Die Leistung eines Radarsystems kann anhand der folgenden Kriterien beurteilt werden:

(1) die maximale Reichweite, bei der es ein Ziel einer bestimmten Größe sehen kann

(2) die Genauigkeit der Messung der Zielposition in Bezug auf Entfernung und Winkel

(3) seine Fähigkeit, ein Ziel von einem anderen zu unterscheiden

(4) seine Fähigkeit, das gewünschte Zielecho zu erkennen, auch wenn es durch große Störechos, unbeabsichtigte Störsignale von anderen „freundlichen“ Sendern oder absichtliche Strahlung von feindlichen Störsendern (wenn es sich um ein Militärradar handelt) verdeckt wird

(5) seine Fähigkeit, die Art des Ziels zu erkennen, und

(6) seine Verfügbarkeit (Fähigkeit, im Bedarfsfall zu arbeiten), Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit.

Einige der wichtigsten Faktoren, die die Leistung beeinflussen, werden in diesem Abschnitt behandelt.

Leistung des Senders und Größe der Antenne

Die maximale Reichweite eines Radarsystems hängt zu einem großen Teil von der durchschnittlichen Leistung des Senders und der Größe der Antenne ab. (In der Fachsprache nennt man dies das Leistungs-Apertur-Produkt.)

Für beide Faktoren gibt es praktische Grenzen. Wie bereits erwähnt, haben einige Radarsysteme eine durchschnittliche Leistung von etwa einem Megawatt. Phased-Array-Radargeräte mit einem Durchmesser von etwa 30 Metern (100 Fuß) sind keine Seltenheit; einige sind noch viel größer.

Es gibt spezialisierte Radargeräte mit (festen) Antennen, wie z. B. einige HF-Over-the-Horizon-Radargeräte und das US-amerikanische Weltraumüberwachungssystem (SPASUR), die eine Reichweite von mehr als 1,6 km (1 Meile) haben.

Empfangsrauschen

Die Empfindlichkeit eines Radarempfängers wird durch das unvermeidliche Rauschen bestimmt, das an seinem Eingang auftritt. Bei Mikrowellen-Radarfrequenzen wird das Rauschen, das die Erkennbarkeit einschränkt, in der Regel durch den Empfänger selbst erzeugt (d. h. durch die zufällige Bewegung von Elektronen am Eingang des Empfängers) und nicht durch externes Rauschen, das über die Antenne in den Empfänger gelangt.

Ein Radartechniker verwendet häufig einen Transistorverstärker als erste Stufe des Empfängers, obwohl ein geringeres Rauschen mit anspruchsvolleren (und komplexeren) Geräten erreicht werden kann.

Dies ist ein Beispiel für die Anwendung des grundlegenden technischen Prinzips, dass die „beste“ Leistung, die erzielt werden kann, nicht unbedingt die Lösung ist, die den Bedürfnissen des Benutzers am besten entspricht.

Der Empfänger ist darauf ausgelegt, die gewünschten Signale zu verstärken und das Rauschen und andere unerwünschte Signale, die die Erkennung stören, zu reduzieren. Der Konstrukteur versucht, die Erkennbarkeit schwacher Signale zu maximieren, indem er einen so genannten „angepassten Filter“ einsetzt, d. h. einen Filter, der das Signal-Rausch-Verhältnis am Empfängerausgang maximiert.

Der angepasste Filter hat eine präzise mathematische Formulierung, die von der Form des Eingangssignals und dem Charakter des Empfängerrauschens abhängt. Eine geeignete Annäherung an den angepassten Filter für das gewöhnliche Pulsradar ist jedoch ein Filter, dessen Bandbreite in Hertz dem Kehrwert der Pulsbreite in Sekunden entspricht.

Zielgröße

Die Größe eines Ziels, wie es vom Radar „gesehen“ wird, hat nicht immer etwas mit der physischen Größe des Objekts zu tun. Das Maß für die vom Radar beobachtete Zielgröße wird als Radarquerschnitt bezeichnet und in Flächeneinheiten (Quadratmeter) angegeben. Es ist möglich, dass sich zwei Ziele mit der gleichen physischen Querschnittsfläche in ihrer Radargröße bzw. ihrem Radarquerschnitt erheblich unterscheiden.

