《新雷达原理-2雷达发射机.ppt

雷达原理 四川大学电子信息学院 杨晓庆 第二章学习提示 掌握雷达发射机的基本类型 掌握雷达发射机的设计参考指标 掌握各种雷达射频管和放大链的特点 掌握脉冲调制器的基本原理 雷达发射机简介 雷达发射机伴随着二次世界大战初出现的第一批有哪些信誉好的足球投注网站雷达的应用而诞生。(真空三极管发射机，工作频率限于VHF和UHF) 在随后的年代相继出现了速调管（美国人Varian兄弟发明），磁控管（英国人Radall和Boot发明），行波管(Rudolph Kompfiner博士发明）等微波电子管，并付之实用。促使雷达发射机在微波频段获得大发展。 第二章 雷达发射机 2.1 雷达发射机的任务和基本组成 发射机的任务？ 在┻控制下产生周期性大功率微波脉冲振荡，作为雷达发射信号。 发射机的特点： 体积大 重量重 成本高 消耗功率大 为何发射机功率如此之大？ 雷达距离4次方与功率、天线孔径面积成正比。 是否可以通过增加天线孔径面积来提高作用距离？ 天线与发射功率综合考虑。 为何采用脉冲方式？ 成本增加？ 如象广播电台那样，只用连续波方式可以大大降低发射机成本？ 连续波雷达需要两个天线，会带来探测距离的3dB的损失。 雷达发射机的瞬时带宽 只针对主振放大发射机 在不进行任何调整时工作频率的可变化范围，其输出功率值的变化小于1dB 瞬时带宽大于所放大信号带宽 瞬时带宽的大小决定了放大管的类型 目标识别，成像 5总效率： 发射机的输出功率与输入总功率之比 6信号的稳定度或者频谱纯度： 信号的各项参数，例如信号的振幅、频率（或相位）、脉冲宽度及重复频率是否随时间变化。 真空电子管雷达发射机设计方法 方案考虑 （1）确定发射机类型 主振放大 信噪比40dB以上 单极振荡 信噪比30dB以下 大功率锁相技术 （2）确定发射机组成形式 1射频系统 峰值功率在1MW以内的行波管或速调管放大链 一级固体功率放大器驱动一级真空管放大器 5MW 一级固体功率放大器驱动二级真空管放大器 2.3单级振荡和主振放大式发射机 速调管 行波管 正交场放大器 各种射频管的比较 速调管： 增益高，带宽窄，造价较高，重量大 行波管： 增益较高，带宽较宽，造价高，重量大 正交场放大管： 增益低，带宽较宽，造价低，重量轻。 射频放大链： 行波管－行波管 这种放大链具有较宽的频带, 可用较少的级数提供较高的增益, 因而结构较为简单。 但是它的输出功率往往不大, 效率也不是很高, 常应用于机载雷达及要求轻便的雷达系统中。 行波管－速调管 它的特点是可以提供较大的功率, 在增益和效率方面的性能也比较好, 但是它的频带较窄, 速调管本身以及要求的附属设备(如聚焦磁场及冷却和防护设备等), 使放大链较为笨重, 所以这种放大链多用于地面雷达。 行波－前向波管 这种放大链频带较宽, 增益较低。体积重量相对不大, 因而在地面的机动雷达、相控阵雷达(末级通常采用多管输出)以及某些空载雷达中应用日趋增多。 2.4固态发射机 固体器件具有优势，但替代真空器件过程缓慢 具有优势： （1）不用阴极加热，寿命长。 不存在预热延时和灯丝功率浪费，使用寿命几乎无限。 （2）工作电压低，可靠性高。 固态电路工作电压是伏特级 （3）平均无故障时间长。 固态电路MTBF大于10万小时 （4）不需要脉冲调制器，效率高。 固态雷达发射机通常工作于C类，它的射频的开和关是自触发的。 （5）模块故障时，系统具有故障弱化功能。 出现模块故障，功率下降20lgr，r为工作放大器与总数之比。 （6）可以获得很宽的带宽。 真空电子管带宽为10－20％。固态发射模块为50％以上。 固态微波功率的产生 微波晶体管： 在较低频率成为微波真空管的代替品，主要在UHF－L波段。功率输出为50－500W 在L波段由单个晶体管得到的连续波功率可以达到几十瓦。 微波晶体管的输出功率受到制约的因素： 集电极和基极结电压的击穿值 器件的热损耗 器件的输入输出端的阻抗限制 微波场效应管 砷化钾场效应管，硅功率场效应管 1－20GHz可以适用。 砷化钾场效应管与硅功率场效应管最大区别？ 能工作在L波段以上，但是这种器件的峰值功率和平均功率都很低，而且随着频率升高而变坏。 雪崩二极管和耿氏二极管 300GHz以上必须使用 电子碰撞半导体器件： 兼有半导体和真空技术的器件。带宽大，增益高，高效率和长寿命。 表一为国外典型雷达发射机一览表 发射机工作频率是由雷达所执行任务来确定的，选择频率要考虑大气层和各种气候对电波的影响（吸收、发射、衰减等因素），测量精度和分辨要求以及允许发射机体积、重量等。 一般地面对空有哪些信誉好的足球投注网站，远程警戒雷达选用工作频率较