Das Wort Radar ist aus dem Englischen und bedeutet: „radio detection and ranging“. Im Wesentlichen werden elektromagnetische Wellen durch einen Generator erzeugt und über eine Antenne gerichtet ausgesendet. Die elektromagnetische Welle trifft nach der Aussendung auf Objekte, an der sie reflektiert wird und zum Radargerät zurückkehrt. Die Laufzeit des Signals vom Aussenden über die Reflektion bis zum Wiedereintreffen wird gemessen; in Verbindung mit der bekannten Geschwindigkeit der Welle kann die Entfernung zum Ziel bestimmt werden. Die Grundlage der Laufzeitmessung ist die universelle Konstante der Lichtgeschwindigkeit (ca. 300.000 km/s). Entscheidend für die Nutzung von elektromagnetischen Wellen sind Wellenlänge und Frequenz, die unmittelbar mit der Lichtgeschwindigkeit zusammenhängen. Mit diesen Grundlagen ist es möglich, weit entfernte Objekte, die mit dem Auge nicht mehr auffindbar sind, aufzuspüren.

Aufgrund der Freiraumdämpfung nimmt die Leistungsdichte der ausgesendeten Welle über die Entfernung stärker ab, je höher die Frequenz ist. Mit hochfrequenten Systemen lassen sich aufgrund der damit verbundenen geringeren Wellenlänge jedoch genauere Messergebnisse erzielen. Typischerweise kann damit festgestellt werden: je niedriger die Wellenlänge, desto kürzer die Reichweite. Somit zeigt sich, dass sich durch unterschiedliche Wellenlängen verschiedene Vorteile ergeben können. Radare, die eine große Wellenlänge erzeugen, sind in der Lage, weit entfernte Ziele zu detektieren; jedoch können Radare mit niedrigen Wellenlängen die Objekte präzise vermessen.

Um die Aufklärung von gegnerischen Streitkräften über lange Distanzen zu ermöglichen, wird ein entsprechendes Radar mit einer großen Wellenlänge und für eine präzise Vermessung ein Radar mit niedrigen Wellenlängen benötigt, was den bisherigen Ansätzen entspricht. Durch das Fortschreiten der Technologie vor allem im Bereich der Signalverarbeitung sowie durch neue Algorithmen können heutzutage sogenannte Software Defined Radars (SDR) genutzt werden. Auch die Entwicklung immer kleinerer Hochleistungshalbleiter, allen voran Galliumnitrid (GaN), ermöglichen neue Radarhardware-Architekturen. Mit der Kombination aus beiden Technologien sind die SDR in der Lage, nicht nur einen Betriebsmodus anzubieten, sondern viele verschiedene Betriebsmodi. Somit verschwimmen die ursprünglichen Grenzen, die früher in der Radarwelt galten; auf dem Gefechtsfeld bieten sich neue Möglichkeiten. So sind Phased Array SDR in der Lage, gleichzeitig eine Mehrzahl an Objekten zu erfassen und die Ziele präzise und zügig zu vermessen. Weiterhin versprechen auch Technologien wie Multiple Input Multiple Output (MIMO) sowie Metamaterialen neue Anwendungsbereiche, die die Radare gleichzeitig kleiner, leichter und leistungsfähiger werden lassen.

Um ein geeignetes Radar für ein Waffensystem wählen zu können, muss die gesamte Wirkungskette von der Detektion bis zur Bekämpfung betrachtet werden. Am Ende steht immer ein Effektor, dessen Anforderungen ein Radar berücksichtigen muss. Das beinhaltet vor allem Themen wie die Genauigkeit der Zieldaten von Luftzielen sowie Latenzen über die gesamte Wirkungskette hinweg. Als Beispiel kann hier ein generischer Lenkflugkörper angenommen werden, dessen Reichweite 5 km betragen soll. Für eine erfolgreiche Bekämpfung muss das Radar ein Luftziel in 10-15 km detektieren können, je nach Geschwindigkeit des Luftzieles. Hintergrund ist, dass ein Radar nach einer ersten Detektion ein Objekt anhand von Charakteristiken wie dem Radarrückstreuquerschnitt (RCS = Radar Cross Section) klassifizieren muss.