Eine flache Platte mit einer Fläche von 1 Quadratmeter hat zum Beispiel bei einer Frequenz von 3 GHz einen Radarquerschnitt von etwa 1.000 Quadratmetern, wenn sie senkrecht zur Oberfläche betrachtet wird.

Eine Kegelkugel (ein Objekt, das einer Eistüte ähnelt) könnte, wenn sie in Richtung des Kegels und nicht der Kugel betrachtet wird, einen Radarquerschnitt von etwa 0,001 Quadratmetern haben, obwohl ihre projizierte Fläche ebenfalls 1 Quadratmeter beträgt.

Theoretisch hat der Radarquerschnitt wenig mit der Größe des Kegels oder dem Kegelwinkel zu tun. So können die flache Platte und die Kegelkugel Radarquerschnitte haben, die sich um eine Million zu eins unterscheiden, obwohl ihre projizierten Flächen gleich groß sind.

Die Kugel ist insofern ein ungewöhnliches Ziel, als ihr Radarquerschnitt der gleiche ist wie ihre physikalische Querschnittsfläche (wenn ihr Umfang im Vergleich zur Radarwellenlänge groß ist). Das heißt, eine Kugel mit einer projizierten Fläche von 1 Quadratmeter hat einen Radarquerschnitt von 1 Quadratmeter.

Verkehrsflugzeuge können einen Radarquerschnitt von etwa 10 bis 100 Quadratmetern haben, außer wenn sie von der Breitseite betrachtet werden, wo der Querschnitt viel größer ist. Die meisten Flugsicherungsradare müssen Flugzeuge mit einem Radarquerschnitt von nur 2 Quadratmetern erkennen, da einige kleine Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt diesen Wert haben können.

Zum Vergleich: Der Radarquerschnitt eines Menschen wurde bei Mikrowellenfrequenzen mit etwa 1 Quadratmeter gemessen. Ein Vogel kann einen Querschnitt von 0,01 bis 0,001 Quadratmetern haben.

Obwohl dies ein kleiner Wert ist, kann ein Vogel mit einem Langstreckenradar leicht in einer Entfernung von mehreren zehn Kilometern entdeckt werden. Im Allgemeinen können viele Vögel vom Radar erfasst werden, so dass in der Regel besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, um sicherzustellen, dass ihre Echos die Erfassung der gewünschten Ziele nicht stören.

Der Radarquerschnitt eines Flugzeugs und der der meisten anderen Ziele von praktischem Interesse schwankt schnell, wenn sich der Aspekt des Ziels in Bezug auf das Radargerät ändert. Es ist nicht ungewöhnlich, dass eine geringfügige Änderung des Aspekts den Radarquerschnitt um einen Faktor 10 bis 1.000 verändert.

Störsignale

Echos von Land, Meer, Regen, Schnee, Hagel, Vögeln, Insekten, Polarlichtern und Meteoren sind für Umweltbeobachter und -forscher von Interesse, aber für diejenigen, die Flugzeuge, Schiffe, Raketen oder ähnliche Ziele aufspüren wollen, sind sie ein Ärgernis.

Störechos können die Leistungsfähigkeit eines Radarsystems ernsthaft einschränken; daher ist ein wesentlicher Teil der Radarkonstruktion der Minimierung der Auswirkungen von Störechos gewidmet, ohne dabei die Echos von gewünschten Zielen zu reduzieren.

Die Doppler-Frequenzverschiebung ist das übliche Mittel, mit dem bewegliche Ziele von den Störechos stationärer Objekte unterschieden werden.

Die Erkennung von Zielen bei Regen ist bei niedrigeren Frequenzen weniger problematisch, da das Radarecho von Regen mit abnehmender Frequenz schnell abnimmt und der durchschnittliche Wirkungsquerschnitt von Flugzeugen im Mikrowellenbereich relativ unabhängig von der Frequenz ist.

Da Regentropfen mehr oder weniger kugelförmig (symmetrisch) und Flugzeuge asymmetrisch sind, kann die Verwendung von zirkularer Polarisation die Erkennung von Flugzeugen im Regen verbessern. Bei zirkularer Polarisation rotiert das elektrische Feld mit der Radarfrequenz.

Dadurch wird die elektromagnetische Energie, die vom Regen und dem Flugzeug reflektiert wird, unterschiedlich beeinflusst, was die Unterscheidung zwischen den beiden erleichtert. (Bei schönem Wetter verwenden die meisten Radargeräte eine lineare Polarisation, d. h. die Richtung des elektrischen Feldes ist fest.)

