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Forum: HF, Funk und Felder Flugzeuge senden bei 1GHz mit 250 Watt!


Autor: Ingmar (Gast)
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Hallo,

ich hätte mal eine Frage. Flugzeuge antworten auf Radarstrahlen mit 
speziellen HF-Impulsen, mit denen sie ihre Höhe und Flugnummer und 
andere Daten zur Radarstation runterschicken. In einer Vorlesung habe 
ich erfahren, daß da Frequenzen um 1 Gigahertz für verwendet werden. Die 
Leistung an der Antenne soll wohl etwa 250 Watt betragen!!! Kann das 
überhaupt sein, oder hat mein Professor keine Ahnung von der Materie? 
Wie soll man diese Leistung erzeugen? Da bräuchte man ja eine Endstufe 
mit ungefähr 300 Volt Betriebsspannung. Ganz zu schweigen möchte ich 
auch nicht im Flugzeug in der Nähe von der Antenne sitzen und dann wäre 
die ganze Handy-im-Flugzeug-Diskussion ja auch hinfällig.

Autor: Uwe (Gast)
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>Kann das überhaupt sein, oder hat mein Professor keine Ahnung von der >Materie?

Er hat sehr wohl Ahnung von der Materie, denn das Flugzeug antwortet mit 
sehr kurzen Impulsen im Bereich von us bis ns und da sind 250W kein 
Problem. Schau dir mal an, mit welchen Leistungen Bodenstationen senden.

Autor: Freak (Gast)
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Und was die Handymasten erst abstrahlen, dagegen ist ein Flugzeug ein 
EMV-Käfig! Ausserdem sind die "Strahlen" im Flieger sowieso dadruch 
bestimmt, daß man extraterrestische Strahlung abbekommt - siehe -> 
unfruchtbare Stewardessen.

Autor: Netbird (Gast)
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Hallo,
das System heißt möglicherweise ADS-B und arbeitet um 1090MHz.

Autor: Ingmar (Gast)
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Hm, also doch. Erstaunlich. Er nannte das System Sekundärradar, weil es 
eine Antwort auf das Bodenradar darstellt, so habe ich es zumindest 
verstanden.

Wie sehen denn Geräte aus, die 250 Watt bei 1 GHz erzeugen können? Das 
ist doch bestimmt schaltungstechnisch eine ziemliche Herausforderung.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Normalerweise werden bei großen (Radar)sendern Röhren verwendet 
(Klystron, Magnetron), bei 250 W sollte aber heutzutage auch 
Realisierung in Transistortechnik möglich sein.

Autor: Markus Heigl (mheigl)
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Ich würde mal behaupten das es sich hier um das Transpondersystem 
handelt welche in den meisten Flugzeugen eingebaut ist. Die Geräte 
selbst sind höchstens so groß wie ein Autoradio eher kleiner.
Mal schaun ob ich einen link finde wie sowas aussieht...

http://www.segelflugbedarf24.de/21funkge_o.htm

Autor: Ingmar (Gast)
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Ja, ich glaube, um diese Transponder ging es. Wie kann bitte, wenn man 
sich den Link oben anschaut, in so einem winzigen Gerät eine 
250W-Sendeendstufe stecken? Kann das sein, daß die 250 Watt irgendwie 
anders gerechnet werden?

Autor: Nils (Gast)
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Hallo Ingmar,

> Ja, ich glaube, um diese Transponder ging es
Siehe hier:
http://www.vfo-magazin.de/index.pl/sekundr-radar_t...

> Kann das sein, daß die 250 Watt irgendwie anders gerechnet werden?
Bei HF-Technik (insbes. Radar-Technik) muss man bei Leisungen 
unterscheiden:
1) PEP (= Peak Envelop Power) = Spitzenleistung (eines Impuls)
2) Dauerstrichleistung = Effektiver Mittelwert der Leistung
So kann die PEP bei einem Short-Range Radar um 1 GHz 20 kW betragen - 
die Dauerstrichleistung hingegen 200 W.

Bei den genannten Transpondern dürften 250 W allerdings schon die 
Dauerstrichleistung sein.
(Die Leistungen der Transponder müssen recht hoch sein, da die 
Empfangsantenne für das Sekundärradar in der Bodenstation meist als 
Rundstrahlantenne ausgeführt ist, oder zumnindest einen größeren 
Öffnungswinkel aufweist, als die eigentliche Radarantenne).

