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§5.28 O transmissor: do magnetron ao estado sólido

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O que o transmissor tem que fazer

O transmissor (Componentes do sistema radar) gera os pulsos de radiofrequência. Existem dois projetos fundamentalmente diferentes para isso, e a diferença determina o que o radar pode fazer:

Essa fase conhecida é chamada coerência, e sem coerência não há processamento Doppler: para medir um pequeno deslocamento de fase de pulso para pulso (Radar doppler de pulso e indicador de destino móvel), o radar deve saber com que fase cada pulso esquerda.

Magnetron: o oscilador clássico

A magnetron é o tubo que tornou o radar prático na Segunda Guerra Mundial. Os elétrons giram num forte campo magnético, passando por um anel de cavidades ressonantes, gerando assim directamente um poderoso micro-ondas. O magnetron é compacto, robusto e barato — ainda está em quase todos os radares de navegação marinha (e no forno de microondas em sua cozinha).

Seus inconvenientes resultam do fato de que é um oscilador: cada pulso começa com uma fase aleatória, e a frequência deriva ligeiramente com temperatura e desgaste. Um radar de magnetron é, portanto, não coerenteCom um truque que ainda pode fazer MTI: o radar mede a fase de cada pulso transmitido e bloqueia um oscilador de referência local para ele. Isto chama-se pseudo-coerente ou coerentes-ao-receber — bom o suficiente para simples MTI, mas demasiado grosseiro para o pulso de alta qualidade-Doppler.

Corrente de amplificador coerente

Um radar coerente constrói o sinal de transmissão a partir de dois osciladores estáveis. A STALO (o oscilador local estável) proporciona uma frequência elevada e estável; COHO (o oscilador coerente) uma referência mais baixa. Sua soma é amplificada no pulso de transmissão. Na recepção o radar mistura o eco com o mesmo STALO voltar para a frequência intermédia (O receptor: do eco ao gráfico) e compara-o com o COHO: qualquer mudança de fase é então Doppler, não chance.

STALO COHO misturador fase final klystron/TWT/GaN duplexer antena det. de fase IF amplificador misturador eco I/Q → processador de sinal
Radar coerente: STALO e COHO em conjunto formam-se o sinal de transmissão e a referência contra a qual o eco é comparado (linhas dashed = sinais osciladores).

Para o amplificador final existem quatro famílias:

AmplificadorCaracterísticaUtilização típica
Klystronpotência muito elevada e ganho elevado, mas banda estreita (alguns por cento)grandes radares terrestres, iluminadores
Tubo de onda de viagem (TWT)muito banda larga (até uma oitava e mais), menor potência de picoradares aéreos, PESAs (PESA — Array Eletrônico Passivo Escaneado) e sobretudo bloqueadores
Amplificador de campo cruzado (CFA)ganho compacto e eficiente, moderadoradares navais, incluindo a fase final de AN/SPY-1
Estado sólido (GaAs, GaN)baixa potência de pico por transistor, muito confiável; pulsos longos com compressão de pulsoT/R módulos de AESA (AESA — Array Activo Digitalizado Electrónico), radares de vigilância modernos

Os transmissores de estado sólido não fornecem pulsos de megawatt. Eles compensam com pulsos longos e um ciclo de trabalho elevado (Potência máxima e potência média do radar de pulso): a mesma potência média, espalhada no tempo, e ainda resolução de alcance fino através da compressão de pulso.

Pela EW especialista

Cada transmissor deixa um impressão digital. Um magnetron entrega-se através de pequenos saltos de frequência do pulso para o pulso; um transmissor de tubo através do tempo característico de elevação e queda de seu pulso e através de modulação não intencional no pulso (UMOP). A esse nível ESM pode reconhecer não apenas um tipo de radar, mas por vezes um conjunto individual: identificação específica do emissor (SEI). E porque os bloqueadores têm que ser banda larga, TWT é também o tubo de cavalo de trabalho do EW mundo.

Outras leituras

Radartutorial.eu descreve todos os tubos com secções transversais e princípio de funcionamento: transmissores de radar.