Funkpeiler


Funkaufklärungsstationen die nach dem Prinzip der Richtungsmessung eine Ortung ausführen werden als (Funk-) Peiler bezeichnet. Die Aufgabe eines Funkpeilers besteht in der Lösung der Peilaufgabe. Hierzu verwendete Verfahren werden als Peilverfahren bezeichnet.

Ein Funkpeiler besteht aus einer Empfangsantenne (Aufnehmer), einem Peilempfänger (Konverter und Prozessor) und einer Anzeigeeinheit (Sichtschirm).

Der schematische Aufbau eines Peilsystems.
Der schematische Aufbau eines Peilsystems.

Die Antenne, oder Antennengruppe, entnimmt dem elektromagnetischen Feld Proben (Feldstärke am Ort der Sonde) und gibt die Messgröße in Form der Fußpunktspannung des Antennenelements an den Peilempfänger weiter. Sie kann über M Anennenelemente verfügen die per Schaltmatrix auf N Züge des Peilers geschalten werden. Die Peilantenne stellt das Herzstück des Peilsystems dar, da erst eine korrekt dimensionierte Antenne zu gewünschten Ergebnissen hinsichtlich Peilgenauigkeit und Empfindlichkeit führt.

Der Peilkonverter setzt die trägerfrequenten Antennensignale in eine feste ZF-Lage um. Da dies in allen Empfangszügenphasen- und amplitudengleich erfolgen muss, ist die Verwendung eines gemeinsamen Frequenznormals unerlässlich. Bei den meisten mehrzügigen Peilern ist daher vor dem eigentlichen Peilbetrieb und in gewissen zeitlichen Abständen mit Hilfe eines Testgenerators eine Kalibrierung der Empfangszüge zum Zweck des Amplituden- und Phasengleichlauf durchzuführen.

Der Peilprozessor ermittelt aus der Peilfunktion das Peilergebnis und gibt es auf dem Sichtschirm aus.

Sichtgerät zum Dopplerpeiler.
Sichtgerät zu einem Funkpeiler der Firma Rohde & Schwarz aus dem Jahre 1960.

Doppler-Peiler PA005 der Firma Rohde & Schwarz. [Quelle: Werksfoto Rohde & Schwarz]
Doppler-Peiler PA005 der Firma Rohde & Schwarz. Oben Rechts: Konverter, Mitte links: Sichtschirm, Unten: Peilempfänger. [Quelle: Werksfoto Rohde & Schwarz]
Moderne digitaler zweizügiger Funkpeiler "DDF550" der Firma Rohde & Schwarz. Peilempfänger und Peilprozessor sind in einem Gerät kombiniert. [Quelle: Rohde & Schwarz]
Moderner digitaler zweizügiger Funkpeiler „R&S© DDF550“ der Firma Rohde & Schwarz. Peilempfänger und Peilprozessor sind in einem Gerät kombiniert. Die Ausgabe des Peilergebnisses erfolgt über einen Peilserver mit entsprechender Benutzeroberfläche. [Quelle: Rohde & Schwarz]


 Basierend auf den genutzten physikalische Eigenschaften der elektromagnetischen Welle kann man Funkpeiler in:

Funkpeiler müßen, egal wie sie ausgeführt und auf welcher Eigenschaft sie basieren, eine Reihe von peiltechnisch relevanten Merkmalen aufweisen. Einige dieser Merkmale sind:

    • eine hohe Peilempfindlichkeit,
    • eine große Peilgenauigkeit,
    • eine Polaristationsfestigkeit,
    • eine Immunität gegenüber gestörten Wellenfeldern (Mehrwellenfeld) und
    • Reaktionsschnelligkeit (Kurzeitsignalmessung).

