www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи радіолокації

Передавальні пристрої

Передавальним пристроєм (передавачем) називається пристрій, призначений для створення коливань високої частоти потрібної потужності та передавання їх в антену для випромінювання в простір у вигляді електромагнітних хвиль.

Завдання передавального пристрою радіолокатора

Передавальний пристрій радіолокатора генерує короткі високочастотні імпульси високої потужності. До передавального пристрою радіолокатора висуваються такі вимоги:

Важливою складовою частиною передавального пристрою радіолокатора завжди є потужний вихідний каскад, тому в даній секції йдеться в основному про різноманітні можливості генерування високої потужності на високих частотах. Передавальні пристрої будують за двома основними схемами:

  1. однокаскадні передавальні пристрої («потужний автогенератор»);
  2. багатокаскадні передавальні пристрої («задавальний генератор - підсилювач потужності»).
Передавальний пристрій першого типу («потужний автогенератор»)

Часто використовуваним типом передавального пристрою є генератор з автоколиваннями, наприклад, генератор з магнетроном, який збуджується високовольтним імпульсом. Перевагами такого типу є, перш за все, простота схемного рішення та конструктивного виконання, мала вага та габарити, невелика вартість, невеликі експлуатаційні витрати. Високовольтний імпульс в якості напруги живлення для генераторної лампи забезпечується спеціальним модулятором.

Рисунок 1. Псевдо-когерентний передавач радіолокаційної станції П-37

Permanentmagnet Permanentmagnet Magnetron Steuerblock für die Stromversorgung Hohlleiterabschnitt mit Druckluftschlauch високовольтний трансформатор Modulatorblock тиратрон зарядний діод Laufzeitkette імпульсний трансформатор Hochspannungskondensator Hochleistungswiderstände

Рисунок 1. Псевдо-когерентний передавач радіолокаційної станції П-37

Тут ви можете побачити передавальну шафу від радіолокатора П-37 «МЕЧ» (1РЛ139), розробленого у колишньому Радянському Союзі. Це типовий передавач з магнетроном типу «потужний автогенератор», який подає генеровану ним високочастотну енергію безпосередньо в хвилеводну систему. Ви можете бачити цей магнетрон з його сильними постійними магнітами в середній частині корпусу передавача. Праворуч знаходиться блок модулятора з тиратроном. В нижній частині розташований імпульсний трансформатор, коло затримки із зарядним діодом та високовольтний трансформатор.

В радіолокаторі було п’ять таких передавальних шаф, три працювали на нижню антену, дві – на верхню. Для охолодження через всю шафу прокладений повітровід, вентилятори якого кріпились до зовнішньої стінки кабіни. У разі відкривання дверей шафи висока напруга відключається. Якщо двері будуть відкриті дуже широко, то механічний пристрій навіть розрядить високовольтні компоненти, замкнувши їх накоротко.


Передавальні пристрої другого типу («підсилювач потужності»)

Передавальний пристрій цього типу складається з малопотужного задавального генератора (збуджувача) та підсилювача потужності або ланцюга підсилювачів потужності залежно від потрібної енергії зондувальних сигналів. Стабільність частоти зондувального сигналу визначається, в основному, малопотужним задавальним генератором, частота якого стабілізується, наприклад, за допомогою кварцу. Розробка багатокаскадних радіопередавальних пристроїв стала можливою завдяки створенню потужних підсилювальних приладів: пролітних клістронів, потужних ламп біжучої хвилі (ЛБХ), амплітронів та ін.

Огляд

В Таблиці 1 наведено порівняння типів передавачів, використовуваних у теперішній час в радіолокаційній техніці.

Технологія Верхня гранична частота Верхня гранична частота Типове підсилення Типова смуга частот (відносно центральної частоти)
Першого типу Магнетрон 95 ГГц 1 МВт / 500 Вт )¹ - Fixed…10%
Лавинно-пролітний діод 140 ГГц 30 Вт / 10 Вт )¹ - Fixed…5%
Генератор з розподіленою взаємодією (ГРВ) 220 ГГц 1 кВт / 10 Вт )² - 0,2% (электр.)
4% (мех.)
Другого типу ЛБХ із спіральною сповільнюючою системою 95 ГГц 4 кВт / 200 Вт )¹ 40…60 дБ від однієї до декількох октав
ЛБХ із кільцевою сповільнюючою системою 18 ГГц 8 кВт / 400 Вт )¹ 40…60 дБ 5…15%
ЛБХ із зв’язаними резонаторами 95 ГГц 100 кВт / 25 кВт )¹ 40…60 дБ 5…15%
Клістрон із розподіленою взаємодією (КРВ) 280 ГГц 1 кВт / 10 Вт )² 40…50 дБ 0,5…1%
Клістрон 35 ГГц 50 кВт / 5 кВт )¹ 30…60 дБ 0,1…2% (инст.)
1…10% (мех.)
Амплітрон 18 ГГц 500 кВт / 1 кВт )¹ 10…20 дБ 5…15%
Кремнієві біполярні транзистори 5 ГГц 300 Вт / 30 Вт )³ 5…10 дБ 10…25%
Арсенід-галієві польові транзистори 30 ГГц 15 Вт / 5 Вт )¹ 5…10 дБ 5…20%
)¹ виміряно в X-діапазоні
)² виміряно на 95 ГГц
)³ виміряно на 1 ГГц

Таблиця 1: Технології передавачів для імпульсних радіолокаційних пристроїв
джерело: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.