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Forum: HF, Funk und Felder Sender / Empfaenger fuer Versuchsaufbau zur Messung des Radarquerschnitts


Autor: Stephan (Gast)
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Hallo

Im Rahmen meiner Masterarbeit soll ich den Radarquerschnitt von Objekten 
vermessen. Bisher stelle ich mir das ganze so vor Modelle von einer 
Groesse von 20 bis 50 cm mit einem continous wave Sender zu bestrahlen 
und mit einem Empfaenger der moeglichst nur die Intensitaet der 
elektromagnetischen Strahlung in einem kleinen Punkt aufnehmen soll an 
verschiedenen Raumpunkten zu vermessen um daraus eine 3D Grafik zu 
erstellen die den Radarquerschnitt zeigt. Im Prinzip darf es auch ein 
Impulsradar sein, ich muss dabei keine Zeiten messen sondern nur die 
Intensitaet an verschiedenen Raumpunkten. Da die Messung indoor 
stattfinden soll kann ich den Empfaenger leider nicht weiter als 5m vom 
Objekt entfernt aufstellen. Hat jemand eine Idee welche Sender / 
Empfaenger ich fuer einen guenstigen Versuchsaufbau (ca. 500 Euro) 
verwenden koennte? Grundsaetzlich bin ich auch fuer andere 
Loesungsvorschlaege offen.

Beste Gruesse

Stephan

Autor: RCS (Gast)
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Hallo Stephan,

das Thema ist sehr interessant.
Wenn Du keine weiteren Vorgaben hast, würde ich auf die Entwicklung
von Sender und Empfänger verzichten. Der Aufwand ist enorm, für eine
Masterarbeit vielleicht zu groß. (5m zum Ziel >> TX Puls im Nanosekunden 
bereich)

Wenn Du einen ZVA hast, hilft der folgende Link vielleicht:
www2.rohde-schwarz.com/file_10611/1MA127_1e.pdf
(Ist etwas größer, Seite 56 ist für Dich spannend)

Gruß

Clemens

Autor: klaus2 (Gast)
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"5m zum Ziel >> TX Puls im Nanosekunden bereich"

Er will doch CW senden?

Klaus.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Stephan schrieb:
> Im Rahmen meiner Masterarbeit soll ich den Radarquerschnitt von Objekten
> vermessen.

Hi, Stephan,

"Server currently not available because of update" bekomme ich gerade 
angezeigt beim Versuch, auf "http://www.patentfamily.de" nach "Radar 
Cross Section" und "Measurement" zu suchen.

Ich wette einen Kasten Sekt, dort findest Du eine Menge Anregungen.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja. Das guenstigste waeren einen Satz Hoernchen, dazu einen Synthesizer. 
Um unerwuenschte Reflexionen zu vermeiden muss man allenfalls 
modulieren.

Autor: Stephan (Gast)
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Danke fuer die bisherigen Beitraege. Den Artikel von Rohde und Schwarz 
finde ich sehr gut, man erfaehrt doch einiges ueber aktuelle 
Radarsysteme. Ob hier ein ZVA irgendwo bereits vorhanden ist muss ich 
noch rausfinden. Wenn ja dann ist das wohl die schnellste und einfachste 
Loesung um den RCS zu vermessen. Was kostet denn so ein ZVA? Ich 
schaetze mal mehr als ein gutes digital Oszi ( >20.000E) da der Absatz 
nicht so gross ist.

Auf Patentfamily konnte ich noch nicht nachsehen; Seite nicht 
erreichbar.

@hacky waere nett wenn du deinen Beitrag noch etwas genauer 
ausformulieren koenntest, am besten mit einem link zu einem "Hoernchen" 
und Synthesizer. Bin in der RF Themtik noch nicht so bewandert und wenn 
man (RF) Hoernchen in Google eingibt findet man nur Gebaeck. Was ist 
denn der Fachausdruck dafuer Richtantenne?

