www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи на радиолокацията

Радарен предавател

Задачи на радарния предавател

Радарният предавател генерира кратък високочестотен импулс с голяма мощност. Радарният предавател трябва да притежава следните технически характеристики:

Сърцевината на радиолокационния предавател винаги е изходното стъпало с висока мощност, поради което в тази глава се разглеждат основно различните възможности за генериране на мощност.

Самоколебаещи се генератори на висока мощност

Често използвана конструкция на предавател е самоколебаещият се генератор, например магнетронен предавател, който се превключва с импулс с високо напрежение. Този високоволтов импулс като захранване на предавателя се осигурява от специален радарен модулатор. Тази предавателна система се нарича още POT (Power-Oszillator-Transmitter). Радиолокатори с POT са или некохерентни или псевдокохерентни. (Терминът «кохерентен» има съществено значение при измерването на скоростите в доплеровия радар).

Изображение 1: Псевдокохерентен предавател от P-37.

Permanentmagnet Permanentmagnet Magnetron Steuerblock für die Stromversorgung Hohlleiterabschnitt mit Druckluftschlauch Hochspannungstransformator Modulatorblock Thyratron Ladediode Laufzeitkette Impulstransformator Hochspannungskondensator Hochleistungswiderstände

Изображение 1: Псевдокохерентен предавател от П-37 «Bar Lock».

На снимката е показан шкаф за предавател от историческия руски радар П-37 «Bar Lock». Това е типичен (POT) предавател с магнетрон като мощно осцилаторно устройство, което подава радиочестотната си енергия директно във вълноводна система. Можете да видите този магнетрон със силни постоянни магнити на средното ниво на шкафа на предавателя. Вдясно е блокът на модулатора с тиратрона. В долното ниво се намират импулсният трансформатор, веригата на закъснението със зареждащия диод и трансформаторът за високо напрежение.

В радара работеха 5 такива предавателни шкафа, три от които захранваха долната антена, а два - горната. За охлаждане през целия шкаф преминаваше въздушна струя, чиито вентилатори бяха прикрепени към външната стена на шкафа. Отварянето на вратите на шкафа изключва високото напрежение. Ако вратата е била отворена много широко, механично устройство дори е разредило високоволтовите агрегати чрез късо съединение.


Предавател като усилвател на висока мощност

Друга система е PAT (Power-Amplifier-Transmitter). В тази предавателна система предавателният импулс се генерира с ниска мощност в модулиран генератор и впоследствие се довежда до необходимата мощност с усилвател (амплитрон, клистрон, лампи с бягаща вълна или полупроводников усилвател). Радарните устройства с PAT в повечето случаи са напълно кохерентни.

Специален случай на PAT е активната антена, при която всеки отделен елемент на антената или групи от елементи на антената са оборудвани със собствен усилвател.

Полупроводниковите предавателни/приемателни модули са привлекателни комплекти за проектиране на радари с активни антени с фазирана решетка. Въпреки това приложението на тръбната технология остава актуално, най-вече защото тя предлага още по-висок спектър на мощност от полупроводниковата технология.

Преглед

В следващата таблица са сравнени конструкциите на предавателите, използвани понастоящем в радарната технология:

Технология Горна честота на прекъсване импулсна/средна мощност типично усилване типична широчина на честотната лента
POT Магнетрон 95 GHz 1 MW / 500 W )¹ - Фиксиран…10%
Импатт диод 140 GHz 30 W / 10 W )¹ - Фиксиран…5%
Осцилатор с разширено взаимодействие (EIO) 220 GHz 1 kW / 10 W )² - 0.2% (elec.)
4% (mech.)
PAT Helix лампи с бягаща вълна (ЛБВ) 95 GHz 4 kW / 200 W )¹ 40…60dB от една до няколко октави
Пръстеновиден контур ЛБВ 18 GHz 8 kW / 400 W )¹ 40…60dB 5…15%
резонатори с кухина ЛБВ 95 GHz 100 kW / 25 kW )¹ 40…60dB 5…15%
Клистрон с разширено взаимодействие (EIK) 280 GHz 1 kW / 10 W )² 40…50dB 0.5…1%
Клистрон 35 GHz 50 kW / 5 kW )¹ 30…60dB 0.1…2% (фиксирано)
1…10% (механично)
Усилвател на напречното поле (Amplitron) 18 GHz 500 kW / 1 kW )¹ 10…20dB 5…15%
Силициев биполярен полупроводник 5 GHz 300 W / 30 W )³ 5…10dB 10…25%
GaAs полеви полупроводник 30 GHz 15 W / 5 W )¹ 5…10 dB 5…20%
)¹ измерен в X-обхвата
)² измерен при 95 GHz
)³ измерен при 1 GHz

Таблица 1: Технологии на предавателите за импулсни радари
Източник: Трейси В. Уолъс, Изследователски институт на Georgia Tech, Атланта, Джорджия.