雷达发射机基础知识

1、雷达发射机是雷达系统的一个重要组成部分，它产生满足要求的大功率射频发射信号，经馈线系统再由天线辐射出去，从而照射远处目标。典型脉冲雷达框图如下，其中发射机(Transmitter)主要由三部分组成：高压电源，脉冲调制器和射频放大器。ModulatorSyiH'hrtHiizLRereiverPtcksLal扣胡紀IVOOperatorAntwpExciternndSynchronizerE-srilfrDupljexerJUlerRFpruamplifiieTandfiJt#rIFarnplifipraTranaiiitiLiterHFMniplifierPiplayPowersiii

2、ppb'发射机性能的好坏直接影响雷达整机的性能和质量，首先发射的电磁波信号必须具备一定的发射功率，对于不同体制和不同任务的雷达，发射机功率量级差别很大，例如，脉冲雷达的峰值功率可达到兆瓦级，而连续波雷达功率几十瓦就已经很高了。雷达发射机输出功率的大小将直接影响雷达的探测威力，通常可分为峰值功率和平均功率。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，峰值功率指脉冲期间射频振荡的平均功率，用Pt表示；而平均功率则是脉冲重复周期(PRI)输出功率的平均值，常用Pav表示。对于简单的矩形脉冲列来说，峰值功率和平均功率有如下关系：P=P-avt=P-T-PRFt其中T表示脉冲重复周期，

3、t表示脉冲宽度。由于平均功率是决定雷达潜在探测距离的一个关键因素，雷达发射总能量等于平均功率乘以时间。之前有人问：对于相参雷达，在不改变雷达设备硬件的基础下，怎么提高探测距离？这里从雷达发射机的角度给出几个方法：不改变雷达设备，说明峰值功率功率也已调制最高了，那么可以做的一种方法是：提高雷达的占空比D,也就是要么增大脉冲宽度，要么增大PRF；另外，多个脉冲积累会有效提高信噪比，从而改善雷达对目标的发现能力，也就是提高积累时间来获得更多的发射能量。对于这个问题还需要结合具体的雷达和修正后的雷达方程来分析哪些参数是不能变的，哪些参数是方便改变的。修正的雷达方程相关知识可见：对于发射电磁波信号的另一

4、个特点是载波受到了调制，简单的如矩形脉冲，线性调频矩形脉冲，复杂的如相位编码信号，复杂的脉内和脉间调制信号等。雷达的许多性能是与信号形式相关的。例如早期的雷达发射的是载频固定的矩形调制脉冲，信号的时宽和带宽的乘积等于1，这就使增加时宽或带宽来获得速度或距离分辨率成为了一对相互制约的矛盾，而采用大时宽带宽积的复杂发射信号的脉冲压缩技术则解决了这对矛盾。另外，复杂的发射信号虽然提高了雷达的复杂度和成本，也在对抗杂波和干扰的能力方面却提高了很多。雷达发射机可分为单级振荡式发射机和主振放大式发射机。单级振荡式发射机由一级大功率射频振荡器和脉冲调制器组成。振荡器直接产生大功率射频振荡，调制器通过一定振幅

5、、宽度、频率和功率的脉冲来控制振荡器的输出。单级振荡式发射机结构简单，成本低，频率稳定度低，不具有相位相参特性。单级振荡成发射机的垂本组成接收机电源触发脉冲=人功率肘频振荡器脉冲调制器高压也源收发开关主振放大式发射机由固体微波源、脉冲调制器和射频放大链组成。固体微波源产生低功率但频率稳定的射频振荡，经过多级脉冲调制器和功率放大器，输出大功率射频脉冲。主振放大式发射机能够提供全相参、频率高度稳定、波形非常复杂的信号输出，并且可实现宽频带、快速变频等要求。射频放人槌射频输入相参性雷达信号中，相参性也叫相干性，是现代雷达的一个重要概念。信号相参是指发射信号与雷达主振频率源信号存在固定的相位关系。对于

6、单级振荡式发射机和主振放大式发射机，只有后者可以发射相位相参信号，这是因为主控振荡器提供具有高稳定度连续波信号，射频脉冲通过脉冲调制器控制射频功率放大器形成，相继脉冲之间具有固定的相位关系。相参有多种类型，普遍采用的是让每个脉冲的第一个波前与前一个脉冲相同相位的最后一个波前的间隔严格恰好是波长的整数倍，这些脉冲是相参的。第一个脉冲初始相位的随机性并不影响相参性，但若像单级振荡式那样每个射频脉冲的初始相位都由振荡器噪声决定从而是随机的，那便是非相参发射机了。全相参如果雷达系统中，发射信号、本振电压、相参振荡电压和定时器的触发脉冲均由同一个基准频率源提供，所有这些信号之间均保持了确定的相位关系，这

7、种雷达系统则被称为全相参雷达。FirstIF-AmpirfierUpcortverferrequencyynth&sizerWaveformGenerator.yncfironaus'etectorrTF?MasterOscillatorTP5AmplifierRadarsignaSUJTimingandHCcntrof全相参是实现脉冲多普勒处理、脉冲压缩技术、频率捷变抗干扰等技术的基础，并且能产生复杂信号波形。固态雷达发射机根据采用的器件主要有：电真空器件和半导体器件。“固态”就是相对于电真空器件（电子管）来说的，指的是半导体材料（晶体管），诸如“硅”、砷化镓场效应管等。0>ppeQ00务e/WOQ多个微波功率器件和微波单片集成电路集成后构成一个基本的“固态发射模Cluster2NAidigit创control块”，再由几十个或几千个固态发射模块构成“固态雷达发射机”。固态发射机具有体积小、重量轻、工作频带宽、效率高、寿命长、高可靠性和低成本等优势。Designoftransmitter/receivermodulesofactiveantennas随着微波半导体大功率器件的飞速发展，应用先进的微波单片集成