Das Saura-MF-Radar

69.14°N, 16.02°O

Im Juli 2002 wurde nahe der Andoya Space Center und des ALOMAR Observatoriums ein neues MF-Radar mit geringer Strahlbreite installiert, um die bodengebundenen Möglichkeiten zum Studium der Dynamik in der oberen Mesosphäre (kleinräumige Strukturen, Turbulenz) zu verbessern. Die Eigenschaften der atmosphärischen Streuquellen von Funkwellen können nun in einem breiteren Frequenzbereich zusammen mit dem MAARSY-VHF-Radar auf 53,5 MHz im gleichen Messvolumen untersucht werden.

Das Radar wurde von der Firma Atmospheric Radar Systems (ATRAD) entwickelt. Die herausragende Eigenschaft dieses Radars ist seine Antenneanlage, die aus 29 gekreuzten Halbwellen-Dipolen besteht, die in Form eines Kreuzes angeordnet sind (Mills Cross). Der Abstand der gekreuzten Dipole zueinander beträgt 0,7 Radar-Wellenlängen. Die daraus resultierende minimale Strahlbreite beträgt 6° und ergibt damit ein hinreichend kleines Beobachtungsvolumen.

Jeder Dipol wird durch eine eigene Sende-/Empfangseinheit mit einer Leistung von 2 kW (phasenkontrolliert für Sende- und Empfangsfall) gespeist. Dadurch wird sowohl eine hohe Flexibilität bei der Strahlformung und –ausrichtung erzielt als auch die Durchführung von Messungen mit beiden magnetoionischen Komponenten (o- und x-Mode) für differentielle Absorptions- und Phasenmessungen möglich. Außerdem kann der Antennenstrahl in die Richtungen N, S, E, W und NW, NE, SE, SW bei Zenitwinkeln von z.B. 7,3° und 17,2° geschwenkt werden. In der unteren Abbildung sind die vom Radarstrahl in 85 km Höhe beleuchteten Flächen für die vertikalen und schräge Radarstrahlen dargestellt. Außerdem können bei gleich bleibendem Schwenkwinkel Radarstrahlen mit unterschiedlicher Breite generiert werden. Für Anwendungen mit mehreren Empfängern sind vier unabhängige  Empfangskanäle und zwei zusätzliche gekreuzte Dipolantennen verfügbar.

Technische Parameter

Frequenz3,17 MHz
Spitzenleistung116 kW
Impulsbreite7, 10, 13.3 µs
3dB-Strahlbreite6.4°
Höhenbereich50-94 km
Höhenauflösung1-1.5 km
Abtastauflösung1 km

Das Saura-MF-Radar arbeitet auf 3,17 MHz, wurde im Juli 2002 mit Spaced Antenna (SA) Messungen in Betrieb genommen and gestattet seit April 2003 auch Doppler Beam Swinging (DBS) Messungen. Weitere technische Details sind in der Tabelle zusammengestellt. Außer den Windmessungen können mit dem Saura-MF-Radar aus der spektralen Breite der rückgestreuten Echos auch turbulente Messgrößen abgeleitet werden, da durch den schmalen Radarstrahl der störende Einfluss des  Horizontalwindes auf die spektrale Breite relativ gut eliminiert werden kann. Auch aus der absolut kalibrierten Echoleistung können Informationen über die atmosphärische Turbulenz gewonnen werden. Durch den alternierenden Betrieb des Saura-MF-Radars mit unterschiedlichen Polarisationen (ordentliche und außerordentliche magnetoionische Komponenten) kann man aus differentiellen Absorptions- und Phasenmessungen die Elektronendichte im Höhenbereich zwischen etwa 65 und 85 km ableiten.

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