أنبوب ساتون
أنبوب ساتون ناعم

تتمثل إحدى مزايا استخدام الموجات الدقيقة للرادار في أن حجم الهوائي يعتمد على الطول الموجي للإشارة، وبالتالي تتطلب الأطوال الموجية الأقصر هوائيات أصغر بكثير. كان هذا مهمًا للغاية لأنظمة الرادار المحمولة جواً. تطلبت الطائرات الألمانية، التي تستخدم أطوال موجية أطول، هوائيات ضخمة أدت إلى إبطاء الطائرة بين 25 و 50 كم / ساعة بسبب السحب. تتطلب الموجات الدقيقة هوائيات يبلغ طولها بضعة سنتيمترات فقط، ويمكن وضعها بسهولة في مقدمة الطائرة.
تم تعويض هذه الميزة بسبب عدم وجود نظام تبديل للسماح لهوائي واحد بالعمل كمرسل ومستقبل. هذه ليست دائما مشكلة كبيرة. يتكون نظام السلسلة الرئيسية (بالإنجليزية: Chain Home) من مجموعتين من الهوائيات، كما فعلت الرادارات المحمولة جواً مثل الرادار الرابع والمستخدم من قبل منظمة العفو الدولية. في عام 1940، طور برنارد لوفيل حلاً لرادار الميكروويف عن طريق وضع مجموعتين من ثنائيات الأقطاب أمام طبق مكافئ مشترك ووضع قرص من رقائق معدنية بينهما. ومع ذلك، لم يكن هذا ناجحًا بشكل رهيب، وكثيرًا ما يتم حرق الثنائيات البلورية المستخدمة ككاشفات مع انتقال الإشارة عبر القرص أو حوله. كما تم استخدام محلول يستخدم أنبوبي فجوة شرارة، ولكنه كان أقل من المثالي.
تم اقتراح حل أفضل بواسطة آرثر هـ.كوك من مختبر كلاريندون، وتم تطوير الإنتاج بواسطة هربرت ويكفيلد بانكس سكينر جنبًا إلى جنب مع مؤسستي إيه جي وارد وإيه تي ستار في مؤسسة أبحاث الاتصالات. أخذوا أنبوب ساتون وفصلوا مسدس الإلكترون والعاكس، تاركين فقط التجويف. تمت تعبئة هذا بغاز مخفف، في البداية الهيليوم أو الهيدروجين، لكنه استقر في النهاية على كمية ضئيلة من بخار الماء والأرجون.
عندما شوهدت إشارة الإرسال على المدخلات، يتأين الغاز بسرعة (بمساعدة ملف سخان أو راديوم). قدمت الإلكترونات الحرة في البلازما مصدر مقاومة شبه مثالي، مما منع الإشارة من التدفق إلى الخرج. بمجرد توقف الإرسال، تمت إزالة تأين الغاز واختفت المعاوقة بسرعة كبيرة. كانت الأصداء الصغيرة التي تسببها الانعكاسات من الهدف، والتي وصلت لاحقًا بالميكروثانية، أصغر من أن تسبب التأين، وسمحت للإشارة بالوصول إلى الخرج.
وصل أنبوب ساتون الناعم القابل للاستخدام في مارس 1941، ودخل حيز الإنتاج باسم سي في 43. تم استخدامه لأول مرة كجزء من الرادار الثامن والمستخدم أيضاً من قبل منظمة العفو الدولية، فكان أول رادار يعمل بالموجات الدقيقة للطائرات. تم استخدام النظام على نطاق واسع منذ ذلك الحين، حيث ظهر في جميع رادارات الميكروويف المحمولة جواً تقريبًا، بما في ذلك رادار إتش تو إس ورادار إيه إس في مارك III.
كشفت معلومات استخبارات ما بعد الحرب أن الألمان كانوا محيرين لغرض أنبوب ساتون اللين. وقعت عدة أمثلة في أيديهم، لا سيما في روتردام جيرات، وهو غاز كبريتيد الهيدروجين تم التقاطه بشكل كامل إلى حد ما في فبراير 1943. أظهرت المقابلات مع مهندسي الرادار الألمان بعد الحرب أنهم لا يستطيعون فهم الغرض من الأنبوب غير المزود بالطاقة.
تم استخدام أنبوب ساتون الناعم في دائرة تعرف باسم «مفتاح T / R» (أو العديد من الاختلافات حول هذا الموضوع). تم استخدام أنابيب شرارة أخرى لهذا الغرض، في تصميم يعرف باسم «فرع- مزدوج». يتكون هذا من طولين قصيرين من الدليل الموجي حوالي 1/4 من الطول الموجي، وكلاهما يعمل عند وصول الإشارة. بسبب هندسة التخطيط، أدى المساران إلى انعكاس الإشارة. تم استخدام أنابيب ساتون في تصميم أبسط يُعرف باسم «دائرة التحويلة المتفرعة»، والتي كانت على شكل T مع وجود المرسل والهوائي في أي من طرفي الجزء الأفقي من T، والمستقبل في نهاية الجزء الرأسي. من خلال تحديد موقع أنبوب ساتون في الموقع الصحيح على طول الدليل الموجي إلى جهاز الاستقبال، يمكن ترتيب نفس تأثير وحدة الإرسال المزدوجة.