Noções básicas de radar

Panorama histórico do desenvolvimento do magnetrão

1912 O físico suíço Heinrich Greinacher tentou usar um tubo de diodo com disposição cilíndrica simétrica do ânodo sob um campo magnético eixo-paralelo para medir a relação entre a carga de elétrons e sua massa. A experiência prática fracassou devido à falta de vácuo no tubo e, conseqüentemente, ao vazamento insuficiente de elétrons do cátodo. Greinacher forneceu uma descrição matemática fundamental das mudanças no movimento dos elétrons sob a influência do campo magnético.

1921Albert W. Hull da General Electric Company assumiu este arranjo experimental e investigou o movimento de elétrons sob a influência de um campo magnético axial homogêneo. Ele notou a possibilidade de controlar o fluxo de elétrons para o ânodo através da variação do campo magnético.

Hull queria desenvolver um relé ou amplificador controlado magneticamente para sua empresa para competir com os tubos amplificadores da Western Electric Company (tríodos). Ele também mencionou a possibilidade de gerar oscilações de alta freqüência. Ele chamou sua invenção de „magnetron“.

1924 Independentemente um do outro, magnetrões para gerar oscilações de alta freqüência foram desenvolvidos por Erich Habann em Jena (Alemanha) e Napsal August Zázek em Praga (República Tcheca). Haban formulou as condições sob as quais uma resistência negativa pode surgir paralelamente aos ressonadores a fim de compensar seu amortecimento e gerar uma oscilação não amortecida. Ao contrário de Hull, ele usou um campo magnético constante, como é comum hoje em dia na operação de um magnetrão. Seu magnetrão utilizava um ânodo com fendas e podia gerar oscilações em torno de 100 MHz. O ânodo de Zázek já era feito a partir de um único bloco e podia gerar freqüências de até 1 GHz.

1929 O avanço veio com uma geração de magnetrons na faixa de ondas centimétricas por Kinjiro Okabe da Universidade de Tohoku em Sendai, Japão. Seu magnetrão operava a uma freqüência de 5,35 GHz.

1935Hans Erich Hollmann desenvolveu ainda mais o magnetrão de ranhura e formulou uma patente para um magnetrão com múltiplos ressonadores em 27 de novembro de 1935. Esta patente também foi concedida nos Estados Unidos como Patente 2.123.728 em 12 de julho de 1938 - muito antes do trabalho de John Randall e Henry Boot em fevereiro de 1940.

1940 Embora isso, o magnetrão multicâmaras desenvolvido por dois engenheiros da Universidade de Birmingham, John Randall e Henry Boot, foi um marco que virou a maré na guerra dos submarinos contra a Alemanha a partir de 1940. Eles simplesmente construíram um magnetrão com mais do que os quatro ressonadores para tornar a geração de alta freqüência mais eficaz, e forneceram o bloco anódico com resfriamento de água para alcançar maiores rendimentos. Este magnetrão foi usado para produzir em massa um transmissor de radar leve que permitia uma potência de pulso de 15 kW a uma freqüência de 3 GHz. Os bombardeiros B-17 foram equipados com este radar.

Este pequeno mas potente radar tornou possível localizar e acoplar os submarinos que tinham que vir à superfície sob a cobertura da noite para recarregar suas baterias. Como o ganho da antena é proporcional à freqüência de transmissão, esta alta freqüência permitiu uma antena muito eficaz com uma precisão muito boa (também inversamente proporcional à freqüência de transmissão), bem como a potência de resolução em medição angular.

Os resultados da pesquisa de Henry Gutton sobre o uso de cátodos de óxido de bário em um magnetrão de vários slots foram trazidos para a Inglaterra por Maurice Ponte da Sociedade Geral de Telegrafia sem fio pouco antes da ocupação da França. Lá eles foram incorporados ao desenvolvimento contínuo de Randall e Boot. Os cátodos de óxido de bário têm uma temperatura mais baixa que os cátodos de tungstênio com emissão de elétrons comparáveis e, portanto, fizeram com que os magnetrons durassem muito mais.

Henry Tizard liderou uma delegação que trouxe todos os resultados de pesquisa anteriormente disponíveis para os Estados Unidos da América durante a Batalha da Grã-Bretanha. Ali foi iniciada a produção em massa de tubos de magnetron para uso em tempo de guerra.

1941 O físico da Irlanda do Norte James Sayers desenvolveu um magnetrão com anéis de curto-circuito.

1942 Em aparelhos de radar alemães, os klystrons eram atualmente preferidos aos magnetrons porque tinham uma constância de freqüência muito melhor. Foi somente no final da Segunda Guerra Mundial que as vantagens da faixa de microondas, que podia ser controlada por magnetrões, foram reconhecidas pela análise dos dispositivos capturados, especialmente que naquela época não havia possibilidade de encravar esses dispositivos. Entretanto, já era tarde demais para uma implementação industrial dos resultados.
Ref.: Forschung, Rüstung und Krieg, por Christopher Schumacher