1、雷达发射机 主要内容 发射机的任务和分类单级振荡式发射机主振放大式发射机发射机的性能指标脉冲调制器 发射机的任务 在特定的时间 以特定的频率和相位产生大功率电磁波 工作频率或波段1GHz以下微波3 4极管1 18GHz磁控管 行波管 速调管 返波管等18GHz以上行波管 回旋管等 发射机的质量指标 预警雷达 搜索雷达 火控雷达 监视雷达 输出功率脉冲功率 平均功率 发射机的质量指标 发射机的质量指标 总效率信号形式振幅调制 脉冲 连续波载频调制 单载频 频率捷变 线性调频 频率分集 频率编码相位调制 随机相位 稳定相位 相位编码 发射机的质量指标 发射机的质量指标 简单脉冲 线形调频 发射机的
2、质量指标 信号稳定度或频谱纯度周期性不稳 杂散电平 随机性不稳 相位噪声 发射机的分类 单级振荡式发射机 直接产生大功率微波振荡输出 幅 频 相调制一次完成 主振放大式发射机 小功率稳定振荡 小功率调频 相 大功率调幅 单级振荡式发射机 组成定时信号保证周期调制器保证脉宽振荡器提供频率和相位 稳定性 一致性较差 脉冲调制器 振荡器 定时信号 单级振荡式发射机 波形 定时信号 调制脉冲 射频振荡 单级振荡式发射机 特点优点 简单 低廉 高效缺点 频率不稳 相位随机 不能复杂调制 主振放大式发射机 组成基准振荡器保证频率 重频 脉宽 锁相振荡器提供相位 稳定性 一致性很高 放大链 固态 行波管放大
3、链 固态 行波管 速调管 前向波管 放大链等 主振放大式发射机 特点优点 频率稳定 准确 相位稳定 能够复杂调制缺点 复杂 昂贵 效率较低应用场合频率稳定度要求高发射相位相参捷变频雷达产生复杂波形 微波器件 磁控管 美 速调管 日 速调管40MW 中科院2005 磁控管 英 微波器件 行波管 toshiba 真空三极管 福雷斯特的真空三极管 真空三极管 G极有正电压时 电子从K射频输出发出到达C 管子导通 G 磁控管 在KA极之间有额定高压电场时 从K射频输出发出的电子经过谐振腔到达A 形成高频振荡 通过探针 腔内的高频能量耦合输出 腔体尺寸决定振荡频率 高压电场消失时 振荡停止 行波管 KC
4、间电场决定电子流方向 KG间电场用于电子流聚束 KA间电场用于电子加速 电子流经慢波线进行能量交换 输入 输出 G A C K F 脉冲调制器的组成 脉冲调制器组成 直流电源 提供充足 稳定的直流能量 满足工作要求 高压 大电流 充电元件 将直流能量及时传递给储能元件 R L D 储能元件 在开关截止时保存充电能量 在开关导通时释放保存的能量 C或PFN 调制开关 刚性在输入脉冲的作用下 脉冲期间导通 间歇期间截止软性在输入触发的作用下 导通释放能量 放尽后自然截止耦合元件 将高压 大电流脉冲作用到射频负载上 刚性开关脉冲调制器 调制阴极脉冲调制器 调制信号调制射频发射器的阴极并联式串联式调制
5、阳极脉冲调制器 调制信号调制射频发射器的阳极 并联式阴极脉冲调制器 并联式调制阴极脉冲调制器恢复期V1栅极无脉冲 V1截止 E对C充电工作期V1栅极有脉冲 V1导通 C对负载放电 脉冲变压耦合阴极脉冲调制器 串联式调制阴极脉冲调制器 串联式阴极脉冲调制器特点 充电电容为内阻 开关浮动在高压上 调制阳极脉冲调制器 特点 分布电容储能 恒流充 放电 调制阳极脉冲调制器工作过程 调制阳极脉冲调制器恢复期V1V2栅极无脉冲 V1V2截止 C0负偏压脉冲前沿到来V1导通 V2截止 E经过V1对C0恒流充电脉冲上升时间 脉冲后沿到来V1导通截止 V2导通 C0经过V2恒流放电脉冲下升时间 调制阳极脉冲调制
6、器波形 软性开关脉冲调制器 特点 人工长线PFN储能 当负载匹配时 能够在负载上得到近似的矩形脉冲 人工长线PFN等效电容特性阻抗充电电压最大值2E 软性开关脉冲调制器 线路 软性开关脉冲调制器 匹配放电当匹配放电负载上的脉冲宽度 脉冲周期 脉冲调制器的比较 刚性开关调制器对脉冲宽度和重复频率有很大的适应性 并且有良好的输出脉冲波形 结构比较复杂 效率较低软件开关脉冲调制器效率高 结构比较简单 采用截尾技术等可大大增强对负载阻抗的适应能力脉冲波形不如前者的好 而且由于放电管恢复时间的限制不宜用在脉冲间隔短 小于100微秒 的场合 固态发射机 YLC 2雷达采用相控阵全固态全相参频率分集脉冲压缩
7、体制 固态发射机由几十个甚至上千个固态发射模块构成 固态发射机的发展概况和特点 发展MMIC优化设计特点 电压低 寿命长 尺寸小 重量轻 价格低 固态发射机 固态高功率放大器模块改进材料 砷化镓 提高功率容限 依靠功率合成提高输出功率 微波单片集成 MMIC 收发模块 固态功率放大模块 固态发射机应用 相控阵雷达全固态高可靠性雷达连续波体制对空监视雷达 THEEND 某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器 已知E0 120KV Eg 70V C0 100pF 充放电电流I 80A 试画出a b c三点的电压波形及电容C0的充电电流ic波形与时间关系图 若重频为600Hz 求G1 G2的平均功率和调制脉冲的上升时间 下降时间 习题 2 1 某雷达发射机峰值功率为800KW 矩形脉冲宽度为3 s 脉冲重复频率为1000Hz 求该发射机的平均功率和工作比2 2 在什么情况下选用主振放大式发射机 在什么情况下选用单级振荡式发射机
