Wat de zender moet kunnen
De zender (§ 5.2) wekt de radiofrequente pulsen op. Daarvoor bestaan twee fundamenteel verschillende ontwerpen, en het verschil bepaalt wat de radar kan:
- Een vermogensoscillator wekt de puls zelf op, rechtstreeks op hoog vermogen. Eenvoudig en goedkoop, maar elke puls begint met een willekeurige fase.
- Een versterkerketen (master oscillator – power amplifier) maakt eerst een zwak, uiterst stabiel signaal en versterkt dat. Elke puls heeft een bekende fase ten opzichte van een referentie.
Die bekende fase heet coherentie, en zonder coherentie geen dopplerverwerking: om een kleine faseverschuiving van puls tot puls te meten (§ 5.11), moet de radar weten met welke fase elke puls vertrok.
Magnetron: de klassieke oscillator
De magnetron is de buis die radar in de Tweede Wereldoorlog praktisch maakte. Elektronen draaien in een sterk magneetveld langs een ring van resonantieholtes en wekken zo direct een krachtige microgolf op. De magnetron is compact, robuust en goedkoop — hij zit nog steeds in vrijwel elke scheepsnavigatieradar (en in je magnetron in de keuken).
Zijn nadelen volgen uit het feit dat hij een oscillator is: elke puls start met een willekeurige fase, en de frequentie verloopt licht met temperatuur en slijtage. Een magnetronradar is daarom niet-coherent. Met een truc kan hij toch MTI doen: de radar meet bij elke zendpuls de fase en zet daar een lokale referentie-oscillator op gelijk. Dat heet pseudo-coherent of coherent-on-receive — goed genoeg voor eenvoudige MTI, maar te grof voor hoogwaardige pulse-doppler.
Coherente versterkerketen
Een coherente radar bouwt zijn zendsignaal op uit twee stabiele oscillatoren. De STALO (stable local oscillator) levert een hoge, stabiele frequentie; de COHO (coherent oscillator) een lagere referentie. Hun som wordt versterkt tot de zendpuls. Bij ontvangst mengt de radar de echo met dezelfde STALO terug naar de middenfrequentie (§ 5.29) en vergelijkt hem met de COHO: elke faseverschuiving is dan doppler, niet toeval.
Voor de eindversterker zijn er vier families:
| Versterker | Kenmerk | Typisch gebruik |
|---|---|---|
| Klystron | zeer hoog vermogen en hoge versterking, maar smalbandig (enkele procenten) | grote grondradars, illuminators |
| Travelling-wave tube (TWT) | zeer breedbandig (tot een octaaf en meer), minder piekvermogen | vliegtuigradars, PESA's (§ 5.15.4) en vooral jammers |
| Crossed-field amplifier (CFA) | compact en efficiënt, gemiddelde versterking | scheepsradars, o.a. de eindtrap van AN/SPY-1 |
| Solid-state (GaAs, GaN) | laag piekvermogen per transistor, zeer betrouwbaar; lange pulsen met pulse compression | T/R-modules van AESA's (§ 5.15.5), moderne surveillanceradars |
Solid-state zenders leveren geen megawattpulsen. Ze compenseren dat met lange pulsen en een hoge duty cycle (§ 5.10.3): hetzelfde gemiddelde vermogen, uitgesmeerd in de tijd, en via pulse compression toch een fijne range-resolutie.
Elke zender laat een vingerafdruk achter. Een magnetron verraadt zich door kleine frequentiesprongen van puls tot puls; een buizenzender door de karakteristieke stijg- en daaltijd van zijn puls en door onbedoelde modulatie op de puls (UMOP). Op dat niveau kan ESM niet alleen een radartype maar soms een individueel exemplaar herkennen: specific emitter identification (SEI). En omdat jammers breedbandig moeten zijn, is de TWT ook de werkpaard-buis van de EW-wereld.
Radartutorial.eu beschrijft elke buis met doorsnedes en werkingsprincipe: radarzenders.