektromagnetische Wellen (EMWs) zu verwenden, die von den Zielobjekten selbst ausgesendet werden (z. B. Infrarotstrahlung), verwendet Radar seine eigenen Übertragungen, um sie zu erkennen und zu verfolgen (Wärme). Obwohl weder das menschliche Auge noch optische Kameras Radiowellen sehen können, können sie verwendet werden, um Objekte künstlich zu beleuchten.

Elektromagnetische Wellen reflektieren oder streuen an der Grenze zwischen Materialien, wenn sie sich durch eines bewegen und dann auf ein anderes mit einer anderen Dielektrizitätskonstante oder diamagnetischen Konstante treffen. Radarwellen (Radiowellen) werden normalerweise von der Oberfläche eines festen Objekts in Luft oder Vakuum gestreut oder wenn es einen signifikanten Unterschied in der atomaren Dichte zwischen dem Objekt und seiner Umgebung gibt. Radar ist besonders effektiv bei der Erfassung von Flugzeugen und Schiffen, da sie aus elektrisch leitfähigen Materialien wie Metall und Kohlefaser bestehen. Militärfahrzeuge verfügen über radarabsorbierendes Material, das aus resistiven und manchmal magnetischen Substanzen besteht, um die Radarreflexion zu reduzieren. Wenn Sie nachts etwas mit Ihren Augen unsichtbar machen wollten, würden Sie dies mit Radiowellen tun.

Die Größe (Wellenlänge) der Radarwelle und die Form des Ziels bestimmen, wie sich die Radarwelle streut. Wenn die Wellenlänge kleiner als die Größe des Ziels ist, wird die Welle von ihm reflektiert wie Licht, das von einem Spiegel reflektiert wird. Es ist möglich, dass Sie das Ziel nicht sehen können, wenn die Wellenlänge deutlich länger ist als seine Größe. Resonanzen sind für die Erkennung, aber nicht für die Identifizierung von Zielen durch Niederfrequenzradartechnologie unerlässlich. Die Rayleigh-Streuung, das Phänomen, das für die Färbung des Erdhimmels und der Sonnenuntergänge verantwortlich ist, beschreibt dieses Phänomen. Resonanzen können auftreten, wenn die beiden Längenskalen ungefähr gleich sind. Viele moderne Radarsysteme verwenden kürzere Wellenlängen (einige Zentimeter oder weniger), die Objekte so klein wie ein Laib Brot abbilden können, während frühe Radare sehr lange Wellenlängen verwendeten, die größer als die Ziele waren und daher ein vages Signal empfingen.

Die Reflexion kurzer Radiowellen an Ecken und Kurven ist analog zum Funkeln einer Glaskugel.

Die am stärksten reflektierenden Targets für kurze Wellenlängen haben einen Winkel von 90° zwischen den reflektierenden Oberflächen.

Ein Eckreflektor hat drei parallele Flächen, die sich im rechten Winkel treffen, ähnlich wie das Innere eines Würfels.

Wellen, die durch die Öffnung des Bauwerks gehen, werden in die gleiche Richtung zurückgeworfen, in die sie gekommen sind.

Sie werden häufig als Radarreflektoren eingesetzt, die die Detektierbarkeit von ansonsten schwierigen Zielen verbessern.

Boote mit Eckreflektoren erhöhen beispielsweise ihre Sichtbarkeit, um Rettungsmaßnahmen und Kollisionsvermeidung zu unterstützen.

In ähnlicher Weise sind Innenecken und Oberflächen/Kanten senkrecht zu wahrscheinlichen Erkennungsrichtungen keine Merkmale von Objekten, die der Erkennung entgehen sollen, weshalb Tarnkappenflugzeuge am Ende seltsam aussehen.

Selbst bei diesen Messungen tritt aufgrund von Beugung immer noch eine gewisse Reflexion auf, umso mehr bei größeren Wellenlängen.

Lange, leitfähige Drähte oder Streifen, die einer halben Wellenlänge entsprechen, ähnlich wie Spreu, reflektieren viel Licht, senden aber nichts von dieser Energie dorthin zurück, wo sie hergekommen ist.

Der Radarquerschnitt misst, wie stark ein Objekt Radiowellen reflektiert oder streut.