Beste Gruesse

Stephan

Autor: Sepp Obermair (Gast)
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Ein ZVA kostet 100 000 Euro aufwärts, kommt immer auf den 
Frequenzbereich an.
Durch brauchst nicht unbedingt einen ZVA, im wesentlichen tut es jeder 
halbwegs moderne Netzworkanalyser, asu dem du die Daten elektronisch 
rausbekommst.

Was du meiner Ansicht nach aber brauchst ist ein Positioner ( wenn du 
dei RCS aus verschiedenen Richtungen messen willst)  und eine 
Absorberkammer, da du sonst die RCS von deiner umgebung mitmisst.

Als Antennen sind wie vorgeschlagen Hornantennen sinnvoll zb. von RF 
Spin 800-18000 MHz

Viel Erfolg, und zieh dir doch zum Anfang mal ein paar Paper oder Diss. 
rein, da gibts einiges in der Uni Bib oder bei IEEE explore

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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In welchem Frequenzbereich soll denn der Radarquerschnitt gemessen 
werden, gibts dafür Vorgaben? Die Auflösung wird immer nur größer als 
die Wellenlänge sein, das heißt der "kleine Punkt" ist auf einem 20-50cm 
großen Modell immer noch ziemlich groß. Eventuell müßte die Wellenlänge 
ebenfalls maßstäblich verkleinert gewählt werden.

Wenn ich an einen gewobbelten Netzwerkanalysator eine Hornantenne (oder 
auch Hornstrahler genannt) anschließe, die Reflexion S11 über der 
Frequenz anzeige, und mit der Antenne in der Gegend herumleuchte, 
bekomme ich eine wellige Kurve auf dem Schirm. Die Wellen zeigen mir den 
Abstand des Reflexionspunktes an, sind sie breit, dann ist der Punkt 
nahe, je schmaler die Wellen werden, also je mehr Wellen zu sehen sind, 
desto weiter weg. Die Amplitude zeigt die Fehlanpassung an, wenn die 
Antenne in den leeren Raum leuchten würde, käme im Idealfall nichts 
zurück. Aus diesen beiden Beobachtungen könnte man vermutlich irgendwie 
auf den Radarquerschnitt schließen, wenn man Vergleichsobjekte mit 
bekanntem Querschnitt benutzt.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Als Netzwerkanalysator geht im einfachsten Fall ein Wobbelgenerator mit 
Richtkoppler und Detektordiode.

Als Breitbandantenne wäre eine vom "double-ridged-waveguide" Typ 
möglich, wie sie für EMV-(Funkstör)messungen angeboten werden.
Google-Suchbegriff: "double ridged horn antenna"
Leider hat die oben abgebildetet Reflexionsdämpfungskurve ziemlich 
schlechte Werte, sie stammt aus einer Bauanleitung im Buch 
"DUBUS-Technik II" von 1984. http://dubus.org/
Rohde&Schwarz hat auch so eine Antenne im Programm.

Als Tisch für die Messungen wäre ein Styroporblock vom Baumarkt 
geeignet, als Vergleichsobjekt z.B. eine quadratisches Blech mit 10 cm 
Kantenlänge, das dürfte etwa 100cm^2 Radarquerschnitt entsprechen, wenn 
ich den Begriff richtig interpretiere.

http://de.wikipedia.org/wiki/Radarquerschnitt da steht allerdings 
"isotrop reflektierend", das wäre wesentlich weniger als eine direkte 
Reflexion durch eine ebene Fläche.

