Suchen

Bessere Analysen mit einem neuartigen Radarverfahren

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Forscher der Universität Stuttgart haben ein neues Radarverfahren entwickelt. Damit wird eine einfachere Architektur im Vergleich zu konventionellen Radarverfahren erreicht. Empfänger und Sender sind komplett entkoppelt.

Firmen zum Thema

Dank Radar lassen sich Objekte erkennen, analysieren oder vergleichen. Dazu wird ein ausgesendetes Echosignal von einer Empfangseinheit ausgewertet.
Dank Radar lassen sich Objekte erkennen, analysieren oder vergleichen. Dazu wird ein ausgesendetes Echosignal von einer Empfangseinheit ausgewertet.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Mit Radar werden üblicherweise unterschiedlichste Objekte erkannt, analysiert oder verglichen. Die bekannten Radarverfahren arbeiten dabei mit dem Vergleich von empfangenen Echosignalen mit den ausgesendeten Signalen in einer Empfangseinheit.

Am Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme (ILH) der Universität Stuttgart haben Forscher nun ein neues Radarverfahren entwickelt, das die Reflexionen eines Referenzobjekts verarbeitet, ohne das Sendesignal einzubeziehen. Prof. Ingmar Kallfass und sein Team entwickelten ein Verfahren, das eine Bestimmung der relativen Abstände zwischen einzelnen Reflexionsobjekten möglich macht.

Vorteile gegenüber konventionellem Radar sind beispielsweise die einfachere Architektur des Radarsensors, da er nur noch aus einem oder mehreren nichtlinearen Empfängern und einem davon unabhängigen Sender besteht.

Räumliche und elektrische Unabhängigkeit

Ein großer Vorteil des neu entwickelten Verfahrens ist vor allem die räumliche und elektrische Unabhängigkeit von Sender und Empfänger. Das prädestiniert das Verfahren in Anwendungen in der Medizin sowie Sicherheitstechnik, Produktionstechnik und Materialanalyse. Im Gegensatz zu den bekannten Radarverfahren besteht keine gemeinsame Zeit- bzw. Frequenzbasis zwischen Sender und Empfänger (Bild).

Der Empfänger (7) ist vom Sender (3) komplett entkoppelt. Abstände und Eigenschaften von Materialien lassen sich zwischen zwei oder mehreren Reflexionsobjekten (2a und 2b) bestimmen, ohne das Sendesignal (5) einzubeziehen.

Im vorliegenden Verfahren werden die zwei oder mehrere Empfangssignale (9a, 9b) miteinander durch Mischung in einem nichtlinearen Empfänger (7) verglichen. Das Produkt der Mischung liefert eine Information zu Abstand oder Materialeigenschaft, wenn eine Divergenz der Modulation zwischen dem ersten und dem zweiten Empfangssignal besteht. Diese Divergenz kann aus einem Frequenzunterschied, Phasenunterschied oder auch Amplitudenunterschied bestehen, abhängig von der gewählten Modulationsform des Sendesignals (5).

Selbst schwache Signale erfassen

Im konventionellen Radar besteht die Divergenz allerdings zwischen dem Sendesignal (Referenzsignal) (5) und den einzelnen Empfangssignalen (10), während in dem neuen Verfahren die Divergenz zwischen zwei oder mehreren Empfangssignalen (9a, 9b) ohne Einbeziehung des Sendesignals (5) besteht.

Im Gegensatz zu den bekannten Radarverfahren besteht keine gemeinsame Zeit- bzw. Frequenzbasis zwischen Sender und Empfänger. Der Empfänger (7) ist vom Sender (3) komplett entkoppelt.
Im Gegensatz zu den bekannten Radarverfahren besteht keine gemeinsame Zeit- bzw. Frequenzbasis zwischen Sender und Empfänger. Der Empfänger (7) ist vom Sender (3) komplett entkoppelt.
(Bild: Universität Stuttgart)

Durch die höhere Empfindlichkeit des Radarempfängers kann der Linearitätsbereich des Mischers über einen rauscharmen Vorverstärker gezielt ausgenutzt werden, so dass neben dem ersten, dominanten Reflexionssignal von einem Referenzobjekt auch schwache Signale von dahinterliegenden Schichten detektiert werden können.

Dadurch eignet sich das Verfahren für Anwendungen wie beim Erfassen von Personen: Scannern nutzen dabei die Reflexion zwischen der Hautoberfläche und darüber befindlichen, semi-transparenten Gegenstände wie verdeckt getragene Waffen aus Plastik oder Keramik aus. Durch die Besonderheiten des Verfahrens kann die Detektion selbst bei einem sich bewegenden Objekt stattfinden.

Auch bei medizinischen Anwendungen könnte das Verfahren angewendet werden, in denen momentan noch keine berührungslose Detektion mit Radar oder Ultraschall möglich ist (Brustkrebsdetektion, Lebenszeichendetektion). In der Produktionstechnik bietet das Verfahren Vorteile bei der Detektion von Produktionsfehlern wie Delaminierungen oder Ausgangskontrolle von Verpackungen. Auch Füllstandmessung oder Kolbenstandbestimmungen wären möglich, ebenso wie Untersuchungen im Bereich der Materialanalyse.

Zum Patent angemeldet

Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet. Das Technologie-Lizenz-Büro (TLB) unterstützt die Universität Stuttgart bei der Patentierung und Vermarktung. TLB ist mit der wirtschaftlichen Umsetzung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet Unternehmen Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Lizenzierung der Schutzrechte.

(ID:46921119)