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Trasmettitore radar

Compiti di un trasmettitore radar

Il trasmettitore radar genera un breve impulso ad alta frequenza con alta potenza. Le seguenti caratteristiche tecniche sono richieste a un trasmettitore radar:

Il cuore del trasmettitore radar è sempre lo stadio di uscita ad alta potenza, quindi questo capitolo tratta principalmente le diverse possibilità di generazione di potenza.

Generatori di alta potenza auto-oscillanti

Un design di trasmettitore frequentemente usato è l'oscillatore auto-oscillante, come un trasmettitore magnetron, che è commutato da un impulso ad alta tensione. Questo impulso ad alta tensione come alimentazione del trasmettitore è fornito da uno speciale modulatore radar. Questo sistema di trasmissione è anche chiamato POT (Power-Oszillator-Transmitter). Le unità radar con un POT sono non-coerenti o pseudo-coerenti. (Il termine coerenza ha un significato essenziale nella misura delle velocità nel radar Doppler).

Figura 1: un trasmettitore pseudocoerente del P-37 „Bar Lock”.

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

Figura 1: un trasmettitore pseudocoerente del P-37 „Bar Lock”.

Qui è mostrato un cabinet del trasmettitore dello storico radar russo P-37 „Bar Lock”. Questo è un tipico trasmettitore (POT) con un magnetron come oscillatore ad alta potenza che alimenta la sua energia RF direttamente in un sistema a guida d'onda. Potete vedere questo magnetron con i suoi forti magneti permanenti nel livello centrale dell'armadio del trasmettitore. A destra c'è il blocco modulatore con il thyratron. Nel livello inferiore ci sono il trasformatore di impulsi, la catena di ritardo con il diodo di carica e il trasformatore di alta tensione.

Il radar aveva 5 di questi armadi trasmettitori in funzione, tre alimentavano l'antenna inferiore, due quella superiore. Per il raffreddamento, l'intero armadio aveva un flusso d'aria che lo attraversava, le cui ventole erano attaccate alla parete esterna dell'armadio. L'apertura delle porte dell'armadio ha spento l'alta tensione. Se la porta era molto aperta, allora un dispositivo meccanico scaricava persino i gruppi ad alta tensione cortocircuitandoli.


Trasmettitore come amplificatore ad alta potenza

Un altro sistema è il PAT (Power-Amplifier-Transmitter). In questo sistema di trasmissione, l'impulso di trasmissione è generato a bassa potenza in un generatore di funzioni arbitrarie e successivamente portato alla potenza necessaria da un amplificatore (amplitron, klystron, Travelling Wave Tube (Tubo ad onda progressiva) o un amplificatore a stato solido). Le unità radar con un PAT sono nella maggior parte dei casi completamente coerenti.

Un caso speciale del PAT è l'antenna attiva, dove ogni singolo elemento dell'antenna o gruppi di elementi dell'antenna sono dotati di un proprio amplificatore.

I moduli di trasmissione/ricezione a stato solido sono gruppi interessanti per la progettazione di radar con antenne phased array attive. Ciononostante, l'applicazione della tecnologia dei tubi rimane attuale, soprattutto perché offre uno spettro di potenza ancora più elevato della tecnologia dei semiconduttori.

Informazioni generali

La tabella seguente confronta i design dei trasmettitori attualmente utilizzati nella tecnologia radar:

Tecnologia Frequenza di taglio superiore impulso/potenza media guadagno tipico larghezza di banda tipica
POT Magnetron 95 GHz 1 MW / 500 W )¹ - Fisso…10%
Diodo Impatt 140 GHz 30 W / 10 W )¹ - Fisso…5%
Oscillatore a interazione estesa (EIO) 220 GHz 1 kW / 10 W )² - 0.2% (elec.)
4% (mech.)
PAT Helix traveling wave tube (TWT) 95 GHz 4 kW / 200 W )¹ 40…60dB eine bis mehrere Oktaven
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%
Extended Interaction Klystron (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.)
Amplificatore di campo incrociato (Amplitron) 18 GHz 500 kW / 1 kW )¹ 10…20dB 5…15%
Semiconduttore bipolare al silicio 5 GHz 300 W / 30 W )³ 5…10dB 10…25%
Semiconduttore a effetto campo GaAs 30 GHz 15 W / 5 W )¹ 5…10 dB 5…20%
)¹ misurato in banda X
)² misurato a 95 GHz
)³ misurato a 1 GHz

Tabella 1: Tecnologie di trasmissione per i radar a impulsi
Fonte: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.