NADAJNIKI RADAROWE

Linie długie 

Linia  długa  jest  układem  elektrycznym  o  równomiernie  rozłożonych  parametrach  (o 
stałych  rozłożonych).  Można  ją  sobie  wyobrazić  jako  obwód  złożony  z  nieskończenie 
dużej  liczby  małych  cewek  indukcyjnych,  kondensatorów  i  rezystorów,  równomiernie 
rozłożonych wzdłuż przewodów.

Kryterium  umożliwiającym  zaliczenie  linii  do  jednej  lub  drugiej  kategorii  jest  nie jej 
fizyczna długość, ale współmierność jej długości z długością fali. Linia energetyczna 
przesyłająca  energię  elektryczną  o  częstotliwości  50  Hz  (λ=  6000  km)  o  długości 
kilkudziesięciu  kilometrów  nie  jest  linią  długą,  zaś  przewód  o  długości  10  cm  dla 
częstotliwości 10 GHz (λ = 3 cm) jest linią długą.

Po  zamknięciu  przełącznika  p,  od  źródła  wzdłuż  linii  zacznie  się  rozchodzić  fala 
napięcia u

p

i fala prądu i

p

zwane falami padającymi. Ponieważ linia jest nieskończenie 

długa,  to  fale  ten  nigdy  nie  osiągną  końca  linii.  Stosunek  napięcia  do  prądu  fal 
padających,  tj.  u

p

/i

p

jest  stały  i  nazywany  jest  właśnie  impedancją  falową  (lub 

impedancją charakterystyczną) linii Z

0

.

              

gdzie L

1

, C

1

– indukcyjność i pojemność przypadająca na jednostkę długości linii.

Linie długie 

Wnioski:
• linia długa potrafi gromadzić energię elektryczną; 
• linia długa potrafi kształtować prostokątne impulsy napięcia na obciążeniu, przy 
czym czas  trwania impulsu można dowolnie ustalać, zmieniając długość linii. 

Linia  długa  jest  najlepszym  układem  znanym  w  technice  impulsowej  do 
kształtowania  impulsów  prostokątnych,  jednak  względy  konstrukcyjne  powodują, 
że  jest  rzadko  stosowana  w  praktyce.  Chcąc  na  przykład  ukształtować  impuls  o 
czasie  trwania  1μs,  musielibyśmy  zużyć  150  metrów  kabla  przy  założeniu,  że 
prędkość  propagacji  fali  w  linii  jest  równa  prędkości  światła.  Ponieważ  w 
radiolokacji należy kształtować impulsy o dużej mocy, należałoby stosować linie o 
bardzo  dużej  wytrzymałości  na  wysokie  napięcia,  co  oczywiście  zwiększałoby  ich 
wymiary fizyczne.

Linie sztuczne 

Analiza  schematu  zastępczego  linii  długiej  nasunęła  myśl  zbudowania  układu  z 
szeregowo  połączonych  ogniw  LC  o  skupionych  parametrach,  czyli  zbudowanego  z 
kondensatorów  i  cewek  indukcyjnych.  W  ten  sposób  każde  ogniwo  staje  się 
równoważne  pewnemu  skończonemu  odcinkowi  linii,  a  całość  zastępuje  linię  z 
równomiernie  rozłożonymi  parametrami.  Uzyskany  w  ten  sposób  układ  nazywamy 
linią sztuczną.

Linie  sztuczne  są  szeroko  stosowane  w  urządzeniach  impulsowych,  głównie  do 
kształtowania  i  opóźniania  impulsów.  Im  więcej  ogniw  posiada  linia  sztuczna  i  im 
mniejsza jest indukcyjność i pojemność każdego ogniwa, tym bliższe są właściwości 
linii sztucznej właściwościom linii  długiej, tzn.  kształtowany impuls bardziej będzie 
zbliżony  do  impulsu  prostokątnego.  W  praktyce  stosuje  się  od  kilku  do  kilkunastu 
ogniw LC.

Modulatory impulsowe 

Modulator  impulsowy  jest  bardzo  istotnym  urządzeniem  nadajnika  każdego  radaru 
impulsowego.  Zadaniem  modulatora  jest  formowanie  impulsów  prostokątnych  o 
bardzo  dużej  mocy,  tj.  o  wysokim  napięciu  rzędu  kilku,  a  nawet  kilkudziesięciu 
tysięcy  woltów  i  dużym  impulsowym  prądzie  rzędu  setek  amperów.  Impulsy  te 
doprowadzane  są  do  generatora  i/lub  końcowych  stopni  wzmacniających  nadajnika 
radarowego,  dostarczając  im  energię  niezbędną  do  wygenerowania  impulsów  ultra 
wielkiej częstotliwości bardzo dużej mocy. Parametry impulsów modulujących, takie 
jak  czas  trwania  impulsu,  częstotliwość  ich  powtarzania,  moc  impulsu,  decydują  o 
parametrach impulsów sondujących radaru.

