第二章雷达发射机

内容提要：发射机的任务发射机的主要质量指标发射机的种类及结构典型发射机为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。调制:提高分辨率大功率:提高作用距离射频:便于无线辐射发射机的任务发射信号本身不具有目标信息，但为雷达获取目标和环境信息提供载体。发射机一般具有高频、高压、大功率的特点，它是雷达系统中最大、最重和最昂贵的部分。发射机的主要质量指标工作频率或波段输出功率总效率信号形式信号稳定度1.工作频率或波段雷达的工作频率或波段是按照雷达的用途确定的。工作频率或波段的不同影响对发射机的设计物理尺寸↓发射功率↓波束宽度↓大气衰减↑f↑功率器件选择2.输出功率影响：作用距离抗干扰能力定义：发射机送入天线输入端的功率1/422max3min(4π)tPGRS１、峰值功率：脉冲期间射频振荡的平均功率２、平均功率：脉冲重复周期内的输出平均功率。rtrtavfPTPPrT3.总效率定义：发射机输出总功率和输入总功率之比。ps为输入发射机的总平均功率省电散热要求低（体积小）故障率低寿命长=avspp4.信号形式（调试形式）三种典型雷达信号和调制波形Trtt(a)Tr(b)＋－＋＋＋＋－＋＋＋＋－＋＋＋0(c)tttt信号的稳定度或频谱纯度信号的各项参数，如信号的振幅、频率（或相位）、脉冲宽度、脉冲重复频率等随时间作不应有的变化的大小。信号参数的不稳定规律性：电源滤波不良、机械震动引起随机性：发射管噪声、调制脉冲的起伏引起衡量信号不稳定的指标时域频域信号某项参数的方差，如振幅方差、相位方差等。雷达信号在应有的信号频谱之外的寄生输出。信号的频谱纯度相对振幅Tr1fsinff0－1f0f0＋1－20－40－60－80－1000123信号的第一谱线离散型寄生输出分布型寄生输出fm/kHz/(dB/Hz)04频谱纯度()10lgdB/HzmBLfB带宽内的单边带功率信号功率()10lgdBmLf离散谱单边带功率信号功率离散型寄生谱分布型寄生谱发射机的分类1、按调制方式：①连续波发射机②脉冲发射机2、按工作波段：①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按产生信号方式：①单级振荡式②主振放大式4、按功率放大使用器件：①真空管发射机②固态发射机发射机的结构单级振荡式由振荡器直接产生大功率的射频震荡信号主振放大式由两级构成，第一级产生射频信号，再通过第二级电路进行功率放大单级振荡式发射机预调器调制器振荡器电源、控制、保护电路优点：简单、经济、轻便缺点：频率稳定度差，难以形成复杂波形，相继射频脉冲之间不相参非相参发射机主振放大式发射机固体微波源中间射频功率放大器输出射频功率放大器脉冲调制器脉冲调制器定时器主控振荡器射频放大链至天线触发脉冲射频信号源功率分配器N:1固态放大器1固态放大器N固态放大器2...功率合成器1:N至天线放大链式放大阵式主振放大式发射机的特点具有很高的频率稳定度发射相位相参信号，相参发射机适用于频率捷变雷达能产生复杂的波形固态电子器件：利用固体内部电子运动原理制成的具有一定功能的电子器件。固体一般可分为绝缘体、半导体和导体3类。半导体的电学性能容易受各种环境因素如掺杂、光照等的控制，易于制成电子功能器件，因此绝大部分的固态电子器件是用半导体材料制成的。电子管（真空管）是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。发射机真空管发射机固态发射机真空电子管发射机---行波管基本结构电子枪慢波结构收集极输入输出装置行波管功率放大原理evEvEevv电子束和电场相对静止evEvEevv电子束相对电场向左运动Eevv电子聚集在加速场evEvEevv电子束相对电场向右运动eEvv电子聚集在减速场Eevv射频信号被放大的条件:慢波结构固态发射机---基本组成单元微波晶体管双极晶体管场效应管BipolarPH3135-90SPulsedPowerTransistor3.1-3.5GHz,90WUF28150JMOSFETPowerTransistor100-500MHz,150W晶体管特性固态高功率放大器模块应用先进的集成电路工艺和微波网络技术，将多个微波大功率晶体管的输出功率并行组合，制成固态高功率放大器模块。11:n12n1n1:11:n2132n2…输入…n2:1P＝n2A—损耗(b)A(a)11:n12n1n1:11:n2132n2…输入P＝n2A…A集中合成输出结构空间合成方式固态发射机的优点与微波电子管发射机相比,固态发射机具有如下优点:①不需要阴极加热、寿命长②具有很高的可靠性③体积小、重量轻④工作频带宽、效率高⑤系统设计和运用灵活⑥维护方便，成本较低1.雷达发射机的分类和主要技术参数指标有哪些？2.机载多普勒雷达为什么一定要用主振放大式发射机？3.雷达系统中应用固态发射机有何特点？作业作业4.某一机载脉冲雷达的峰值功率，采用两种PRF:若要求两种PRF工作方式下的平均功率都为，则脉冲宽度分别取值为多少，并计算脉冲能量。10KWtP1210,30rrfKHzfKHz1500Watts