Radar im Kurzwellen- und Millimeterwellenbereich

Weitaus die meisten Radarsysteme arbeiten im Mikrowellenbereich zwischen etwa 2 und 20 GHz. Für besondere Anwendungen werden jedoch sehr viel tiefere wie auch höhere Frequenzen eingesetzt. Überhorizontradare beispielsweise nutzen die spezifischen Eigenschaften von Kurzwellen, also von Frequenzen zwischen 3 und 30!MHz. Aus der HF-Kommunikation ist seit langem bekannt, daß sich Kurzwellen weit über den "Radiohorizont" hinaus ausbreiten können, indem sie teilweise mehr­fach an leitenden Schichten der Ionosphäre und an der Erdoberfläche reflektiert werden.

Das amerikanische Überhorizontradar AN/FPS-118 OTH-B (Over-the-Horizon Back­scatter) wurde in einer ersten Ausbaustufe im Oktober 1970 in Moscow/Maine in Dienst gestellt und ist einer der modernsten Vertreter dieser Technik. Die Anlage arbeitet als bistatisches FM/CW (Frequency Modulated Continuous Wave) -Doppler­radar im Frequenzbereich 5 bis 28 MHz. Die Sendeantenne hat eine Länge von mehr als 1200 m und 10 bis 45 m Höhe. Sie wird von 12 Sendern mit einer maximalen Dauerstrichleistung von 1 MW gespeist. Die Empfangsstation liegt in rund 150 km Entfernung in Columbia Falls/Maine. Innerhalb der Auffaßreichweite von AN/FPS-118, die sich von 500 bis 1800 nautischen Meilen erstreckt, werden selbst kleine Flugzeuge oder Marschflugkörper sicher detektiert.

Antennengruppe von AN/FPS-118 OTH-B

Das hochfrequente Ende des Radarspektrums um 100 GHz fand ab etwa 1970 das Interesse militärischer Nutzer. Als Folge der kurzen Wellenlängen um 3 mm ist es hier möglich, äußerst kompakte Geräte aufzubauen und mit kleinen Antennen­aperturen relativ hohe Reichweiten zu erzielen. Zu den wichtigsten Anwendungen im sog. W-Band (75 bis 110 GHz) gehören Radarsuchköpfe für autonom gelenkte Flugkörper und endphasengelenkte Munition. Im Standardkaliber von 155 mm für Artilleriemunition wurde z. B. der Prototyp eines Radarfrontends mit einer Betriebs­frequenz von  94 GHz realisiert, das nicht mehr als 100 mm Durchmesser hat.

         
Flugprofil einer endphasengelenkten Munition und 94 GHz-Suchkopf

Parallel zu den militärischen Entwicklungen machte man sich Gedanken über zivile Anwendungen der Millimeterwellentechnik. Das Problem einer allwetterfähigen Hinderniswarnung für Kraftfahrzeuge schien sich durch den Einsatz miniaturisierter Radarsensoren mit hoher Entfernungsauflösung lösen zu lassen. Die dafür notwen­digen kurzen Pulse bzw. großen Frequenzhübe bei FM/CW-Radaren bedingen ent­sprechend große Bandbreiten. Diese lassen sich bei sehr hohen Frequenzen ein­facher realisieren als im klassischen Mikrowellenbereich.

Zunächst waren in Deutschland die Firmen AEG-TELEFUNKEN, SEL und VDO auf dem neuen Gebiet automobiler Abstandswarnradare aktiv. Bei AEG-TELEFUNKEN entstand Mitte der siebziger Jahre zunächst ein Versuchsgerät bei 35 GHz, später wechselte man in den inzwischen für Kfz-Anwendungen (Adaptive Cruise Control, ACC)  international eingeführten Frequenzbereich um 77 GHz. Als Modulationsart hat sich FM/CW durchgesetzt, die Sendeleistungen liegen um 10 mW und die Auswertereichweiten zwischen 2 und 150 m.

         
Testfahrt mit einem 35 GHz-Abstandswarnradar und späterer Prototyp bei 77 GHz

Bemerkenswert ist die Tatsache, daß ACC-Systeme sicherlich die Klasse von Millimeterwellenradaren ist, die erstmals in sehr großen Stückzahlen gebaut wird. Als einer der ersten Kraftfahrzeughersteller stellte Mercedes-Benz sein System Distronic im Jahr 1999 für die S- und E-Klasse vor.

   
Anzeige der Distronic aus der Sicht des Fahrers und der Radarsensor mit Auswerteeinheit