www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Radar zender

Taken van een radarzender

De radarzender genereert een korte, hoogfrequente puls met een hoog vermogen. De volgende technische kenmerken zijn vereist voor een radarzender:

De kern van de radarzender is altijd de eindtrap met het hoge vermogen, daarom worden in dit hoofdstuk hoofdzakelijk de verschillende mogelijkheden van vermogensopwekking behandeld.

Zelf-oscillerende generatoren met hoog vermogen

Een vaak gebruikt type zender is een zelfoscillerende oscillator, zoals een magnetronzender, die wordt geschakeld door een hoogspanningspuls. Deze hoogspanningspuls als voeding voor de zender wordt geleverd door een speciale „keyed radar modulator“. Dit zendersysteem wordt ook wel POT (Power-Oszillator-Transmitter) genoemd. Radareenheden met een POT zijn ofwel niet-coherent ofwel pseudo-coherent. (De term coherentie heeft een essentiële betekenis bij de meting van snelheden in Doppler-radar).

Figuur 1: Een pseudo-coherente zender van de Russische radar P-37

Permanente magneet Permanente magneet Magnetron Regelblok voor stroomvoorziening Golfgeleidersectie met persluchtslang Hoogspanningstransformator Modulatorblok Thyratron Laaddiode Vertragingskete Puls transformator Hoogspanningscondensator Weerstanden voor hoge belasting

Figuur 1: Een pseudo-coherente zender van de Russische radar P-37

Hier wordt een zendkast afgebeeld van de historische Russische radarset P-37 „Bar Lock”. Dit is een typische (POT) zender met een magnetron als oscillator met hoog vermogen die zijn RF-energie rechtstreeks in een golfgeleidersysteem voert. U ziet deze magnetron met zijn sterke permanente magneten in het middelste niveau van de zendkast. Rechts is het modulatorblok met de thyratron . In het onderste niveau bevinden zich de pulstransformator, de vertragingsketen met de laaddiode en de hoogspanningstransformator.

De radar had 5 van deze zendkasten in bedrijf, drie voedden de onderantenne, twee de bovenantenne. Voor de koeling liep er door de hele kast een luchtstroom, waarvan de ventilatoren aan de buitenwand van de kast waren bevestigd. Het openen van de kastdeuren schakelde de hoogspanning uit. Werd de deur zeer ver geopend, dan ontlaadde een mechanisch apparaat zelfs de hoogspanningsassemblages door ze kort te sluiten.


Zender als hoog vermogen versterker

Een ander systeem is de PAT (Power-Amplifier-Transmitter). In dit zendsysteem wordt de zendimpuls met laag vermogen in een golfvormgenerator opgewekt en vervolgens met een versterker (amplitron, klystron, lopende-golfbuis of een solid-state versterker) op het vereiste vermogen gebracht. Radareenheden met een PAT zijn in de meeste gevallen volledig coherent.

Een speciaal geval van de PAT is de actieve antenne, waarbij hetzij elk afzonderlijk antenne-element, hetzij groepen antenne-elementen zijn uitgerust met een eigen versterker.

Solid-state zend/ontvangmodules zijn aantrekkelijke assemblages voor het ontwerpen van radars met actieve phased array antennes. Toch blijft de toepassing van de buizentechnologie actueel, vooral omdat zij een nog aanzienlijk hoger vermogensspectrum biedt dan de halfgeleidertechnologie.

Overzicht

In de volgende tabel worden de momenteel in de radartechnologie gebruikte zenderontwerpen vergeleken:

Technologie bovenste frequentiegrens Impuls-/ gemiddelde
vermogen
typische versterking typische bandbreedte
POT Magnetron 95 GHz 1 MW / 500 W )¹ - Fixed…10%
Impatt diode 140 GHz 30 W / 10 W )¹ - Fixed…5%
Extended interaction oscillator (EIO) 220 GHz 1 kW / 10 W )² - 0.2% (elec.)
4% (mech.)
PAT Helix lopende-golfbuis (TWT) 95 GHz 4 kW / 200 W )¹ 40…60dB eine bis mehrere Octaves
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.)
Amplitron (CFA) 18 GHz 500 kW / 1 kW )¹ 10…20dB 5…15%
Silizium BJT halfgeleider 5 GHz 300 W / 30 W )³ 5…10dB 10…25%
GaAs FET halfgeleider 30 GHz 15 W / 5 W )¹ 5…10 dB 5…20%
)¹ gemeten in het X-Band
)² gemeten bij 95 GHz
)³ gemeten bij 1 GHz

Tabel 1: Zendertechnologieën voor pulsradars
Bron: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.