Die Wissenschaftler des Instituts für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme arbeiten im TechLab, einem hochmodernen Forschungsumfeld für die Untersuchung und Entwicklung von Radarantennen.
Am 27. November 2019 feierte die "Compact Test Range", eine spezielle Indoor-Antennenmessanlage, ihr 10-jähriges Jubiläum.
Die Messkammer befindet sich in der Forschungsanlage "TechLab" im DLR Oberpfaffenhofen.
Forschungsinfrastruktur für zukunftsweisende Radarfernerkundungsmissionen, z.B. Tandem-L
Die Forschungsarbeit des Instituts für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) blickt auf jahrzehntelange Erfahrungen zurück. Am Standort Oberpfaffenhofen wurden bereits in den 1930er Jahren die Eigenschaften von Antennen und deren Funktionsweise untersucht. Seit dieser Zeit werden Messverfahren und Techniken stetig weiterentwickelt. Im Jahr 2009 wurde mit dem Bau des "TechLab" ein hochmodernes Forschungsumfeld erschaffen, das bis heute auch zukünftigen Ansprüchen der Forschung gerecht wird. Das Institut erweiterte damit seine einzigartige Infrastruktur für die Entwicklung innovativer Erdbeobachtungsmissionen wie aktuell der Vorschlag für die Radarsatellitenmission Tandem-L.
Am 27. November 2019 wurde in Oberpfaffenhofen ein Festkolloquium anlässlich des 10-jährigen Jubiläums des TechLabs und der darin integrierten Mikrowellenlabor für High-Tech-Sensorentwicklungen sowie der Indoor-Antennenmessanlage "Compact Test Range" ausgerichtet. ausgerichtet. Gäste aus Forschung und Industrie waren der Einladung von Prof. Dr. Alberto Moreira, Direktor des Instituts für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme gefolgt. In verschiedenen Vorträgen wurden die im TechLab entstandenen aktuellen Forschungsarbeiten, Entwicklungen und Anwendungen präsentiert. Der anschließende Rundgang durch die Forschungsanlage verschaffte den Eingeladenen einen Einblick in die Arbeit der Wissenschaftler vor Ort.
TechLab: Mehr als nur ein Gebäude
Seit 2009 konzentrieren sich die technologischen Entwicklungen des Instituts im TechLab, in einem Zentrum für fortschrittliche Mikrowellensensorik mit mehreren Laboren und Messanlagen und ca. 40 Mitarbeitern. Die Hauptanlage ist das Compact Test Range (CTR) zur hochgenauen Antennencharakterisierung und für Radarmessungen. Weitere Bereiche sind eine Mikrowellenkammer zur Messung monostatischer und bistatischer Radarsignaturen, eine Einrichtung zur Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften von Materialproben und verschiedene Eckreflektoren, Bodenempfänger und Transponder zur weltraumgestützten SAR-Kalibrierung. Zum TechLab gehören auch mehrere Forschungslabore, die speziell für die Entwicklung, Optimierung, Integration, Prüfung und Kalibrierung von Radar- und Radiometersystemen ausgestattet sind.
Das Herzstück: Die Messkammer Compact Test Range
Das Herzstück des TechLabs bildet die sogenannte "Compact Test Range", eine spezielle Messkammer zur Untersuchung und Entwicklung von Radarantennen. Die hier getesteten Radarantennen kommen für vielfältige Forschungsanwendungen am Boden, in der Luft und im Weltall zum Einsatz.
Die Antennen-Charakteristik ist wesentlicher Bestandteil der Antennenentwicklung und kann in der Compact Test Range unter optimalen Umgebungsbedingungen und höchster Genauigkeit untersucht werden. Mit den Ergebnissen können dann Aussagen über die Leistungsfähigkeit, Empfindlichkeit und Polarisation der Antenne getroffen werden. Die Wissenschaftler nutzen die detaillierte Charakterisierung, um ihr Messobjekt gezielt weiterzuentwickeln und für den Einsatz zu optimieren.
Die Compact Test Range hat eine Länge von 24 Metern, eine Breite von 11,7 Metern und eine Höhe von 9,7 Metern. Ausgestattet ist die Anlage mit zehntausenden Absorberspitzen, zwei gebogenen Reflektorspiegeln und einem Drehturm. Die innere metallische Struktur und Auskleidung des Labors schirmen störende elektromagnetische Felder von außen ab. Durch eine zusätzliche Klimatisierung der Kammer wird gewährleistet, dass Messungen unter konstanten Bedingungen und dadurch mit höchster Messgenauigkeit stattfinden.
Funktion der Messkammer
Die präzise Messung stellt eine Besonderheit der Indoor-Messanlage dar. "Freifeld"-Messungen im Gelände unterliegen oftmals Schwankungen, die durch Wetter- oder Umgebungseinflüsse ausgelöst werden. Für die Vermessung von Antennen gilt jedoch die Voraussetzung, dass das empfangene Signal gleichmäßig und die elektromagnetische Welle geradlinig sein muss. Ist die Teststrecke zu kurz, sind die Wellen gekrümmt und treffen in verschiedenen Winkeln sowie mit zeitlicher Verzögerung auf die Testantenne. Die Folgen wären verzerrte und unbrauchbare Messergebnisse. Die Compact Test Range löst dieses Problem mithilfe von Umlenkspiegeln, die das eingehende Signal in eine gerade Wellenfront wandeln. Da diese Technik auch die Nachbildung von kilometerlangen Messtrecken ermöglicht, ersetzt das innovative System der Compact Test Range aufwändige und oftmals weniger präzise Freifeld-Messungen.
Die Radarmission der Zukunft: Tandem-L
Das TechLab bietet Wissenschaftlern optimale Bedingungen für die Entwicklung von neuen und dringend benötigten Radartechnologien. Dazu gehört nicht zuletzt der Missionsvorschlag Tandem-L, der vom DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme erarbeitet wurde. Das Konzept sieht zwei Radarsatelliten vor, die im L-Band (23,6 Zentimeter Wellenlänge) arbeiten und dynamische Prozesse auf der Erdoberfläche global und systematisch erfassen. Ziel von Tandem-L ist es, die gesamte Landmasse der Erde im Wochenrhythmus abzubilden. Die Radarmission wird neue Maßstäbe in der Erdbeobachtung setzen, denn sie ermöglicht es, den globalen Wandel mit einer neuen Qualität zu beobachten und wichtige Handlungsempfehlungen zu geben. Mit der neuen Technologie könnten Strukturen von Vegetations- und Eisgebieten dreidimensional erfasst aber auch Deformationen mit Millimetergenauigkeit großflächig vermessen werden.
