Windkompensation
Bild 1: PPI-Scope mit typischem Seaclutter
Wie funktioniert eine Seegangsunterdrückung?
Windkompensation
Die Windkompensation ist eine klassische Störschutzschaltung gegen passive Störungen.
Die aus dem zweiten Weltkrieg bekannten Düppel (chaff) sind ebenso wie Seegangsstörungen (sea clutter) (siehe nebenstehendes Bild) Festzielstörungen, die sich aber mit einer von der Windrichtung abhängigen Geschwindigkeit bewegen können. Durch normale MTI-Systeme, die auf dem Dopplerprinzip beruhen, können diese Störungen ab einer gewissen Windgeschwindigkeit nicht mehr unterdrückt werden.
Eine technische Lösung dieses Problems ist, dem Kohärentoszillator des MTI- Systems eine zusätzliche Frequenz aufzumodulieren, die der Dopplerfrequenz der Geschwindigkeit des Windes entspricht. Somit werden die Ziele, die sich mit Windgeschwindigkeit bewegen, unterdrückt.
Solange diese Windgeschwindigkeit konstant ist (wie bei Waffenleitradar vorstellbar, welches nur ein einzelnes Ziel begleitet), ist das auch kein Problem. Aber schon wenn sich die Antenne dreht (wie es bei Luftraumaufklärungsradargeräten üblich ist), dann ändert sich auch die Radialgeschwindigkeit des Windes in Abhängigkeit vom aktuellen Seitenwinkel nach einer Sinusfunktion.
oszillator
zum Sender
frequenz
Stützspannung
Windgeschwindigkeit
Bild 2: Prinzipschaltung der Windkompensation
zum Sender
frequenz
Stützspannung
Windgeschwindigkeit
Bild 2: Prinzipschaltung der Windkompensation
Analoge Lösungen
Schon sehr museale pseudokohärente Radargeräte, wie die russische P–12 verfügten über Resolver, welche eine von dem aktuellen Seitenwinkel der Antennenstellung abhängige Steuerspannung erzeugten. Diese entspricht im Spannungsverlauf einer Sinus/Cosinus- Funktion, bei welcher eine vollständige Sinuskurve von 360° auch dem Vollkreis der jeweiligen Antennenposition entspricht. Dieser Resolver kann auf das jeweilige Maximum der Störung verdreht werden und erzeugt so eine Spannung, die nach einer Gleichrichtung als Maß für den aktuellen Seitenwinkel der Antenne gilt. Diese zusätzliche Abstimmspannung beeinflusst je nach aktuellem Seitenwinkel der Antenne den Kohärentoszillator gemäß der Sinusfunktion eben mal mehr oder mal weniger stark.
Bei der Anwendung dieses Verfahrens an Land erscheinen jetzt aber leider die Festziele als Störungen, da diese ja keine Windgeschwindigkeit aufweisen. Wird dieses Verfahren jedoch gegen Seegangsstörungen angewendet, dann fällt dieser Nachteil nicht ins Gewicht, da Festziele auf See ja ebenfalls als Navigationshilfe angezeigt werden sollen. Jedoch auch an Land wurde dieser Nachteil in Kauf genommen, da anzunehmen war, dass sich hinter oder in der Düppelwolke sehr wichtige Ziele verbergen wollten.
Digitale Lösungen
Um diesen Anteil in einer Dopplerfrequenz digital herausrechnen zu können, muss die Abstrahlrichtung des Radars im Verhältnis zur Windrichtung bekannt sein. Das kann der Signalprozessor einfach anhand des Maximums einer großflächig auftretenden Dopplerfrequenz feststellen. Dieses Maximum ist auch gleichzeitig ein Maß für die Windstärke. Größe und Richtung wird für jeden Seitenwinkel gemäß einer Sinusfunktion gewichtet und von der gemessenen Dopplerfrequenz abgezogen. Damit erhalten alle sich mit Windgeschwindigkeit bewegenden Echosignale eine Dopplerfrequenz von Null und werden wie ein Festziel unterdrückt.
Gleichzeitig wird sogar die eigene Geschwindigkeit des Radars auf Schiffen berücksichtigt, weil der Radarsignalprozessor nur die Überlagerung von Windrichtung und eigenem Kurs sowie Windgeschwindigkeit und eigener Geschwindigkeit messen kann.
Doch Vorsicht! Leider wird oft bei billigen Navigationsradargeräten für Schiffe und Boote auch eine einfache manuelle Regelung von Schwellwerten als „Seegangsunterdrückung” verkauft. Solche primitive Lösung verschlechtert im gleichen Maße auch die Entdeckungswahrscheinlichkeit kleinerer Objekte.