Autor: Stephan (Gast)
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Hab in der Bib und auf IEEE Xplore gesucht und mich ein wenig 
eingelesen. Am nuetzlichsten fand ich bisher einen IEEE Artikel mit dem 
Titel:"Radar Cross Section Measurements" von Robert Dybdal aus dem Jahre 
1987. Darin ist im Wesentlichen alles beschrieben was man zur Messung 
des RCS benoetigt (aus Copyright Gruenden hab ich die Datei nicht 
angehaengt). Nachdem was ich bisher so gelesen habe erscheint mir ein 
System das im Frequenzbereich von 1 - 18Ghz (Wellenlaengen 30-1,6cm) 
arbeitet am sinnvollsten. Im Wesentlichen muss ich das Objekt ja nur 
detektieren und keine Strukuren aufloesen koennen. Die Fernfeldbedingung 
habe ich bereits bei 1GHz erfuellt: Abstand_zur_Quelle=2*D^2/lambda
fuer Horndurchmesser=ca. 25cm @ 1GHz
kommt man auf 42cm, oder wenn man ueberschlagsmaesig  2*Wellenlaenge 
annimmt 0,6m. Die Frage ist ob man bei einem Abstand von 0,6m bereits 
ebene Wellenfronten hat, die Voraussetzung fuer eine korrekte RCS 
Messung sind. Deshalb wuerde ich fuer 1GHz auf einen Abstand von 
mindestens 6m gehen.

Fuer die Messung waere auch eine Absoberkammer(meist Schaumstoffe mit 
eingebrachtem Graphit) vorteilhaft. Kennt jemand vieleicht ein 
vergleichbares Material, das man guenstig aus einem Baumarkt bekommen 
kann?

Falls sich hier kein Netzwerkanalysator auftreiben laesst, koennte man 
doch auch ein Oszilloskop (gibts oft auch bis 10GHz) verwenden und das 
Signal mit einem Signalgenerator erzeugen. Im Grunde muss ich das Signal 
ja gar nicht aufloesen koennen sondern nur die eingestrahle 
Leistung/Amplitude messen. Den Vorschlag mit Richtkoppler und 
Detectordiode ziehe ich auch in Betracht; muss mich aber erst noch 
genauer einlesen um zu verstehen was damit genau gemeint ist.

Wie immer Danke fuer alle Beitraege

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Es gibt die Empfehlung, als leicht erhältliches Absorbermaterial Holz zu 
verwenden. Ich habe damit keine Erfahrungen, hier jedenfalls eine 
Bauanleitung für einen breitbandigen Hohlleiter-Abschluß. Aus dem 
VHF/UHF-Manual des britschen Amateurfunkclubs RSGB, Ausgabe 1978.

Meine Frage, ob die Wellenlängen nicht maßstabsgerecht für die Modelle 
verkleinert werden müßten, kommt von einem Beispiel aus der Akustik. Ich 
hab mal gelesen, der Saal im Berliner Reichstag hatte zunächst eine 
ungünstige Akustik, deshalb wurden Modellversuche mit 
Ultraschallfrequenzen gemacht, und damit Verbesserungen durch 
irgendwelche Reflektoren erprobt.

Autor: Sepp Obermair (Gast)
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Woher kommst du denn

Eine zumindest kleine Absorber (oder auch EMV Kammer) hat doch fast jede 
Hochschule irgendwo rumstehen.
Gruß

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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allo Stephan,

ich habe noch nicht rauslesen koennen, ob Du stationaer arbeiten musst, 
oder Sender UND Empfaenger im Raum bewegen kannst.

Reicht eine Messfrequenz, z.B,. 10GHz?

Sollte das so sein, brauchst Du nur relativ wenig Aufwand.
Zwei Gunn-Dioden, einen Widerstand, eine Drossel und einen 
NF-Frequenzgenerator.
Ach ja, ein paar Zentimeter Kupferrohr, rechteckig, ein paar 
M3-Schrauben und zwei Isolierhuelsen.

Dann hast Du eine Direktfunkstrecke mit einem Feldstaerkemesser als 
Empfaenger.


Gruss

Michael

Autor: Stephan (Gast)
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Danke fuer die neuen Beitraege.

Hab mittlerweile rausgefunden, das wir eine Absoberkammer 6-8m lang und 
3-4 m breit und einen Networkanalyser im Haus haben. Der Prof der fuer 
den Raum verantwortlich ist hat auch gemeint das ich in die Kammer rein 
darf und das Equipment benutzen kann. Der Messung sollte also nichts 
mehr im Weg stehen sobald ich weiss wie man die Gerate bedient und mir 
ein paar sinnvolle Versuchsszenarien ausgedacht habe, und die Platform 
steht auf der das Objekt rotiert werden kann.