Die Leistung Pr, die zur Empfangsantenne zurückkehrt, ergibt sich aus der Gleichung:

{\displaystyle P_{r}={\frac {P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}}{{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}}

wo

Pt = Sendeleistung

Gt = Gewinn der Sendeantenne

Ar = effektive Apertur (Fläche) der Empfangsantenne; dies kann auch ausgedrückt werden als {{G_{r}\lambda ^{2}} \over {4\pi }} , wobei

\lambda = transmittierte Wellenlänge

Gr = Gewinn der Empfangsantenne

σ = Radarquerschnitt, Ausbreitungskoeffizient, des Ziels

F = Faktor der Musterausbreitung

Rt = Entfernung vom Sender zum Ziel

Rr = Entfernung vom Ziel zum Empfänger.

Wenn sich sowohl der Sender als auch der Empfänger am selben physischen Ort befinden, ist Rt = Rr und der Begriff Rt² Rr² kann durch R4 ersetzt werden, wobei R einen Bereich bezeichnet.

Dies ergibt:

P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.

Da die empfangene Leistung als vierte Potenz des Bereichs abfällt, können schwache Signale nur von extrem weit entfernten Zielen erkannt werden.

Um die Erfassungsreichweite zu verbessern und die Sendeleistung von Puls-Doppler-Radaren zu verringern, wird die Radargleichung durch Filterung und Impulsintegration leicht modifiziert.

Für eine störungsfreie Übertragung im Vakuum kann die obige Gleichung auf F = 1 vereinfacht werden. Der Ausbreitungsfaktor berücksichtigt Umweltfaktoren wie Mehrweg und Abschattung. Pathloss-Effekte werden auch in der realen Welt berücksichtigt.

Wenn sich der Abstand zwischen Radar und Reflektor ändert, ändert sich dadurch die Frequenz. Je nachdem, wie sich dies auf die Erkennung auswirkt, kann die Radarleistung darunter leiden oder sich verbessern. Zum Beispiel tritt eine Signalverschlechterung auf, wenn die Anzeige des beweglichen Ziels mit dem Doppler bei bestimmten Radialgeschwindigkeiten interagiert.

Der Doppler-Effekt wird verwendet, um die Leistung von seegestützten Radarsystemen, semi-aktivem Radar-Homing, aktivem Radar-Homing, Wetterradar, Militärflugzeugen und Radarastronomie zu verbessern. Während des Erkennungsprozesses liefert dies Daten über die Geschwindigkeit des Ziels. Dies ermöglicht auch die Erkennung kleiner Objekte in einer Umgebung mit nahegelegenen, relativ langsamen Objekten von viel größerer Größe.

Der aktive oder passive Aufbau des Radars bestimmt die Stärke des Dopplereffekts. Das Signal eines aktiven Radarsystems wird gesendet und dann empfangen, nachdem es reflektiert wurde. Damit passives Radar funktioniert, muss ein Objekt aktiv ein Signal an eine Empfangsantenne senden.

Für operationelles Radar sieht die Dopplerfrequenzverschiebung wie folgt aus: wobei F_{D} die Dopplerfrequenz, F_{T} die Sendefrequenz, V_{R} die Radialgeschwindigkeit und C die Lichtgeschwindigkeit ist:

F_{D}=2\times F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right) .

Sowohl die Radioastronomie als auch elektronische Gegenmaßnahmen können vom passiven Radar profitieren:

F_{D}=F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right) .

Der einzige Teil der Geschwindigkeit, der zählt, ist der radiale Teil. In einem Winkel von 90 Grad zum Radarstrahl ist die Relativgeschwindigkeit des Reflektors Null. Die Doppler-Frequenzverschiebungen sind bei Zielen, die sich senkrecht zum Radarstrahl bewegen, am größten.

Wenn die Sendefrequenz ( F_{T} ) mit einer Impulswiederholfrequenz von gepulst wird F_{R} , enthält das resultierende Frequenzspektrum Ober- und Untertöne F_{T} mit einem Abstand von F_{R} .

Dies bedeutet, dass die Dopplermessung nur dann eindeutig ist, wenn die Dopplerfrequenzverschiebung weniger als die Hälfte der F_{R} Nyquist-Frequenz beträgt, um ihr ihren richtigen Namen zu geben, da das Fehlen dieser Bedingung die zurückgegebene Frequenz nicht von der Addition oder Subtraktion einer harmonischen Frequenz unterscheidet, was Folgendes erfordert:

{\displaystyle |F_{D}|<{\frac {F_{R}}{2}}}

Oder beim Ersetzen durch F_{D} :

{\displaystyle |V_{R}|<{\frac {F_{R}\times {\frac {C}{F_{T}}}}{4}}}

Zum Beispiel wäre ein Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 1.000 Metern pro Sekunde zu schnell für ein Doppler-Wetterradar mit einer Pulsfrequenz von 2 Kilohertz und einer Sendefrequenz von 1 Gigahertz, um seine Radialgeschwindigkeit (2.200 mph) genau zu messen.

