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Transmisor de radar

Tareas de un transmisor de radar

El transmisor de radar genera un pulso corto de alta frecuencia con gran potencia. Un transmisor de radar debe tener las siguientes características técnicas:

El núcleo del transmisor de radar es siempre la etapa de salida de alta potencia, por lo que este capítulo trata principalmente de las diferentes posibilidades de generación de potencia.

Generadores de alta potencia auto-oscilantes

Un diseño de transmisor utilizado con frecuencia es el oscilador auto-oscilante, como un transmisor de magnetrón, que es conmutado por un pulso de alto voltaje. Este pulso de alta tensión como fuente de alimentación para el transmisor es proporcionado por un modulador de radar especial. Este sistema de transmisión también se llama POT (Power-Oszillator-Transmitter). Las unidades de radar con un POT son no coherentes o pseudocoherentes. (El término coherencia tiene un significado esencial en la medición de las velocidades en el radar Doppler).

Figura 1: Un transmisor pseudocoherente del P-37.

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

Figura 1: Un transmisor pseudocoherente del P-37.

Aquí se muestra un armario de transmisión del histórico radar ruso P-37 „Bar Lock”. Este es un transmisor típico (POT) con un magnetrón como oscilador de alta potencia que alimenta su energía de RF directamente en un sistema de guía de ondas. Puedes ver este magnetrón con sus fuertes imanes permanentes en el nivel medio del gabinete del transmisor. A la derecha está el bloque modulador con el tiratrón. En el nivel inferior se encuentran el transformador de impulsos, la cadena de retardo con el diodo de carga y el transformador de alta tensión.

El radar tenía 5 de estos gabinetes transmisores en funcionamiento, tres alimentaban la antena inferior y dos la superior. Para la refrigeración, todo el armario tenía una corriente de aire que lo atravesaba, cuyos ventiladores estaban fijados a la pared exterior del armario. Al abrir las puertas del armario se apagó la alta tensión. Si la puerta se abría mucho, un dispositivo mecánico llegaba a descargar los conjuntos de alta tensión por cortocircuito.


Transmisor como amplificador de alta potencia

Otro sistema es el PAT (Power-Amplifier-Transmitter). En este sistema de transmisión, el pulso transmisor se genera con baja potencia en un generador de funciones arbitrarias y posteriormente se lleva a la potencia necesaria mediante un amplificador (amplitrón, klystron, tubo de onda progresiva o un amplificador de estado sólido). Las unidades de radar con un PAT son, en la mayoría de los casos, totalmente coherentes.

Un caso especial del PAT es la antena activa, en la que cada elemento de antena individual o grupos de elementos de antena están equipados con su propio amplificador.

Los módulos de transmisión/recepción de estado sólido son conjuntos atractivos para el diseño de radares con antenas phased array activas. No obstante, la aplicación de la tecnología de tubos sigue siendo de actualidad, sobre todo porque ofrece un espectro de potencia aún mayor que la tecnología de semiconductores.

Resumen

En la siguiente tabla se comparan los diseños de transmisores utilizados actualmente en la tecnología de radar:

Tecnología Frecuencia de corte superior pulso/potencia media ganancia típica ancho de banda típico
POT Magnetrón 95 GHz 1 MW / 500 W )¹ - Fijo…10%
Diodo Impatt 140 GHz 30 W / 10 W )¹ - Fijo…5%
Oscilador de interacción extendida (EIO) 220 GHz 1 kW / 10 W )² - 0.2% (elec.)
4% (mech.)
PAT Helix tubo de onda progresiva (TWT) 95 GHz 4 kW / 200 W )¹ 40…60dB de una a varias octavas
Ring-loop TWT 18 GHz 8 kW / 400 W )¹ 40…60dB 5…15%
Coupled-cavity TWT 95 GHz 100 kW / 25 kW )¹ 40…60dB 5…15%
Klystron de interacción extendida (EIK) 280 GHz 1 kW / 10 W )² 40…50dB 0.5…1%
Klystron 35 GHz 50 kW / 5 kW )¹ 30…60dB 0.1…2% (inst.)
1…10% (mech.)
Amplificador de campo cruzado (Amplitron) 18 GHz 500 kW / 1 kW )¹ 10…20dB 5…15%
Semiconductor bipolar de silicio 5 GHz 300 W / 30 W )³ 5…10dB 10…25%
Semiconductor de efecto de campo de GaAs 30 GHz 15 W / 5 W )¹ 5…10 dB 5…20%
)¹ medido en banda X
)² medido a 95 GHz
)³ medido a 1 GHz

Tabla 1: Tecnologías de transmisión para radares de pulso
Fuente: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.