Peilempfindlichkeit

Die Peilempfindlichkeit beschreibt die Eigenschaft eines Peilsystems auch bei ungünstigen Empfangslagen mit ausreichender Genauigkeit Peilungen durchführen zu können. Die Peilempfindlichkeit wird sinnvollerweise im Rahmen der Peilgenauigkeit definiert. Hierbei wird ein Schankungsbereich des Peilwertes vorgegeben (z.B. ± 2 Grad) und dazu die erforderliche Mindesfeldstärke bei einer festen Beobachtungszeit (meist 1 Sekunde) bestimmt (siehe auch Rauschen). Die Peilempfindlichkeit einer Peilanlage wird in System- und Antennenempfindlichkeit unterschieden.

Zur Messung der Systemempfindlichkeit (welche durch den internen Aufbau des Peilers beschränkt wird) nutzt man eine Antennennachbildung und misst mit ihrer Hilfe die Empfindlichkeit der Anlage die durch die Signalverarbeitung (AD-Wandler, Rechengenauigkeit) begrenzt ist. Kombiniert man den Peiler mit der Peilantenne misst man die Empfindlichkeit der Antenne die meistens über der Empfindlichkeit der Peilanlage liegt.


Peilgenauigkeit

Die Peilgenauigkeit definiert den Schwankungsbereich des Peilwertes bei einem gegebenen (großen) Signal-Störabstand und einer festen Beobachtungszeit. Bei der Betrachtung des kompletten Peilsystems ist eine Auftrennung der Genauigkeit in einen antennenabhängigen (azimutabhängigen) Term und einen durch das Empfangssystem definierten Term vorteilhaft. Die Angabe der Peilgenauigkeit erfolgt über den kompletten Nutzfrequenzbereich als quadratisches Mittel (der RMS-Fehler wird aus den Peilwerten einer gleichmäßig verteilten Stichprobe über Azimut und Frequenz berechnet).

Auschnitt aus dem Datenblatt eines modernen Peilsystem ( R&S DDF05E).
Auschnitt aus dem Datenblatt eines modernen Peilsystem ( R&S DDF05E). [Quelle: Rohde&Schwarz]
Auschnitt aus dem Datenblatt eines historischen Peilsystems (Telefunken FuPeilA 40a).
Auschnitt aus dem Datenblatt eines historischen Peilsystems (Telefunken FuPeilA 40a). Anstelle der für die Frequenz übliche Angabe in Hertz wird hier die Einheit kc/s (KiloCycle per Second) verwendet.

Polarisationsfestigkeit

Unter der Polarisationsfestigkeit eines Funkpeilers versteht man seine Unempfindlichkeit gegenüber dem Einfall von depolarisierten Wellen (Wellen die nicht der Hauptpolarisation der Empfangsantenne entsprechen). Der enstehende Peilfehler ist vom eingesetzten Peilverfahren abhängig.

[Beispiel Dopplerpeiler]


Immunität gegenüber gestörten Wellenfeldern

Bei Mehrwellenausbreitung kommt es durch Verzerrung der Phasenfronten des Empfangsfeldes zu Peilfehlern die vom Eingesetzten Peilverfahren, der Antennendimensionierung und weiteren Faktoren abhängig sind. Ist der Peiler durch entsprechende Auslegung der Peilantenne und durch den Einsatz von entsprechenden Peiverfahren gegen solche Störer gerüstet spricht man von einer Immunität gegenüber gestörten Wellenfeldern.

Empfangswellenfeld (Interferenzfeld) bei Mehrwelleneinfall.
Empfangswellenfeld (Interferenzfeld) bei Mehrwelleneinfall. Die Phasenfronten (schwarz) stehen nicht mehr senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Reaktionsschnelligkeit

Unter der Reaktionsschnelligkeit versteht man die Eigenschaft eines Peilsystems auch kurzen Aussendungen (Pulse) Peilwerte zuordnen zu können. Hierbei spielt neben dem verwendeten Peilverfahren die Anzahl der Empfangszüge eine wesentliche Rolle. Moderne Peilsysteme können Pulsen von ca. 1 Millisekunde Dauer mit einer Erfassungswahrscheinlichkeit von 95 % korrekte Peilwerte zuordnen.

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