Atmosphärische Effekte

Wie bereits erwähnt, können Regen und andere Niederschläge Echosignale verursachen, die die gewünschten Zielechos verdecken. Es gibt noch weitere atmosphärische Phänomene, die die Radarleistung beeinträchtigen können.

Die mit zunehmender Höhe abnehmende Dichte der Erdatmosphäre führt dazu, dass die Radarwellen bei ihrer Ausbreitung durch die Atmosphäre gebeugt werden. Dadurch erhöht sich in der Regel der Erfassungsbereich bei niedrigen Winkeln in geringem Maße.

Die Atmosphäre kann „Kanäle“ bilden, die die Radarenergie einfangen und um die Erdkrümmung herumleiten, so dass sie auch in Entfernungen jenseits des normalen Horizonts erfasst werden können. Die Bildung von Kanälen über Wasser ist in tropischen Klimazonen wahrscheinlicher als in kälteren Regionen. Ducts können manchmal die Reichweite eines Radargeräts in der Luft vergrößern, aber in anderen Fällen können sie dazu führen, dass die Radarenergie abgelenkt wird und Regionen unterhalb der Ducts nicht beleuchtet werden.

Dies führt zur Bildung von so genannten Radarlöchern in der Abdeckung. Da sie weder vorhersehbar noch zuverlässig sind, können sie in manchen Fällen eher lästig als hilfreich sein.

Der Verlust von Radarenergie durch atmosphärische Absorption, wenn die Ausbreitung durch die klare Atmosphäre oder Regen erfolgt, ist bei den meisten Systemen, die auf Mikrowellenfrequenzen arbeiten, in der Regel gering.

Interferenzen

Signale von benachbarten Radargeräten und anderen Sendern können stark genug sein, um in einen Radarempfänger einzudringen und Störsignale zu erzeugen. Gut geschulte Bediener werden durch Interferenzen nicht oft getäuscht, obwohl sie sie als störend empfinden können.

Interferenzen können jedoch von automatischen Erkennungs- und Verfolgungssystemen nicht so leicht ignoriert werden. Daher ist in der Regel eine Methode erforderlich, um Interferenzimpulse zu erkennen und zu entfernen, bevor sie in den automatischen Detektor und Tracker eines Radars gelangen.

Elektronische Gegenmaßnahmen (elektronische Kampfführung)

Der Zweck feindlicher elektronischer Gegenmaßnahmen (ECM) besteht darin, die Wirksamkeit militärischer Radargeräte gezielt zu beeinträchtigen. ECM kann bestehen aus

(1) Störsignale, die über die Antenne in den Empfänger gelangen und den Rauschpegel am Eingang des Empfängers erhöhen

(2) Falschzielgenerierung oder Repeater-Jamming, bei dem feindliche Störsender zusätzliche Signale in den Radarempfänger einspeisen, um den Empfänger zu verwirren und ihn glauben zu machen, es handele sich um echte Zielechos

(3) Düppel (chaff), eine künstliche Wolke, die aus einer großen Anzahl winziger metallischer Reflexionsstreifen besteht, die starke Echos über ein großes Gebiet erzeugen, um das Vorhandensein echter Zielechos zu verdecken oder Verwirrung zu stiften, und

(4) Täuschkörper, d. h. kleine, kostengünstige Luftfahrzeuge oder andere Objekte, die dem Radar als echte Ziele erscheinen sollen. Militärische Radargeräte sind auch direkten Angriffen durch konventionelle Waffen oder durch Antistrahlungsraketen (ARMs) ausgesetzt, die Radarübertragungen nutzen, um das Ziel zu finden und es anzuvisieren.

Ein Maß für die Wirksamkeit des militärischen Radars sind die großen Summen, die für Maßnahmen der elektronischen Kriegsführung, ARMs und Tarnkappenflugzeuge ausgegeben werden.

Militärische Radaringenieure haben verschiedene Methoden entwickelt, um feindlicher ECM entgegenzuwirken und die Fähigkeit eines Radarsystems, seinen Auftrag zu erfüllen, zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass ein militärisches Radarsystem seinen Auftrag oft zufriedenstellend erfüllen kann, obwohl seine Leistung bei Vorhandensein von ECM nicht so ist, wie sie wäre, wenn solche Maßnahmen nicht vorhanden wären.