www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Передающие устройства

Передающим устройством (передатчиком) называется устройство, предназначенное для создания колебаний высокойчастоты требуемой мощности и излучения в пространство этих колебаний в виде электромагнитных волн.

Задачи передающего устройства радиолокатора

Передающее устройство радиолокатора генерирует короткие высокочастотные импульсы высокой мощности. Для передающего устройства радиолокатора требуются следующие технические характеристики:

Важной составной частью передающего устройства радиолокатора всегда является мощный выходной каскад, поэтому в данной секции речь идет в основном о различных возможностях генерации высокой мощности на высоких частотах. Передающие устройства строят по двум основным схемам:

  1. однокаскадные передающие устройства («мощный автогенератор»);
  2. многокаскадные передающие устройства («задающий генератор-усилитель мощности»).
Передающее устройство первого типа («мощный автогенератор»)

Часто используемым типом передающего устройства является самоколебающийся генератор, например, с магнетроном, который включается высоковольтным импульсом. Преимущества, прежде всего, простота схемного решения и конструктивного исполнения, малый вес и габариты, небольшая стоимость, простота малые эксплуатационные расходы. Этот высоковольтный импульс в качестве напряжения питания для передающей трубки обеспечивается специальным модулятором.

Рисунок 1: Псевдо-когерентный передатчик на радиолокационной станции П-37

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

Рисунок 1: Псевдо-когерентный передатчик на радиолокационной станции П-37

Здесь вы можете увидеть передающий шкаф от исторического русского радиолокатора П-37 «МЕЧ» (1РЛ139). Это типичный передатчик с магнетроном типа «мощный автогенератор», который подает свою высокочастотную энергию непосредственно в систему волноводов. Вы можете увидеть этот магнетрон с его сильными постоянными магнитами в средней части корпуса излучателя. Справа блок модулятора с тиратроном. В нижней плоскости находятся импульсный трансформатор, цепь задержки с зарядным диодом и высоковольтный трансформатор.

Из этих передающих шкафов радар имел в работе 5 штук, три подводили нижнюю антенну, две верхнюю антенну. Для охлаждения через весь шкаф протягивался воздушный поток, вентиляторы которого крепились к наружной стенке кабины. При открытии дверей шкафа отключается высокое напряжение. Если дверь будет открыта очень широко, то механическое устройство даже разрядит высоковольтные компоненты, замыкая их коротким замыканием.


Радиопередающие устройства второго типа («усилитель мощности»)

Передающие устройство данного типа состоят их маломощного задающего генератора (возбудителя) и усилителя мощности или цепочки усилителей мощности в зависимости от требуемой энергии зондирующих сигналов. Стабильность частоты зондирующего сигнала определяется в основном маломощным задающим генератором, частота которого стабилизируется например с помощью кварца. Разработка многокаскадных радиопередающие устройства оказалась возможной благодаря созданию мощных усилительных приборов: пролётных клистронов, мощные лампы бегущей волны (ЛБВ), амплитронов и др.

Обзор

В следующей таблице приведено сравнение типов передатчиков, используемых в настоящее время в радиолокационной технике:

Технология Верхний границу частоты Импульсная/средняя 
Мощность
Типичное усиление Типичная полоса частот
первого типа Магнетрон 95 ГГц 1 МВт / 500 Вт )¹ - Fixed…10%
Лавинно-пролётный диод 140 ГГц 30 Вт / 10 Вт )¹ - Fixed…5%
Генератор с распределённым взаимодействием (ГРВ) 220 ГГц 1 кВт / 10 Вт )² - 0,2% (электр.)
4% (мех.)
второго типа Helix лампы бегущей волны (ЛБВ) 95 ГГц 4 кВт / 200 Вт )¹ 40…60 дБ от одной до нескольких октав
Ring-loop ЛБВ 18 ГГц 8 кВт / 400 Вт )¹ 40…60 дБ 5…15%
Coupled-cavity ЛБВ 95 ГГц 100 кВт / 25 кВт )¹ 40…60 дБ 5…15%
Клистрон с распределённым взаимодействием (КРВ) 280 ГГц 1 кВт / 10 Вт )² 40…50 дБ 0,5…1%
Клистрон 35 ГГц 50 кВт / 5 кВт )¹ 30…60 дБ 0,1…2% (инст.)
1…10% (мех.)
Амплитрон 18 ГГц 500 кВт / 1 кВт )¹ 10…20 дБ 5…15%
Кремниевый биполярный транзисторы 5 ГГц 300 Вт / 30 Вт )³ 5…10 дБ 10…25%
Арсенид-галлиевые полевые транзисторы 30 ГГц 15 Вт / 5 Вт )¹ 5…10 дБ 5…20%
)¹ измерено в X-диапазоне
)² измеренная при 95 ГГц
)³ измеренная при 1 ГГц

Таблица 1: Технологии передатчиков для импульсных радиолокационных устройств
источник: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.