PPI-scope

Ein Radarschirm ist ein populärer Begriff für alle Typen von Radarbildschirmen (Radarindikatoren) und zeigt die Daten an, die ein Radargerät auffasst. Es soll eine möglichst einfach zu erfassende und möglichst maßstabsgetreue grafische Darstellung der Position der Radarziele in Echtzeit anzeigen. Es werden nach Möglichkeit auch zusätzliche Informationen, wie etwa die Kennung oder die Identifikation des Zieles mit angezeigt.

Radarschirm der Firma Telefunken aus dem Jahre 1980

Zur Zeit der Radarerfindung im zweiten Weltkrieg war die deutsche Bezeichnung "Sternschreiber".

Es existieren verschiedene Ausführungen von Sichtgeräten:

A-scope

Skizze eines A-Scopes

Das A-Scope hat eine eindimensionale Darstellung und zeigt nur die Entfernung der Echos an, meist auch nur für eine Richtung. Es ist die älteste Form des Sichtgerätes. Mit den ersten Radargeräten wollte man nur das Vorhandensein und die Entfernung von Objekten nachweisen. Somit reichte ein A-Scope vollständig. Im Moment des Sendens läuft der Elektronenstrahl von der linken Seite los, und bewegt sich mit gleich bleibender Geschwindigkeit nach rechts. Wenn der Empfänger ein Echo erhält, wird der Elektronenstrahl nach oben ausgelenkt. Durch die Reflexionen am Boden hat man im Nahbereich ein starkes Rauschen, was auf dem A-Scope am besten zu sehen ist. Die einfachste Form des A-Scopes wäre ein Oszilloskop, welches an den Videoausgang des Radarempfängers angeschlossen wird. (Blockschaltbild A-Scope)

B-scope

Skizze eines B-Scopes

Bei einem B-Scope wird in der Abszisse der Seitenwinkel (Azimuth) angetragen und in der Ordinate die Entfernung. Diese Form der Sichtgeräte wird bei Feuerleitradargeräten bevorzugt.

Die Azimutwerte sind meist durch Handräder verschiebbar (Es wird dann die gesamte Antenne in die neue Richtung gedreht). Die Bildschirmmitte ist in der Regel dann die Hauptempfangsrichtung der Antenne. Der Seitenwinkelbereich wird durch eine elektromechanische oder elektronische Strahlschwenkung überstrichen.

C-scope

Das C-scope zeigt die Richtungen Höhenwinkel in der Ordinate und Seitenwinkel in der Abszisse an. Es ist eine besonders geeignete Darstellung zum Zielen und wurde deswegen in Jagdflugzeugen verwendet. Es konnte aber keine Entfernung angezeigt werden, deshalb wurde neben dem C-scope meist ein J-scope verwendet.

E-scope

E-scope neben einem B-scope als Sichtgeräte in einem Feuerleitradar

Das E-Scope wurde als Höhensichtgerät in alten analogen Radargeräten eingesetzt. Es zeigte die Entfernung in der Abszisse und den Höhenwinkel in der Ordinate an. Die Zielhöhe konnte meist mit Hilfe eines Nomogramms am Sichtgerät bestimmt werden.

J-scope

Das J-scope ist ein veraltetes Sichtgerät zur Entfernungsanzeige in historischen Radargeräten zum Beispiel im FuG 212, dem Radargerät im dem deutschen Nachtjäger BF 110 G. Es ist ein A-scope mit einer kreisförmigen Entfernungsauslenkung. Durch die kreisförmige Anordnung des Auslenkstrahls wurde der Durchmesser der Kathodenstrahlröhre etwa dreifach besser ausgenutzt als beim A-scope. Das brachte eine Verbesserung der Entfernungsauflösung und der Genauigkeit.

RHI-scope

Das RHI-Scope (Range-Height-Indicator) hat eine zweidimensionale Darstellung und zeigt die Höhe und die Entfernung der Flugzeuge für eine Richtung an. Es wurde früher zusammen mit einem A-Scope häufig beim Landeanflug-Controller benutzt. Das RHI-Scope ist im Prinzip ein A-Scope, das sich synchron mit dem Gelenk der Antenne bewegt, womit es sich wie diese auf und ab bewegen kann. Die Echos werden hier als Helligkeitsunterschiede dargestellt, nicht wie beim A-Scope als Auslenkung.

PPI-Scope

Das Klassische Radardisplay: Das PPI-Scope

Das PPI-Scope (Plan-Position-Indicator) hat eine zweidimensionale Darstellung und zeigt die Entfernung und die Richtung für alle Echos an. Es ist die klassische Form des Sichtgerätes. Durch eine gewollt lange Nachleuchtdauer des Bildschirms kann man auch die letzten Positionen des Zieles sehen (die sog. "Nachleuchtschleppe", gebildet durch die langsam abklingenden Leuchtflecken desselben ortsveränderlichen Ziels, empfangen während der vorangehenden Antennenumdrehungen). In der Praxis wird der "Sweep" (die Linie der momentanen Position der Antenne) so dunkel eingestellt, dass der Benutzer diesen gerade nicht mehr sieht, da er sich durch die lange Nachleuchtdauer nur störend auswirkt. Die Sweep-Visualisierung entspricht praktische einem A-Scope, welches sich um den Mittelpunkt dreht und wie beim RHI-Scope die Echos als helle Punkte darstellt.