> Wie kann bitte, ..., in so einem winzigen Gerät eine 250W-Sendeendstufe stecken?
Von Mitsubishi gibt es komplette PA-Module auf MOS-FET-Basis, die solche 
Leistungen im genannten Frequenzbereich bringen.
(-> nach 'Mitsubishi RF-Modules' 'googeln'). Alles unter 0.5-1 kW im 1 
Ghz-Breich ist heute mit MOS-FETs gut zu realisieren.
Darüber sind die bereits erwähnten Röhren Standard. Militärische 
Großraum-Radarstationen erzeugen im Frequenzbereich von einigen GHz 
meherere hundert kW.

Gruß
Nils

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Hier ist ein Link zur NVA-Radartechnik:
http://www.nva-futt.de/
Dort kann man sehen, daß z.B. die Oborona eine Impulsleistung von 800KW
bie 150 - 170 MHz hat. Es empfahl sich nicht, dort in der Nähe 
"herumzuturnen" . ;-)
MfG Paul

Autor: Matthias (Gast)
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....s, die 250 Watt bei 1 GHz erzeugen können? Das
ist doch bestimmt schaltungstechnisch eine ziemliche Herausforderung..

DU hast sicherlich etwas vergleichbares zuhause:

Die Mikrowelle! ;-)

2,45GHz @ ca500Watt

Autor: Claude (Gast)
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So ein Handelsübliches Flugzeug (747) hat glaube ich ein Bordnetz mit 
125V/400Hz.
Damit sollten doch die 250W bei 1GHz locker erreichbar sein !?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://de.wikipedia.org/wiki/Freund-Feind-Erkennung
das sendet auch hier. 250Watt mit heutgen MOSFETs sollte kein Problem 
mehr sein, außerdem sind das wie schon gesagt Impulsleistungen, 
Mikrowellenherd macht Dauerstrich

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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UHF-Sendetransistoren LDMOS
http://www.st.com/stonline/stappl/productcatalog/a...
zum Beispiel der SD56150 
http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/...
860 MHz 150 Watt pro Transistor, davon werden dann für UHF-TV-Sender 
noch viele parallel geschaltet.

Autor: Ingmar (Gast)
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Das kleine Gerät oben im Link soll ja mit 12 Volt aus der Bordbatterie 
vom Segelflugzeug laufen.

Da steht im Text, daß es vollständig aus Halbleitern aufgebaut ist, also 
keine Röhren oder Magnetron etc. Und trotzdem die 250 Watt 
Impulsleistung, also ich finde das schon ziemlich erstaunlich ehrlich 
gesagt, habe ja auch bisher nur kleine Endstufen für 2m gebaut.

Aber es scheint ja ganz gängig zu sein, also danke auf jeden Fall für 
Eure Ausführungen.

Und hallo Claude, ja eine 747 hat ein Dreiphasen-Wechselstromnetz mit 
110V bei 400 Hz. Bzw. mehrere davon wegen der Redundanz.

Autor: Thomas S. (Gast)
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Ein Transponder hat ein Tastverhältnis von ca. 1:100 und mehr, daher ist 
die Leistung nur sehr kurz gefordert. Díe modernen Typen sind alle 
halbleiterbestückt und laufen mit 12 V. Das ganze passiert bei 1030/1090 
MHz. Also alles ganz und gar kein Hexenwerk.

Autor: nop(); (Gast)
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Ich denke ein Transponder hat ein viel kleineres Puls-Pausenverhaeltnis 
als 1:100. Das Radar macht einen Umgang pro sekunde oder so, und der 
Puls ist in der 10 Mikrosekunden Region. Das waeren dann 10^-5. Das 
macht man aus einem guten Kondensator

Autor: Nils (Gast)
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Man muss nicht soviel mutmaßen:
Im Link in meinem ersten Beitrag stehen die Daten für die Impulsbreiten 
und Leistungen der Bodenstation.

Zu den Umdrehungen eines Radars:

Mechanisch:
Grossraum-Radar: 10-20 s pro Umdrehung
Shortrange: 2-5 s  pro Umdrehung
Highfinder: 1-2 s (rauf-runter)

Elektronisch (Phase-Arrays):
Im 'hastenichtgesehen'

Die Aussendung der Transponder-Abfrage durch die Bodenstation erfolgt 
übrigens erst nach der 'Winkelmittenbestimmung' des Flugziels (Radarecho 
als Lorentz- oder Gaußförmig angenommen).

Gruß & gute Nacht
Nils

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Hallo Ingmar,

es gibt zwei Systeme an Bord von Flugzeugen, die im genannten 
Frequenzbereich arbeiten.

