Modul 4 - Mikrowellensysteme - Radar-Systeme
Ursprünglich wurden Radar-Systeme für Navigationszwecke im Schiffs- und Flugverkehr verwendet. Der Begriff RADAR ist dabei die Abkürzung von Radio Detection and Ranging. Radar-Systeme nutzen ausschließlich Mikrowellenstrahlung.
Die Art und Weise, wie die Erdoberfläche in Radar-Bildern wiedergegeben wird, hängt vom Zusammenwirken vieler Einzelfaktoren, wie der Wellenlänge, der Polarisation und dem Depressionswinkel der Strahlung sowie der Oberflächenform und Oberflächenrauhigkeit ab.
Die Strahlung kann horizontal (H) oder vertikal (V) polarisiert sein. Bei Aussendung und Empfang kann zwischen beiden Phasen hin und her geschaltet werden, so dass insgesamt vier unterschiedliche Modi nach der Wechselwirkung mit der Erdoberfläche entstehen: VV, VH, HH und HV.
Die Oberflächenform spielt eine wichtige Rolle im Hinblick auf das resultierende Radarecho. Flächen, die der schräg einfallenden Mikrowellenstrahlung zugewandt sind, werden stärker bestrahlt (starkes Signal) als strahlungsabgewandte Flächen. Diese weisen nur ein geringes Radarecho auf (im Extremfall tiefe Schlag- bzw. Radarschatten). Im Bild erscheint deshalb die Geländefläche je nach ihrer Exposition in bezug auf das Radar-System heller oder dunkler.
Je größer die Rauhigkeit des Geländes, desto intensiver ist das Radarecho. Ist die Rauhigkeit im Vergleich zur Wellenlänge gering (z.B. glatte Wasserflächen), wird die Strahlung gespiegelt, der Empfänger registriert kein Signal (schwarze Pixel). Liegt die Rauhigkeit im Bereich der Wellenlänge der verwendeten Mikrowellenstrahlung, wirkt die Oberfläche als diffuser Reflektor mit gemischtem Radarecho (graue bis hellgraue Flächen mit hohen Interferenzanteilen: Speckle).
Die elektrischen Eigenschaften der Materialien an der Erdoberfläche haben einen großen Einfluss auf die Ausbreitung der Mikrowellen und damit auch auf das Reflexionsvermögen. Besonders starke Reflexionen treten an metallischen Strukturen (Zäune, Masten von Hochspannungsleitungen) und an Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante (feuchte Böden) auf. Je geringer die Dielektrizitätskonstante eines Materials ist, desto geringer wird auch dessen Reflexionsvermögen, die Eindringtiefe nimmt jedoch zu. Somit ist es möglich Informationen zu registrieren, die mit optischen Sensoren nicht erfassbar wären.
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