Das Juliusruh-MF-Radar

Im Zeitraum zwischen 1990 und 2003 war in Juliusruh ein MF-Radar auf einer Frequenz von 3,18 MHz im Betrieb, das nach dem FMCW-Radarverfahren (Frequency Modulated Continuous Waves) gearbeitet hat. Dieses Radar wurde im Frühjahr 2003 durch ein neues Impuls-Radar auf derselben Frequenz ersetzt. Im Sommer 2005 wurde das Radar durch ein neues modulares Sende- und Empfangssystem mit verteilter Leistung und einer sogenannten Mills-Cross-Antenne erweitert. Jetzt arbeitet das Radar mit einer Impulsspitzenleistung von 128 kW. Weitere Parameter sind in der Tabelle zusammengefasst.

Technische Parameter

Frequenz

3,18 MHz

Spitzenleistung

128 kW

Impulsbreite

27 µs

3dB-Strahlbreite

18°

Höhenauflösung

4 km

Abtastauflösung

1 km

Links: Neue Mills-Cross-Antenne (rot) und bestehende bisherige Antenne (blau) des Juliusruh-MF-Radar. Rechts: Strahlungsdiagramm der neuen Antenne für vertikalen Antennenstrahl.

Die neue Mills-Cross-Antenne (rote Kreuze) ist im beiliegenden Bild zusammen mit den weiterbestehenden bisherigen Antennen (blaue Kreuze) auf dem Gelände der Station Juliusruh skizziert. Wegen der begrenzten räumlichen Möglichkeiten ist die Mills-Cross-Antenne mit insgesamt 13 gekreuzten Halbwellendipolen kleiner als jene beim Saura-MF-Radar. Dabei ist jede Dipolantenne mit einer separaten Sende-/Empfangseinheit verbunden. Diese sind vom Zentrum nach außen in 3 dB Stufen leistungsmäßig gewichtet, um Nebenmaxima im Antennendiagramm zu reduzieren. Dabei wird ein 18° breiter Antennenstrahl erzeugt, der aus der Vertikalen in alle Himmelsrichtungen um definierte Zenitablagewinkel geschwenkt werden kann und damit DBS (Doppler-Beam-Swinging-Mode) Messungen gestattet.

Mittlere Windfelder für zonale und meridionale Komponente im Jahr 2005 nach Messungen mit Juliusruh-MF-Radar.

Es sind aber auch interferometrische Beobachtungen möglich sowie die Anwendung unterschiedlicher Polarisationen für die Sende- bzw. Empfangssignale. Gerade die letztgenannte Möglichkeit gestattet die Bestimmung der Elektronendichte im Höhenbereich zwischen etwa 70 bis 85 km aus differentiellen Absorptions- und Phasenmessungen. Um die 1990 begonnene Messreihe der mesosphärischen Winde und Gezeiten optimal fortsetzen zu können, wird die große Mills-Cross-Antenne zum Senden und die bisherigen Antennen zum Empfang verwendet. Aus einer Kreuzkorrelationsanalyse der einzelnen, an räumlich getrennten Orten empfangenen Signale wird dann das Windfeld in der Mesosphäre bestimmt. Beispiele sind im beiliegenden Bild gezeigt.

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