Das ALOMAR-Wind-Radar - ALWIN

Am 12. Oktober 1998 wurde in Andenes/Norwegen (69.17° N; 16.01° E) ein neues VHF-Radar zur Untersuchung der Dynamik und Struktur der Tropo-, Strato- und Mesosphäre in Betrieb genommen. Höhenprofile des 3-D Windvektors und der Radarreflektivität können nach der Spaced-Antenna (SA) und Doppler-Beam-Swinging (DBS) Methode in einem kontinuierlichen und unbeaufsichtigten Betrieb bestimmt werden (Latteck et al, 1999).

Das System setzt sich aus vier wesentlichen Baugruppen zusammen. Der volltransistorisierte Sender der Firma ATRAD besteht aus sechs Teilsystemen von jeweils 6 kW Sendeleistung, deren Ausgangssignale über je einen passiven Sende-Empfangs-Schalter der Antennensteuereinheit zugeführt werden. Diese ermöglicht einen automatischen Betrieb der Sende-Empfangsantenne im SA- und DBS-Mode.

 Technische Parameter

Frequenz53,5 MHz
Spitzenleistung36 kW
Mittlere Leistung1,8 kW (bei 5% Duty Cycle)
3dB-Strahlbreite
Impulslänge1 ... 50 µs
Pulswiederholfrequenz< 50 kHz
Höhenbereiche(0,4) 1 ... 18 km (65 ... 95 km)
Höhenauflösung150 m, 300 m, 600 m, 1000 m
Zeitauflösung~ 1 min
SendesignalEinzelimpuls, Komplementärkodes, Barkerkodes
ImpulsformenRechteck, Gauß, modifizierter Gauß (für max. Leistung)

 

 

Die Sende-Empfangsantenne besteht aus 144 Vier-Elemente-Yagi-Antennen, die in quadratischen Subsystemen aus jeweils 4 Antennen in einer 6x6 Matrix angeordnet sind. Der Abstand der Einzelantennen untereinander beträgt λ/√2. Die Antennen sind im Winkel von 45° zur Nord-Süd-Achse ausgerichtet, damit im DBS-Mode in zonaler (Ost-West) und meridionaler (Nord-Süd) Richtung eine identische Antennencharakteristik genutzt werden kann. Im SA-Mode ist das Antennenfeld im Empfangsfall in sechs Einzelfelder zu je 6 Subsystemen aufgeteilt, die maximal sechs Empfangskanälen zugeordnet werden können. Im DBS-Mode ist es möglich, die Antennenkeule in jeweils drei Zenithwinkeln (7°, 14°, 21°) in die vier Himmelsrichtungen Nord, Süd, Ost und West zu schwenken. Dieses wird im Sendebetrieb durch phasenverzögerte Einspeisung der sechs Antennenzeilen oder -spalten und im Empfangsbetrieb durch softwaregestütztes Postbeam-Steering (PBS) realisiert.

Das Empfangssystem enthält sechs Kanäle, in denen die Signale in ihren Quadraturkomponenten vorverarbeitet werden. Die anschließende Analyse der Rohdaten kann in Echtzeit oder als Postprozeß auf dem integrierten Host-PC oder auf jedem mit dem Internet verbundenen Rechner durchgeführt werden. Eine umfangreiche Software zur Konfiguration und Ablaufsteuerung der Meßexperimente sowie zur Diagnose der Hardware ermöglicht einen komfortablen lokalen als auch Fernzugriff auf das System.

Durch den Einsatz von Einzelimpuls- und kodierten Mehrimpulssignalen im kombinierten Betrieb können durchgehende Windprofile im Bereich von 1 bis 18 km berechnet werden.

Prinzipiell sind auch Messungen im Grenzschichtbereich ab 400 m möglich bei Anwendung einer modifizierten SA-Methodik.

Für den Bereich der Mesosphäre wird das ALWIN-VHF-Radar zur Untersuchung mesosphärischer Radarechos in polaren Breiten im Sommer (PMSE) und im Winter (PMWE) eingesetzt.

Seit dem Jahr 2003 besitzt das ALWIN-VHF-Radar zusätzlich die Möglichkeit, mit einer separaten Sendeantenne und einem räumlich abgesetzten Empfangsantennenfeld zu ausgewählten Messkampagnen Untersuchungen an den Ionisationsspuren einfallender Meteoroide durchzuführen. Aus der Echoamplitude, der radialen Geschwindigkeit und der Lebensdauer dieser Echos kann das Windfeld im Bereich zwischen etwa 80 bis 110 km und die mittlere Temperatur bei 87 km Höhe abgeleitet werden.

Aktuelles Signal

Signalstärke der letzten Stunde

Verantwortliche Mitarbeiter

  • Werner Singer
  • Ralph Latteck

Ergebnisse