Beim PPI-Scope ist bis auf wenige Ausnahmen oben immer Norden. Wenn allerdings das Radar fahr- oder flugzeuggebunden ist (Navigationsradar), unterscheidet man auch die Head-Up- (Fahrzeuglängsachse bzw. vorn ist oben), die North-Up- (Nordrichtung ist oben; dazu müssen Kompass-Daten in die Darstellung einbezogen werden) oder eine Course-Up-Darstellung, bei der ein wählbarer Azimutwert (i. d. R. der Soll-Kurs des Fahrzeuges) oben ist und somit ggf. eine Wegabweichung vom vorgegebenen Kurs sichtbar gemacht wird. Weiterhin bieten Navigations-Radaranlagen oft die sog. True-Motion-Darstellung, bei der sich der Ursprung des Sweeps entlang des Fahrzeugweges auf dem Bildschirm bewegt.

Ein (analoges) PPI-Scope war ursprünglich immer eine Kathodenstrahlröhre (CRT), um die ein drehbarer Ring gelegt wird, auf dem eine Auslenkspule sitzt. Die Stellung der Antenne und die Position der Spule sind hierbei synchronisiert, so dass der Elektronenstrahl synchron zum Sendeimpuls von der Bildschirmmitte aus radial abgelenkt und während des Empfangs eines Radarechos hellgesteuert wird. Die Entfernungs- und Richtungsmarken werden durch denselben Elektronenstrahl erzeugt, der dazu in seiner Helligkeit moduliert wird. Meist sind die Markierungen nicht ganz so hell wie die Echos, deren Leucht-Intensität der Stärke des Empfangssignales entspricht. (Blockschaltbild)

Bei gegenwärtig eingesetzten pixelorientierten bzw. digitalen Displays werden spezifische Darstellungseigenschaften eines klassischen PPI-Scopes (auf CRT-Basis) durch Computeralgorithmen nachgebildet - zum Beispiel die Darstellung des Sweeps, die einstellbare Helligkeit von eingeblendeten Entfernungsringen sowie Richtungsvektoren und das besonders lange, ein oder mehrere Umdrehungen der Radarantenne überdauernde Nachleuchtverhalten der in herkömmlichen Radarbildröhren verwendeten Phosphorschicht. Insbesondere letzteres soll für den Radaroperator die visuelle Unterscheidung von feststehenden im Gegensatz zu sich relativ zum eigenen Fahrzeug (bzw. Standpunkt) bewegenden Zielen erleichtern.

Beta Scan Scope

stilisiertes Beta-Scan-Scope

Das Beta Scan Scope zeigt die von einem Präzisionsanflugradar ermittelten Informationen in zwei getrennten „Bildern” an, denen rechtwinklige Koordinaten zugrunde liegen. Das obere Bild ist eine Seitenansicht mit der gedachten Linie des Landeanfluges bis zum Aufsetzpunkt auf der Landebahn als Bezugslinie. Dieses obere Bild zeigt die von der Antenne zur Höhenabtastung ermittelten Daten. Es wird daher auch Elevation-Bild genannt.
Entsprechend ist im unteren Bild die Draufsicht der gedachten Verlängerung der Mittellinie der Landebahn, dem Aufsetzpunkt und den Entfernungsmarken. Dieses untere Bild zeigt die von der Antenne zur horizontalen Sektorabtastung erfassten Daten. Es wird daher auch mit Azimut-Bild bezeichnet.

Raster Scan Scope

Das modernste und flexibelste Display: das Synthetic-Display

Das Synthetic-Display (oder Raster Scan Scope) ist eine Darstellung der Radarinformation im Stil eines Fernsehbildschirmes. Diese Form der Datenanzeige ist komplett künstlich und beinhaltet als einziges Display nicht nur Entfernung und Richtung, sondern auch Zusatzinformationen wie Höhe des Flugzieles, geografische Informationen und quasi jede andere gewünschte Information. Kann je nach Ausführung auch zum reinen RHI- oder A-Scope umgeschaltet werden. Durch die synthetische Darstellung kann hier auch problemlos nur ein kleiner Bereich herausgezoomt werden oder Daten von weiteren Radargeräten zugeschaltet werden, womit auf einem Display ein beliebig großer Bereich dargestellt werden kann. Bei einem Wetterradar kann man die Stärke der Bewölkung farblich anzeigen, und so ein Gewitter von einem leichten Regengebiet unterscheiden. Synthetic Displays werden im Regelfall durch einen Computer erzeugt, der diese Daten dann auch über ein LAN oder WAN anderen Computern zur Verfügung stellen kann. So werden zum Beispiel einige Daten der Bundeswehr auch der Deutschen Flugsicherung zur Verfügung gestellt.

Das Synthetic-Display wird wegen seiner Flexibilität in Zukunft die noch verbliebenen PPI- und RHI-Scopes verdrängen. Das A-Scope wird noch einige Zeit als Hilfe für den Techniker weiterexistieren.

Weblinks

• Sichtgeräte in Radaranlagen