第二章雷达发射机

1、第二章雷达发射机第1页，共32页。内容提要：内容提要：l 发射机的任务l 发射机的主要质量指标l 发射机的种类及结构l 典型发射机第2页，共32页。为雷达提供一个载波受到为雷达提供一个载波受到调制调制的的大功大功率率射频射频信号，经馈线和收发开关由天信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。线辐射出去。调调 制制: 提高分辨率提高分辨率大功率大功率: 提高作用距离提高作用距离射射 频频: 便于无线辐射便于无线辐射发射机的任务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。 第3页，共32页。

2、发射机的主要质量指标发射机的主要质量指标u工作频率或波段u输出功率u总效率u信号形式u信号稳定度第4页，共32页。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物理尺寸发射功率发射功率波束宽度波束宽度大气衰减大气衰减f功率器件选择功率器件选择第5页，共32页。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(4)tPGRS 第6页，共32页。、峰值功率：脉冲期间射频振荡的平均功率、平均功率：脉冲重复周期内的输出平均功率。rtrtavfPTPPrT第7页，共32页。3. 总效率定义：发射

3、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第8页，共32页。4. 信号形式（调试形式）第9页，共32页。三种典型雷达信号和调制波形Trtt(a )Tr(b ) 0(c )tttt第10页，共32页。u 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第11页，共32页。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

4、生输出。信号的频谱纯度第12页，共32页。相对振幅Tr1fsinff01f0f01204060801000123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第13页，共32页。频谱纯度()10lgdB/HzmBL fB 带宽内的单边带功率信号功率()10lgdBmL f离散谱单边带功率信号功率离散型寄生谱分布型寄生谱第14页，共32页。发射机的分类1、按调制方式： 连续波发射机 脉冲发射机2、按工作波段：短波米波分米波厘米波毫米波3、按产生信号方式 ：单级振荡式 主振放大式4、按功率放大使用器件： 真空管发射机 固态发射机第15页，共32页。发射机的结构

5、w单级振荡式单级振荡式 由振荡器直接产生大功率的射频震荡信号w主振放大式主振放大式 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第16页，共32页。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第17页，共32页。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

6、合成器1:N至天线放大链式放大阵式第18页，共32页。主振放大式发射机的特点w具有很高的频率稳定度w发射相位相参信号，相参发射机w适用于频率捷变雷达w能产生复杂的波形第19页，共32页。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第20页，共

7、32页。真空电子管发射机-行波管基本结构l 电子枪 慢波结构l 收集极 输入输出装置第21页，共32页。行波管功率放大原理evEvEevv电子束和电场相对静止第22页，共32页。evEvEevv电子束相对电场向左运动Eevv电子聚集在加速场 第23页，共32页。evEvEevv电子束相对电场向右运动eEvv电子聚集在减速场 第24页，共32页。Eevv射频信号被放大的条件: 慢波结构第25页，共32页。第26页，共32页。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Bipolar PH3135-90S Pulsed Power Transistor3.1-3.5 GHz, 90 WUF28150J MOSFET Power Transistor100-500 MHz, 150 W第27页，共32页。晶体管特性第28页，共32页。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。第29页，共32页。11: n12 n1n1:11: n2132 n2输入n2:1P n2A损耗(b)A(a)11: n12 n1n1:11: n2132 n2输入P n2AA集中合成输出结构空间合成方式第30页，共32页。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: 不需要阴极加热、寿命长具