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1、第2章雷达发射机2.1雷达发射机的任务和基本组成2.2雷达发射机的主要质量指标2.3单级振荡和主振放大式发射机2.4固态发射机2.5脉冲调制器2.1雷达发射机的任务和基本组成雷达是利用物体反射电磁波的特性来发现目标并确定目标的距离、方位、高度和速度等参数的。因此,雷达工作时要求发射一种特定的大功率无线电信号。发射机在雷达中就是起这一作用的,也就是说,它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。S波段全固态发射机图2.1单级振荡式发射机图2.2主振放大式发射机单级振荡式发射机与主振放大式发射机相比，最
2、大的优点是简单、经济,也比较轻便。实践表明,同样的功率电平,单级振荡式发射机大约只有主振放大式重量的1/3。因此,只要有可能,还是尽量优先采用单级振荡式方案。但是,当整机对发射机有较高要求时,单级振荡式发射机往往无法满足而必须采用主振放大式发射机。2.2雷达发射机的主要质量指标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。频率捷变频率分集：提高雷达系统的工作性能和抗干扰能力。工作频率或波段的不同对发射机的设计影响很大。1000MHz以下主要采用微波三、四极管,1000MHz以上则有多腔磁控管、大功率速调管、行波管以
3、及前向波管等。图2.3微波发射管功率与带宽能力现状2.输出功率发射机的输出功率直接影响雷达的威力和抗干扰能力。通常规定发射机送至天线输入端的功率为发射机的输出功率。有时为了测量方便,也可以规定在指定负载上(馈线上一定的电压驻波比)的功率为发射机的输出功率。如果是波段工作的发射机，则还应规定在整个波段中输出功率的最低值,或者规定在波段内输出功率的变化不得大于多少分贝。脉冲雷达发射机的输出功率又可分为峰值功率Pt和平均功率Pav。式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。常规的脉冲雷达工作比的典型值为D=
4、0.001,但脉冲多卜勒雷达的工作比可达10-2数量级,甚至达10-1数量级。显然,连续波雷达的D=1。3.总效率发射机的总效率是指发射机的输出功率与它的输入总功率之比。因为发射机通常在整机中是最耗电和最需要冷却的部分,有高的总效率,不仅可以省电,而且对于减轻整机的体积重量也很有意义。对于主振放大式发射机,要提高总效率,特别要注意改善输出级的效率。4.信号形式(调制形式)表2.1雷达的常用信号形式图2.4三种典型雷达信号和调制波形5.信号的稳定度或频谱纯度信号的稳定度是指信号的各项参数,例如信号的振幅、频率(或相位)、脉冲宽度及
5、脉冲重复频率等是否随时间作不应有的变化。雷达信号的任何不稳定都会给雷达整机性能带来不利的影响。例如对动目标显示雷达,它会造成不应有的系统对消剩余,在脉冲压缩系统中会造成目标的距离旁瓣以及在脉冲多卜勒系统中会造成假目标等。信号参数的不稳定：规律性、随机性图2.5矩形射频脉冲列的理想频谱图2.6实际发射信号的频谱2.3单级振荡和主振放大式发射机2.3.1单级振荡式发射机图2.7单级振荡式发射机组成方框图图2.8单级振荡式发射机各级波形2.3.2主振放大式发射机的特点1.具有很高的频率稳定度在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下,必
6、须采用主振放大式发射机。2.发射相位相参信号脉冲多普勒（PD）雷达3.适用于频率捷变雷达图2.9采用频率合成技术的主振放大式发射机4.能产生复杂波形图2.10能产生复杂波形的主振放大式发射机2.3.3射频放大链的性能与组成主振放大式发射机采用多级射频放大链,它的设计质量与射频放大管的选择关系密切。表2.2高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较表2.2高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较表2.3微波三、四极管的主要电性能选用什么微波管组成放大链要按实际情况具体考虑,不存在对于一切场合都是最佳的放大链。在1
7、000MHz以下选用微波三、四极管组成的放大链优点：体积小、重量轻、工作电压低、相位稳定性和相位特性线性度好、成本低和对负载失配容限大。缺点：单级增益较低,频带也不易做得宽多用于地面远程雷达和相控阵雷达中。在1000MHz以上放大链通常有行波管-行波管、行波管-速调管和行波管-前向波管等几种组成方式:1)行波管-行波管式放大链优点：频带宽、增益高、结构较为简单。缺点: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。2)行波管-速调管放大链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
8、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。3)行波管-前向波管放大链这是一种比较好的折衷方案。行波管虽然效率低,用在前级对整个放大链影响较小,但可以发挥
