Transponder
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Allgemein
Ein Transponder ist ein - meist drahtloses - Kommunikations-, Anzeige- oder Kontrollgerät, das eingehende Signale aufnimmt und automatisch darauf antwortet. Der Begriff Transponder ist zusammengesetzt aus den Begriffen Transmitter und Responder. Transponder können passiv oder aktiv sein.
Ein passiver Transponder erlaubt einem Computer oder Roboter, ein Objekt zu identifizieren. Magnetstreifen sind Beispiele hierfür. Ein aktiver Sensor (in Verbindung mit dem Computer) liest und decodiert die Daten, die der passive Transponder enthält.
Einfache aktive Transponder werden zum Beispiel bei der Lokalisierung, Identifizierung und Navigation von Flugzeugen verwendet: Der im Flugzeug eingebaute Transponder empfängt ein kodiertes Signal einer Überwachungs- und Kontrollstelle und beantwortet dieses Signal auf einer vorgegebenen Frequenz mit den erforderlichen Daten, ebenfalls in kodierter Form (eingestellter Transpondercode und Höhe in Fuß/Flightlevel). Dieses Antwortsignal wird von der Überwachungsstelle empfangen und mit dem Radarecho zusammen dargestellt.
Fernsehsatelliten benutzen Transponder, die einfach das auf einer Frequenz empfangene Signal auf einer anderen Frequenz wieder zurückstrahlen.
Flugfunktransponder
Der Flugfunktransponder ist ein Sekundärradar-Transponder, der zur Identifizierung von Flugzeugen dient. Dies geschieht über einen vierstelligen Oktalzahl-Code, den sogenannten Transpondercode oder auch Squawk genannt, welcher durch den Piloten am Transponder nach Aufforderung durch die Luftraumüberwachung eingestellt wird.
Obwohl die Transponderdaten zusammen mit den Primärradardaten auf den Radarschirmen der Flugüberwachung dargestellt werden handelt es sich hierbei um ein eigenständiges System. Meist ist allerdings die Richtantenne für die Transponderabfrage fest an der sich drehenden Primärradarantenne der Bodenstation montiert. Durch einen geringfügigen Versatz zur Primärradarantenne werden Primärradarsignal und Transpondersignal voneinander zeitlich getrennt und gegenseitige Störungen vermieden.
Die Abfrage des Transponders wird über ein amplitudenmoduliertes Trägersignal der Frequenz 1.030 MHz eingeleitet. Es enthält den Abfragetyp der die vom Transponder zu übermittelnde Information beschreibt:
- Abfrage A: Übermittelung der vierstelligen Oktalzahl des Transpondercodes
- Abfrage C: Übermittelung der Flughöhe in 100 Fuß Auflösung
Entgegen der landläufigen Meinung kann ein Flugfunktransponder jeweils nur eine Information übertragen (Ausnahme Modus Sierra bei neueren Geräten). Daher erfolgt durch die Bodenstation eine alternierende Auslesung von A oder C bei jeder Umdrehung.
Je nach dem welcher Betriebsmodus am Transponder durch den Piloten gewählt wurde antwortet der Transponder nur auf die Transpondercodeanfrage (Betriebsmodus A - Mode "Alpha") oder auf die Transpondercodeanfrage und die Höhenanfrage (Betriebsmodus A/C - Mode "Charlie").
Die Antwort erfolgt als modulierter Burst auf der Frequenz 1.090 MHz. Er enthält folgende Bits:
StartBit - C1 - A1 - C2 - A2 - C3 - A3 - X - B1 - D1 - B2 - D2 - B3 - B4 - StopBit - I * A1..A3 -> Bits der 1. Oktalzahl A1=2^0, A2=2^1, A3=2^2 * B1..B3 -> Bits der 2. Oktalzahl B1=2^0, B2=2^1, B3=2^2 * C1..C3 -> Bits der 3. Oktalzahl C1=2^0, C2=2^1, C3=2^2 * D1..D3 -> Bits der 4. Oktalzahl D1=2^0, D2=2^1, D3=2^2 * X -> ohne Verwendung * I -> 1 wenn in den letzten 10 Sekunden die Ident-Taste am Transponder gedrückt wurde
Bei Antwort auf die Höhenabfrage (Abfrage C) werden die Bits A1..A3, B1..B3, C1..C3, D1..D3 für die Übertragung der Höheninformation verwendet. Hierzu wird mit Hilfe des gemessen Luftdruckes, der barometrischen Höhenformel und unter Annahme des Standardluftdruckes von 1.013,2 hPA in 0 Fuß MSL die Höhe ermittelt. Um bei Hochdruckwetterlagen negative Höhenwerte zu vermeiden wird zusätzlich ein (willkürlicher) Offset von 1.200 Fuß hinzuaddiert. Danach erfolgt eine Rundung auf 100 Fuß und eine Division durch 100. Der so erhalten Zahlenwert wird übermittelt und kann bei Kenntnis der aktuellen Luftdruckverhältnisse wieder in eine Höhe rückgerechnet werden.
Neuere Transponder verfügen zusätzlich den "Mode Sierra". Hierbei werden folgende Informationen übertragen:
- 24-Bit-Identifikation-Nummer des Transponders
- Höhe in 25 Fuß Auflösung
- Flugzeugidentifizierung
- Ausweichempfehlung des TCAS (falls vorhanden)
Für Mode Alpha/Charly Transponder gibt es weltweit feste Transpondercodes.