Die sogenannten Klassen sind im militärischen Hintergrund die Unterscheidung zwischen beispielweise Starrflüglern (Kampfflugzeuge) und Drehflüglern (Hubschrauber). Die eigentliche Klassifikation benötigt Zeit, während sich ein Luftziel weiterhin bewegt. Da eine Klassifikation nicht ausreichend ist, um eine Bekämpfung einzuleiten, müssen weitere Informationen über das Objekt gewonnen werden. Das kann mittels IFF-Radaren (Identification-Friend-Foe) oder Elektrooptiken erfolgen. Da in Deutschland keine vollautomatisierten Systeme erlaubt sind, befindet sich immer ein Mensch (Man-in-the-Loop) in der Kette, dessen Reaktionszeit ebenso berücksichtigt werden muss und in die Berechnung einfließt. Die Summe über diese einzelnen Elemente bildet die Grundlage der Anforderungen an einen Radarsensor und seine Detektionsfähigkeit, um eine Bekämpfung erfolgreich durchzuführen. Der zweite Aspekt betrifft die Genauigkeiten der Zielinformationen über ein Objekt. Abhängig von der Sensorikausstattung eines Lenkflugkörpers (Radar/IR-Suchkopf) ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Winkelgenauigkeit im Azimut und in der Elevation.

Als Fazit für ein Waffensystem lässt sich somit festhalten, dass der erste Sensor, meistens ein Radar, die entscheidende Komponente ist. Mit dieser Komponente steht und fällt die Effektivität eines Waffensystems.

Eine weitere wesentliche Komponente in der modernen Gefechtsfeldaufklärung ist die Ausnutzung der sogenannten Infrarotstrahlung (IR). Während sich typische Radarfrequenzen in einem Wellenbereich von ca. 30 cm bis 0,5 cm bewegen, liegt die Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich von ca. 780 nm (Nanometer = millardstel) bis 1 mm. Zum Vergleich: der Mensch kann elektromagnetische Wellen (Sichtbereich) im Bereich von ca. 480 nm bis 780 nm wahrnehmen, also genau an der Grenze zum Infrarotbereich. Hierbei kann die körpereigene ausgesandte Strahlung (Wärmestrahlung) oder die Temperaturdifferenz von verschiedenen Objekten analysiert werden. Die Bereiche im mittleren und langwelligen Infrarotbereich sind für die militärische Anwendung besonders interessant. Durch die natürliche Strahlung der Sonne werden die beiden Bereiche am wenigsten durch Rauschemissionen beeinflusst. Weiterhin bieten beide Infrarotbereiche unterschiedliche Vorteile und Nachteile, auf die hier im Detail, aufgrund der Komplexität, nicht eingegangen wird. Der Stand der Technik erlaubt heutzutage, bereits HD-Infrarotkameras in mobilen Plattformen zu nutzen.

Im Bereich der Drohnenabwehr und in der klassischen Luftverteidigung wird die Elektrooptik mit einer Infrarotkamera einen wesentlichen Beitrag im Gefecht leisten. Die Kombination aus dem visuellen Bereich und dem Infrarotbereich ermöglicht dem Soldaten, die Vorteile beider Technologien für eine genauere Analyse einer Bedrohung zu nutzen. Da die Suche eines kleinen Objekts wie beispielsweise einer Drohne mit einer Elektrooptik so gut wie unmöglich ist, wird immer eine Einweisung durch ein Radar benötigt. Wenn eine Ersteinweisung erfolgt ist und das Objekt mit der Kamera erfasst wurde, sind die Elektrooptiken mit einem Laserentfernungsmesser in der Lage, einen hochpräzisen Beitrag zur Multisensordatenfusion für eine Command & Control Software (C2) zu liefern. Zur Veri­fikation einer Bedrohung sind sie besonders im Bereich der Drohnenabwehr unverzichtbar. Da eine Bekämpfung, die alleine auf den Radarzieldaten basiert, nicht erfolgen darf, ermöglicht es dem Soldaten die genauere Analyse einer feindlichen Drohne und somit die Einleitung des Bekämpfungsvorgangs. Da die Technologie durch die Minimierung von Halbleitern immer leistungsfähiger wird, können bereits Auflösungen im Bereich von 640 x 480 Pixeln bis zu 1920 x 1080 Pixeln auf mobilen Plattformen angeboten werden.

Die Kombination aus Radar und Infrarot zur Detektion und zur Lokalisierung von eigenen und feindlichen Kräften stellen für das moderne Gefechtsfeld zwei unverzichtbare Komponenten in der Aufklärung dar. Durch den kontinuierlichen Fortschritt werden auch weiterhin beide Komponenten ihren unverzichtbaren Beitrag in der Zukunft leisten.

Technischer Regierungsamtmann Dennis Wilhelm, Sachbearbeiter LVS NNbS und IRIS-T SLM, Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw)