EMS Lernumgebung · Übersicht · 5 · §5.28 · English version

§5.28 Der Transmitter: vom Magnetron zum Festkörper

Beginn

Was der Sender tun muss

Der Sender ()Komponenten des Radarsystems) die Hochfrequenzimpulse erzeugt. Es gibt zwei grundlegend unterschiedliche Designs dafür, und der Unterschied bestimmt, was das Radar tun kann:

Diese bekannte Phase wird als Kohärenz, und ohne Kohärenz gibt es keine Doppler-Verarbeitung: um eine kleine Phasenverschiebung von Puls zu Puls zu messenPuls-Doppler-Radar und beweglicher Zielindikator), muss das Radar wissen, mit welcher Phase jeder Puls verlassen hat.

Magnetron: der klassische Oszillator

Die Magnetron ist die Röhre, die Radar im Zweiten Weltkrieg praktisch machte. Elektronen drehen sich in einem starken Magnetfeld an einem Ring aus resonanten Hohlräumen vorbei und erzeugen so direkt eine leistungsstarke Mikrowelle. Das Magnetron ist kompakt, robust und billig — Es ist immer noch in fast jedem marinen Navigationsradar (und in der Mikrowelle in Ihrer Küche).

Seine Nachteile ergeben sich aus der Tatsache, dass es ein Oszillator ist: Jeder Puls beginnt mit einer zufälligen Phase, und die Frequenz driftet leicht mit Temperatur und Verschleiß. Ein Magnetron-Radar ist daher nicht kohärentMit einem Trick kann es immer noch MTI: das Radar misst die Phase jedes gesendeten Impulses und sperrt einen lokalen Referenzoszillator an ihm. Dies nennt man pseudokohärent oder Cohärent-on-Receive — Gut genug für einfache MTI, aber zu grob für hochwertigen Puls-Doppler.

kohärente Verstärkerkette

Ein kohärentes Radar baut sein Sendesignal aus zwei stabilen Oszillatoren auf. Die STALO (stabiler Lokaloszillator) bietet eine hohe, stabile Frequenz; COHO (kohärenter Oszillator) eine niedrigere Referenz. Ihre Summe wird in den Sendeimpuls verstärkt. Beim Empfang mischt das Radar das Echo mit dem gleichen STALO Zurück auf die Zwischenfrequenz ()Der Empfänger: Vom Echo zum Plotund vergleicht es mit dem COHO: Jede Phasenverschiebung ist dann Doppler, nicht Zufall.

STALO COHO Mischer Endstufe klystron/TWT/GaN Duplexer Antenne Phasendetektor IF Verstärker Mischer Echo I/Q → Signalprozessor
kohärentes Radar: STALO und COHO bilden zusammen das Sendesignal und die Referenz, mit der das Echo verglichen wird (gestrichelte Linien = Oszillatorsignale).

Für den Endverstärker gibt es vier Familien:

VerstärkerMerkmalTypische Verwendung
Klystronsehr hohe Leistung und hohe Verstärkung, aber schmalbandig (einige Prozent)große Bodenradare, Beleuchtungskörper
Wanderfeldröhren (Fernsehröhren)TWT)sehr breitbandig (bis zu einer Oktave und mehr), weniger SpitzenleistungBordradar (PESA)PESA — Passives elektronisch gescanntes Array) und vor allem Störsender
Kreuzfeldverstärker ()CFA)kompakte und effiziente, moderate GewinneMarineradar, einschließlich der Endphase der AN/SPY-1
Festkörper ()GaAs, GaN)niedrige Spitzenleistung pro Transistor, sehr zuverlässig; lange Impulse mit PulskompressionT/R Module von AESAs (AESA — Aktives elektronisch gescanntes Array), moderne Überwachungsradare

Solid-State-Sender liefern keine Megawatt-Impulse. Sie kompensieren mit langen Pulsen und einem hohen Arbeitszyklus ()Spitzenleistung und mittlere Leistung des Pulsradars): die gleiche durchschnittliche Leistung, in der Zeit verteilt, und immer noch feine Entfernung Auflösung durch Pulskompression.

Für den EW Facharzt

Jeder Sender hinterlässt einen FingerabdruckEin Magnetron gibt sich durch kleine Frequenzsprünge von Puls zu Puls; ein Röhrensender durch die charakteristische Anstiegs- und Abfallzeit seines Pulses und durch unbeabsichtigte Modulation des Pulses ab.UMOP. Auf dieser Ebene ESM kann nicht nur einen Radartyp, sondern manchmal auch einen individuellen Satz erkennen: Spezifische Emittentenkennung ()SEI. Und weil Jammer breitbandig sein müssen, TWT ist auch das Arbeitspferdrohr des EW Welt.

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