Modulatory impulsowe 

Typowy układ blokowy modulatora impulsowego, przedstawiony na rysunku, składa 
się  ze  źródła  prądu,  elementu  zabezpieczającego  źródło  przed  zwarciem, 
przełącznika  oraz  elementu  gromadzącego  energię.  Impulsy  o  dużej  mocy 
przekazywane są do obciążenia, którym jest generator ultra wielkiej częstotliwości 
(u.w.cz.). W czasie trwania impulsu, element gromadzący energię jest dołączony do 
generatora  za  pomocą  przełącznika  ustawionego  w  położenie  2.  W  tym  czasie 
generowany  jest  impuls  sondujący.  Następnie  przełącznik  przełączany  jest  w 
położenie 1, generator nie pracuje - następuje przerwa miedzy kolejnymi impulsami, 
podczas której energia elektryczna ze źródła prądu jest akumulowana w elemencie 
gromadzącym energię. Energia Wi wytwarzanego przez modulator impulsu wynosi

W  radarowych  modulatorach  impulsowych  w  roli  elementu  gromadzącego  energię 
stosuje  się  linie  sztuczne.  Oprócz  gromadzenia  energii  kształtują  one  impuls 
prostokątny  o  zadanym  czasie  trwania.  W  roli  przełączników  stosowane  są 
tyrystory,  a  w  starszych  konstrukcjach  gazowane,  sterowane  lampy  przełączające 
zwane  tyratronami.  Elementy  te  są  sterowane  impulsami  z  czasosteru,  a  zatem 
wytwarzanie  impulsów  modulujących  jest  zsynchronizowane  z  pracą  innych 
podzespołów radaru, w tym wskaźnika optycznego 

Nadajnik stacji koherentnej 

Opisany  tu  nadajnik  jest  przykładem  nowoczesnego  rozwiązania  stosowanego  w 
radarach  w  pełni  koherentnych  o  bardzo  dobrych  właściwościach  MTI.  Konstrukcja 
nadajnika  składa  się  z  bloku  sygnału  wzbudzenia  oraz  czterech  wzmacniaczy 
mikrofalowych,  z  których  w  pierwszym  i  drugim  zastosowano  lampy  z  falą  bieżącą 
(LFB),  a  w  trzecim  i  czwartym  amplitrony.  Lampy  wzmacniające  są  modulowane 
impulsami  z  modulatorów,  przy  czym  amplitrony  odpowiadające  za  ostateczne 
wzmocnienie mocy modulowane są przez opisane wcześniej modulatory impulsowe z 
kształtowaniem impulsów przez linię sztuczną.

Nadajnik stacji koherentnej 

„Mózgiem”  nadajnika  jest  blok  sygnału  wzbudzenia.  Wykonuje  on  następujące 
zadania:

 

generowanie 

i 

kształtowanie 

impulsowych 

sygnałów 

pośredniej 

częstotliwości  (p.cz.)  z  liniową  modulacją  częstotliwości  wewnątrz  każdego 
impulsu, niezbędną do zapewnienia stacji radiolokacyjnej kompresji sygnałów 
echa w torze odbiorczym; 

 dwustopniowa przemiana częstotliwości impulsów p.cz. na impulsy u.w.cz.; 

  generowanie  sygnałów  dla  pierwszej  i  drugiej  przemiany  częstotliwości  w 

torze odbiorczym (sygnały pierwszej i drugiej heterodyny); 

 generowanie ciągłego sygnału odniesienia dla układu tłumienia ech stałych 

(TES), będącego techniczną realizacją właściwości MTI; 

  wytwarzanie  sygnałów  kontrolnych  dla  systemu  szybkiej  kontroli 

funkcjonowania (SKF) radaru; 

 wytwarzanie sygnałów kontrolnych dla sprawdzania parametrów odbiornika. 

Blok sygnału wzbudzenia umożliwia szybkie przestrajanie radaru (nadajnika i 
współbieżnie odbiornika) między kolejnymi impulsami sondującymi, umożliwiając 
funkcjonowanie radaru w następujących rodzajach pracy:

praca na jednej wybranej częstotliwości nośnej; 

praca na dwóch naprzemiennych częstotliwościach nośnych; 

praca z losowym przestrajaniem częstotliwości nośnej. 

Nadajnik stacji koherentnej 

Bloki  wzmacniaczy  mikrofalowych  wzmacniają  impulsy  o  niewielkiej  mocy  do 
wymaganej wartości, następnie są one doprowadzane do anteny i wyemitowane w 
przestrzeń.

Ponieważ  blok  wzbudzenia  wykorzystuje  sygnał  odniesienia  ze  stabilnego 
generatora kwarcowego zarówno do kształtowania impulsów sondujących, jak i do 
przemiany  częstotliwości  w  odbiorniku,  to  zmiana  częstotliwości  nadajnika,  czy  to 
zamierzona  (przestrajanie),  czy  też  niezamierzona  (dryft  częstotliwości), 
przekładają  się  na  równoczesną,  współbieżną  zmianę  częstotliwości  pracy 
nadajnika  i  odbiornika.  Umożliwia  to  pozbycie  się  skomplikowanych  i  zawodnych 
układów  automatycznej  regulacji  częstotliwości  (ARCz)  stosowanych  we 
wcześniejszych konstrukcjach radarów.

Zdolność stacji radiolokacyjnej do szybkiej zmiany częstotliwości nośnej od impulsu 
do  impulsu,  uodpornia  ją  na  działanie  zakłóceń  stosowanych  na  polu  walki  przez 
wroga,  a  zastosowanie  kompresji  sygnałów  echa  znacznie  poprawia  dokładność 
pomiaru odległości oraz rozróżnialność odległościową.