Das elektrische Feld, also die Polarisation der Welle, steht bei elektromagnetischer Strahlung immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Radarsignale, die durch den Weltraum gesendet werden, können durch Manipulation ihrer Polarisation in ihrem Aussehen verändert werden. Radare können eine Vielzahl von Reflexionen erkennen, da sie zwischen horizontaler, vertikaler, linearer und zirkularer Polarisation umschalten können. Die zirkulare Polarisation wird beispielsweise verwendet, um die Auswirkungen von Niederschlag auf ein Signal zu verringern. In den meisten Fällen sind Metalloberflächen an den linearen Polarisationsrückläufern zu erkennen. Navigationsradare verwenden zufällige Polarisationsrückkehrer, die typischerweise eine fraktale Oberfläche wie Felsen oder Boden anzeigen.

Aufgrund von Unterschieden im Brechungsindex der Luft bewirkt der Radarhorizont, dass ein Radarstrahl im Vakuum leicht von seiner geraden Bahn abweicht. Der Strahl erhebt sich aufgrund der Erdkrümmung immer noch über den Boden, auch wenn er senkrecht zum Boden emittiert wird. Darüber hinaus breitet sich der Strahl aus und das Signal wird auf seinem Weg durch das Medium schwächer.

Mehrere Faktoren begrenzen die maximale Reichweite herkömmlicher Radargeräte:

Sichtweite, die von der Höhe beeinflusst wird. Wenn sich dem Weg des Strahls etwas in den Weg stellt, wird er nicht durchkommen.

Bereich, bei dem keine Bedeutung verloren geht, begrenzt nur durch die Frequenz der gesendeten Impulse. Die maximale eindeutige Reichweite eines Impulses ist die maximale Entfernung, die er zurücklegen kann, bevor ein weiterer Impuls ausgesendet werden muss.

Die Radargleichung zur Berechnung der Radarempfindlichkeit und der Stärke des zurückgegebenen Signals. Dieser Aspekt berücksichtigt Variablen wie das Wetter und die Abmessungen des Ziels (seinen Radarquerschnitt).

Alle elektronischen Komponenten tragen zu dem bei, was als Signalrauschen oder zufällige Schwankungen im Signal bezeichnet wird.

Rauschen begrenzt die Reichweite des Radars, da reflektierte Signale mit zunehmender Entfernung exponentiell schwächer werden. Leistungskennzahlen wie die Reichweite werden sowohl vom Grundrauschen als auch vom Signal-Rausch-Verhältnis beeinflusst. Das Signal von entfernten Reflektoren ist zu schwach, um erkannt zu werden, da es nicht über den Hintergrundrauschpegel steigt. Um erkannt zu werden, muss ein Signal mindestens so groß sein wie das Signal-Rausch-Verhältnis über dem Hintergrundrauschpegel.

In einem Radarempfänger manifestiert sich das Rauschen als unregelmäßige Variationen, die das erwartete Echosignal überlagern. Die Unterscheidung eines schwachen Signals von Hintergrundrauschen ist schwieriger. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollte das Empfängerrauschen, gemessen an der Rauschzahl, so gering wie möglich gehalten werden.

Alle Detektoren erleben Schrotrauschen, das durch Elektronen verursacht wird, die durch eine Lücke oder Barriere gehen. Der Hauptrauschbeitrag der meisten Empfänger kommt vom Schrotrauschen. Die Heterodynverstärkung wird verwendet, um das Flimmerrauschen zu verringern, das durch den Elektronendurchgang durch Verstärkungsgeräte erzeugt wird. Ein weiterer Vorteil der Heterodynverarbeitung besteht darin, dass die momentane Bandbreite linear mit der Frequenz für eine bestimmte Bruchbandbreite wächst. Das Ergebnis ist eine bessere Reichweitenauflösung. Ultrabreitbandradar ist jedoch eine bemerkenswerte Abkehr von Heterodyn-Radarsystemen (Abwärtskonvertierung) im Allgemeinen. Wie bei der Ultrabreitband-Kommunikation (UWB) (für eine Liste von UWB-Kanälen) wird hier ein einzelner Wellenzyklus verwendet.

Es gibt auch externe Lärmquellen, insbesondere die Umgebungswärme aus der Umgebung des Untersuchungsobjekts.

Aktuelle Radartechnologie, Es kommt normalerweise genauso viel oder weniger