Zu nennen wäre einmal das Sekundärradar, das auf eine spezielle 
Impulsfolge bei 1030 MHz (die Abfrage) ein kleines Datenpaket auf 1090 
MHz sendet (die Antwort). Dieses Datenpaket enthält heutzutage neben 
Flughöhe, Squawk-Code unter anderem auch gleich die Flugnummer und 
GPS-Position. Abgefragt wird dieses "Transponder" genannte Gerät nicht 
nur von Bodenstationen der Flugsicherung, sondern auch die Flugzeuge 
untereinander können gegenseitig ihre Position abfragen (genutzt vom 
Antikollisions-System TCAS). Ein Transponder ist in so gut wie jedem 
Motorflugzeug eingebaut und Pflicht in bestimmten Lufträumen mit hohem 
Verkehrsaufkommen, und oberhalb von 5.000 Fuß überall in Deutschland.

Zu Deiner Frage: Die Geräte müssen laut Vorschrift eine Impulsleistung 
von +21dBm bis +27dBm erbringen, also zwischen 125 und 500 Watt, 
gemessen am antennenseitigen Ende des Kabels. Nun sind die gesendeten 
Impulse aber sehr kurz (0,5 µs), und ein Datenpaket besteht maximal aus 
112 Bit. Zusammen mit der maximalen Abfragerate von 1.200 Antworten pro 
Sekunde ergibt sich immer noch ein Tastverhältnis von deutlich unter 
10%. Somit ist die Dauerstrichleistung maximal 50 Watt, in der Praxis 
eher noch eine Zehnerpotenz darunter, da die Limits des Systems nicht 
erreicht werden.

Für einen typischen Transmitter mit 300 Watt Impulsausgangsleistung bei 
1 GHz ist eine vierstufige Verstärkung nach dem Oszillator ausreichend. 
Es gibt mehrere Firmen, die speziell für diese Anwendung (Avionik) 
Transistoren anbieten. Google mal nach dem MRF10350 von Macom, ein 
typischerweise verwendeter Endtransistor in den modernen Geräten. Die 
Betriebsspannung der Endstufe beträgt meist zwischen 50 und 80 Volt, die 
mittels Schaltregler aus der üblichen Versorgungsspannung von 14 oder 28 
Volt Gleichstrom generiert werden. Die Versorgung aus einer Batterie 
(für Heißluftballone oder Segelflugzeuge) ist also kein Thema.

Das andere System, das bei etwa 1 GHz sendet und empfängt, ist das DME. 
Dieses sendet eine Impulsfolge an eine Bodenstation, die es nach einer 
festgelegten Verzögerung wieder zurücksendet. Aus der Laufzeit des 
Signals vom Flugzeug zur Bodenstation und zurück wird die Entfernung zu 
dieser berechnet. Dieses System wird zur Navigation verwendet, 
beispielsweise um bei einer Instrumentenlandung die Entfernung zur 
Landebahn im Cockpit anzuzeigen.

Autor: Andreas Niemann (Firma: Lambda:4 GmbH&Co) (lambda)
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Hi nettes Thema,

hab ich mich mal während einer Facharbeit mit beschäftig. Hab damals aus 
nem satellitentuner ein Receiver für Sekundärradar gebaut.

Deswegen hab ich hier auch noch die Anforderungen der ICAO im Original 
rumliegen.

Hier mal ein Auszug

3.1.1.7.11 TRANSPONDER POWER OUTPUT AND DUTY CYCLE

3.1.1.7.11.1 The peak pulse power available at the antenna end of the 
transmission line of the transponder shall be at least 21 dB and not 
more than 27 dB above 1 W, except that for transponder installations 
used solely below 4 500 m (15 000 ft), or below a lesser altitude 
established by the appropriate authority or by regional air navigation 
agreement, a peak pulse power available at the antenna end of the 
transmission line of the transponder of at least 18.5 dB and not more 
than 27 dB above 1 W shall be permitted.

3.1.1.7.11.2 Recommendation.— The peak pulse power specified in 
3.1.1.7.11.1 above should be maintained over a range of replies from 
code 0000 at a rate of 400 replies per second to a maximum pulse content 
at a rate of 1 200 replies per second or a maximum value below 1 200 
replies per second of which the transponder is capable.

Also das was Oliver schon geschrieben hat. (bis auf die 27dBm, das 
sollten wohl 27dBW sein zwinker)

Wer es jetzt nich glaubt is selber schuld;)

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Danke Andreas für die aufmerksame Korrektur, die Umrechnung in Watt 
stimmte wenigstens.

P.S.: Für solche Standards zahlt man gutes Geld, locker 200 Euro ;)

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