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.
>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.
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.
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.
Normalerweise werden bei großen (Radar)sendern Röhren verwendet
(Klystron, Magnetron), bei 250 W sollte aber heutzutage auch
Realisierung in Transistortechnik möglich sein.
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
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?
Hallo Ingmar,
> Ja, ich glaube, um diese Transponder ging es
Siehe hier:
http://www.vfo-magazin.de/index.pl/sekundr-radar_transponder_und_mode-s> 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
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
....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
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
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.
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.
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
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
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.
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;)
Danke Andreas für die aufmerksame Korrektur, die Umrechnung in Watt
stimmte wenigstens.
P.S.: Für solche Standards zahlt man gutes Geld, locker 200 Euro ;)