@ Michael: Waere wahrscheinlich auch moeglich aber da ich doch 
professionelles Equipment habe nehm ich natuerlich das her. Auch wurde 
ich gerne ueber verschiedene Frequenzen messen, da der Radarquerschnitt 
auch stark von der Messfrequenz abhaengt.

Gruss Stephan

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Stephan schrieb:
> und die Platform
> steht auf der das Objekt rotiert werden kann.

Wenn es da eine Absorberkammer gibt, dann gibt es das wahrscheinlich 
auch schon. Wird verwendet um Antennen zu vermessen.

Autor: Mikrowilli (Gast)
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Christophs Einwand hinsichtlich der Wellenlänge ist richtig: wenn man 
die Eigenschaften eines maßstäblich verkleinerten Modells untersuchen 
will, muß man auch die verwendete Wellenlänge "maßstäblich verkleinern" 
(sprich: höhere Frequenzen verwenden), um zu sinnvollen Ergebnissen zu 
kommen. Ein Lambda/halbe langer Metallstreifen hat einen deutlich 
anderen Radarquerschnitt als ein Lambda/20 langer Streifen (bei 
beispielhaft gewähltem Maßstab 1:10).

Autor: Stephan (Gast)
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Hi habe mich mittlerweile ein wenig mit dem Testequipment vertraut 
gemacht. Wir haben hier an der Uni einen Agilent N5230, und Agilent 
schlägt den angehängten Testaufbau zum messen der Radar Cross Section 
vor. Wie auf dem Bild zu sehen ist, sind sowohl der RF generator als 
auch der receiver direkt angeschlossen und nicht auf den Standardport 1 
geführt. Jetzt würde mich als erstes interesieren ob man die Ports die 
offen sind sobald man die Brücken entfernt mit einem Widerstand 
abschließen muss.
Außderdem stelle ich mir die Frage ob es auch möglich ist nur eine 
Antenne zu benutzen und diese direkt an Standardport 1 anzuschließen. 
Wahrscheinlich gibt es da ein Problem mit den internen Baugruppen 
Signalgenerator => internal Switch Signalgenerator auf Port 1\2 => 
Richtkoppler, sonst würde Agilent nicht diese Konfiguration vorschlagen.
Auch habe ich momentan noch Probleme herauszufinden wie die Time Gating 
funktion arbeitet; und in diversen Handbüchern noch keine vernünftige 
Beschreibung gefunden. Im Frequency Sweep Modus kann man dort zwei 
Zeiten angeben eine negative(?) und ein positive, mir ist deshalb noch 
nicht ganz klar wie man damit arbeitet. Ich würde gerne nur den 
reflektierten Impuls vom Testobjekt messen der ca. nach 50ns wieder am 
Gerät ankommt und Leitungsreflexionen, Kopplung von Sendeantenne, 
Receiverantenne ausblenden. Das Gerät bietet auch einen Time domain 
Modus bei konstanter Frequenz die mir jedoch unnütz erscheint da ich die 
Zeitskala nicht unter 1,63ms einstellen kann; für mich aber nur die 
ersten 100ns interessant sind. Außerdem erlaubt das Gerät im Time domain 
kein Time Gating...

Gruß
Stephan

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-0220EN.pdf
sind die Bilder aus dieser Applikationsschrift?
da steht was von "Option 014, direct access to mixers via front panel; 
the configuration used in the near-field and RCS examples" - ist die 
vorhanden?

Es gibt noch ein paar ältere Applikationen zu "RCS" (radar cross 
section) für andere Netzwerkanalysatoren.

Autor: Stephan (Gast)
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Ja die Bilder sind aus dieser Applikationsschrift. Sry wegen doppelt 
hochladen aber meine Internetverbindung ist nicht gerade stabil. Das 
Frontpanel des Agilent N5230 bietet jedenfalls alle Ports wie sie auf 
dem Bild dargestellt sind. Die zwei Hauptports und die jeweils sechs 
Nebenabgriffe. Hört sich so an als hätte ich damit keine Garantie das 
diese auch angeschlossen sind?

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