Kontaktlose Informationsgewinnung mittels elektromagnetischer Wellen spielt für den wissenschaftlichen und industriellen Fortschritt eine immer wichtigere Rolle. Insbesondere das Prinzip des Radars mit synthetische Apertur (SAR), das zu den bildgebenden Verfahren zählt, gehört heute zum Standardrepertoire ziviler und militärischer Erdbeobachtung. Zukünftige SAR-Systeme, deren Leistungsfähigkeit signifikant von der verwendeten Hardware sowie der Datenverarbeitung abhängt, sollen immer größere Gebiete in immer kürzeren zeitlichen Abständen erfassen können. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Sensorik, dessen beide Hauptbestandteile die Antennentechnik sowie die nachfolgende analoge und digitale Signalverarbeitung umfasst. Der Fokus liegt hierbei auf digitalen Strahlformungstechniken, die es erlauben, den SAR-Sensor besonders effizient zu betreiben. Hierzu werden raumzeit-adaptive Algorithmen abgeleitet, die geeignet sind, das Systemrauschen des Sensors zu minimieren sowie räumliche Interferenzen zu unterdrücken. Diese Algorithmen werden anhand eines satelliten-getragenen SAR-Systems simuliert, bei dem das innovative Konzept einer großen entfaltbaren Reflektorantenne in Kombination mit einem digitalen Speisearray zum Einsatz kommt. Sinn dieses Radartyps ist es, das elektromagnetische Signal möglichst kurz nach dem Empfänger zu digitalisieren, um eine maximale Flexibilität des SAR-Systems zu erreichen und gleichzeitig Kosten für teure analoge Elektronik zu sparen. Der zweite Schwerpunkt der Arbeit behandelt Optimierungsaspekte, wobei unter anderem eine neue Methode aufgezeigt wird, die es erlaubt, eine inhärente Problematik solcher Reflektor-Speisearray-Konstellationen abzumildern. Da bei Ausfall eines oder mehrerer Elemente des Speisearrays ein blinder Bereich im Aufnahmefeld entsteht, wird zur Lösung ein defokussiertes Reflektorantennen-Konzept vorgeschlagen, das den Vorzug planarer Arrayantennen, nämlich der Erhaltung der Funktionsfähigkeit bei Ausfall eines Antennenelements, mit dem Vorteil entfaltbarer Reflektorantennen, nämlich der Bereitstellung großer Aperturen, kombiniert.
Contactless information retrieval using electromagnetic waves plays an increasingly important role for scientific and industrial progress. In particular the synthetic aperture radar (SAR) principle, numbered among the imaging techniques, nowadays belongs to the standard-repertoire of civil and military Earth observation. Future SAR systems, whose performance significantly depends on the employed hardware as well as the data shall processing, map increasingly large areas in shorter and shorter time intervals. The work at hand deals with sensor systems, whose two main parts encompass antenna techniques, as well as the subsequent analog and digital signal processing. Here, the focus lies on digital beamforming techniques, enabling an efficient operation of the SAR sensor. For this, space-time adaptive algorithms are derived, which are suitable to minimize the system noise of the sensor and to suppress spatial interference. These algorithms are simulated using the example of a spaceborne SAR system, where the innovative concept of a large unfoldable reflector in combination with a digital feed array is employed. The purpose of such a radar type is to digitize the electromagnetic signal almost immediately after the receiver, in order to ensure the maximal flexibility of the SAR system and to save costs for expensive analog electronics at the same time. The second emphasis of this work deals with optimization aspects, where amongst others a new method is proposed, which allows to mitigate an inherent problematic of such reflector-feed-array constellations. Since in the event of a failure of a single or multiple elements of the feed array a blind spot in the field of view is generated, as solution a defocused reflector antenna concept is proposed. Such an antenna concept combines the merit of planar array antennas, namely the preservation of the functionality in case of an antenna element failure, with the advantage of unfurlable reflector antennas, which is the realization of large apertures.