Multifunktionale Hochfrequenz- und Radarsysteme (MFR)

Mit multifunktionalen Hochfrequenz- und Radarsystemen geht das Fraunhofer FHR in Großprojekten wie FCAS europaweit in Führung und leistet einen wesentlichen Beitrag zur »Zeitenwende«.

Die »Zeitenwende« geht mit vielen Herausforderungen einher: So hat beispielsweise der Krieg in der Ukraine viele Schwachstellen aufgezeigt – etwa bei der Luftraumüberwachung und der Abwehr von Drohnen. Wichtig in dieser Hinsicht ist das Radar. Entsprechende Forschungsfragen adressiert das Fraunhofer FHR schwerpunktmäßig im Bereich »Multifunktionale Hochfrequenz- und Radarsysteme«, kurz MFR, in dem etwa 160 Mitarbeitende tätig sind.

Hauptkunde ist die Bundeswehr – vielfach stehen Großprojekte im Zuge der europäischen Beschaffung auf der Agenda. Ein Beispiel ist das »Future Combat Air System FCAS«, das derzeit größte Rüstungsprojekt auf europäischer Ebene zur Entwicklung eines Kampfflugzeugs der sechsten Generation. Das Fraunhofer FHR entwickelt mit seinem Bereich MFR verschiedene Radar- und Hochfrequenzsysteme für FCAS, unter anderem Konzepte für ein multistatisches Radar sowie ein neuartiges Bordradar. Neben der Bundeswehr gehört auch die wehrtechnische Industrie zu den Forschungspartnern des Bereichs MFR.

Beispielhaft für die Forschungsarbeit ist auch das europäische Projekt CROWN. In diesem wurden bis Februar 2024 Technologien für ein multifunktionales Hochfrequenzsystem entwickelt – erstmalig auf europäischer Ebene. Elf Partner waren daran beteiligt, das Fraunhofer FHR brachte seine Kompetenzen im Bereich des kognitiven Ressourcenmanagements ein. Das Besondere an den multifunktionalen Hochfrequenzsystemen: Die Radarsysteme beherrschen neben Radar auch andere Funktionen, etwa Kommunikations- oder Funkaufklärungsmoden, und zwar mit einer einzigen Antenne. Um die Orchestrierung der Moden kümmerte sich das Fraunhofer FHR.

Vier Abteilungen, eng verzahnt

Im Bereich »Multifunktionale Hochfrequenz- und Radarsysteme« bündelt das Fraunhofer FHR seine Expertise und seinen Erfahrungsschatz aus der wehrtechnischen Radarforschung: Die zwei hardwarebezogenen Abteilungen Antennen & Frontend und Backend & Experimentalsysteme sowie die zwei Software-Abteilungen Signalverarbeitung & Bildgebung und Kognitive Verfahren sind in einer Matrixstruktur eng miteinander verzahnt. Entstanden ist eine Art Baukasten aus Frontend, Backend, Signalverarbeitung und KI: Projekte werden querschnittlich bearbeitet und greifen Kompetenzen aus mehreren Abteilungen ab. Auf diese Weise können Komponenten für zukünftige Verteidigungssysteme noch gezielter als bisher entwickelt werden.

Antennen & Frontend: Im Fokus stehen vor allem breitbandige Antennen und Metamaterialien, die Tarnung und Stealth-Eigenschaften verbessern sollen. Weitere Schwerpunkte sind analoge Schaltungen im Frontendbereich – Elektronik, die sich nah an der Antenne befindet – und das volldigitale Radar, also ein Radarsystem mit Direktabtastung an jedem Antennenelement, welches durch kognitive Verfahren viele softwaredefinierte Freiheitsgrade eröffnet.

Backend & Experimentalsysteme: Beim Backend steht die Aufzeichnung und die Digitalisierung der erfassten Signale auf dem Programm. Wie lassen sich die großen Datenmengen verarbeiten, die bei der Direktabtastung erzeugt werden? Weitere Forschungsschwerpunkte liegen in der Energieeffizienz bei luftgestützten Anwendungen und in Systemarchitekturen. Experimentalsysteme erzeugen die realen Daten, die für Signalverarbeitungsalgorithmen sowie für das Training von neuronalen Netzen benötigt werden. Die Verfügbarkeit hochwertiger Experimentalsysteme ist häufig ein Alleinstellungsmerkmal des Fraunhofer FHR gegenüber Wettbewerbern.

Signalverarbeitung & Bildgebung: Diese Abteilung befasst sich mit synthetischen Apertur-Radaren sowie mit fortschrittlichen Signalverarbeitungsverfahren für luft- und bodengestützte Anwendungen. Auch das Thema Passivradar und Synchronisierung spielt hier eine große Rolle.

Kognitive Verfahren: Diese Abteilung beschäftigt sich im weitesten Sinne mit der Anwendung von Verfahren der künstlichen Intelligenz auf die Radartechnik. Wichtig ist diese unter anderem bei der elektronischen Signalaufklärung sowie elektronischen Gegenmaßnahmen, daher sind auch diese Forschungsfelder in dieser Abteilung angesiedelt.