雷达原理-3-第二章 雷达发射机II
《雷达发射机》课件
通过测量发射信号与接收到的回波信号之间的时间差或相位差， 可以计算出目标与雷达之间的距离或距离变化率，从而实现目标 的探测、跟踪和识别等功能。
雷达发射机分类
特点
具有频率高、稳定性好、寿命长等优点。
波导管
01
02
03
作用
传输高频振荡信号，将磁 控管产生的高频振荡信号 传输到天线部分。
组成
由导电性能良好的金属管 制成，内部传输高频电磁 波。
特点
具有优良的导电性能、高 频率传输能力和良好的机 械强度。
冷却系统
作用
特点
为雷达发射机散热，确保发射机的正 常工作。
02
雷达发射机组成
电源
作用
01
为雷达发射机提供稳定的直流电源，确保发射机的正常工作。
组成
02
包括主电源和备份电源，主电源负责提供主要电能，备份电源
在主电源故障时提供备用电源。
特点
03
具有高稳定性、高效率和长寿命等优点。
调制器
作用
将低频信号调制到高频载波上，形成射频信号，用于雷达探测和目 标识别。
高效率技术
为了降低雷达系统的能耗和提高运行效率，高效率技术也是 雷达发射机的重要发展方向。通过采用先进的调制技术、高 效电源转换技术、热管理技术等手段，提高雷达发射机的能 源利用效率和热设计性能。
多功能化与智能化发展
多功能化
随着雷达应用领域的不断拓展，对雷达 的功能要求也越来越多样化。多功能化 是雷达发射机的重要发展趋势，通过采 用多波束形成技术、信号处理技术、多 模式工作技术等手段，实现雷达发射机 的一机多能，满足不同应用场景的需求 。
雷达的基本工作原理
雷达的基本工作原理
雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的设备，其基本工作原理可以分为发射、接收和处理三个步骤。
首先，雷达通过发射器产生一束电磁波。
发射时，雷达通过天线将电磁波传送到空间中。
这些电磁波可以是激光或微波等，具体的频率和波长取决于雷达的用途和工作环境。
接下来，当发射的电磁波遇到一个目标时，一部分电磁波会被目标反射回来。
被反射回来的电磁波会被雷达的接收器检测到。
接收器中的接收天线会接收到这些反射回来的电磁波信号。
随后，接收到的信号会被雷达的接收器放大，并经过滤波和解调等处理步骤。
然后，处理后的信号会被传输给雷达系统的显示器，以展示出目标的位置和其他相关信息。
综上所述，雷达的基本工作原理就是通过发射电磁波，接收并处理目标反射回来的电磁波信号，从而实现目标的探测和测距。
这一原理使雷达在军事、导航、气象和航空等领域起到了重要的作用。
《雷达发射机》课件
目标探测距离与雷达发射机功率的关系
目标探测距离增加
对于较远的目标，需要增加雷达发射机的功率， 以获得足够的回波信号。
目标探测距离减小
对于近距离目标，较低的雷达发射机功率可以 满足需求，避免互干扰。
雷达发射机功率计算方法
雷达功率计算公式
功率（单位：瓦）= 目标回波功率（单位：瓦）/ 探测距离的4次方（单位：米）
1 稳定性高
采用线性功放器的雷达发射机具有较高的稳定性和抗干扰能力。
2 波形质量好
线性功放器能够确保输出波形的准确性和质量，提高雷达性能。
非线性雷达发射机的特点
1 高功率输出
2 波形失真较大
非线性功放器能够实现更高的功率输出， 对于远距离目标探测具有优势。
由于非线性效应，非线性发射机的输出波 形会产生失真，对雷达性能造成影响。
雷达发射机核心组件：功放器介绍
功放器
功放器是雷达发射机中的核心组件，负责将低功率信号放大为足够的高功率信号。
雷达发射机工作频率及频段选择
1 工作频率
根据应用需求选择合适的工作频率，一般包括S波段、C波段、X波段等。
2 频段选择
不同雷达系统需求对应不同频段，如空中监视雷达、陆军雷达等。
雷达发射机波形设计原则
1 波形稳定性
设计稳定的波形以确保雷达性能的准确性和可靠性。
2 形质量
优化波形参数以提高雷达目标探测和跟踪的精度。
雷达发射机信号产生方式
1
直接合成
通过直接合成方式产生复杂信号，灵活性较高。
2
分频合成
通过分频合成方式生成多个频率的信号。
3
调制合成
通过调制与合成技术产生复杂的雷达波形信号。
线性雷达发射机的特点
雷达原理_第二章-雷达发射机
离 散 型 寄生输出
3
4
从图中可以看出，存在两种类型的寄生输出：一类是离散的；另一类 是分布寄生输出，前者相应于信号的规律性不稳定，后者相应于信号 的随机性不稳定。
2:雷达发射机的主要质量指标
•对于离散型寄生输出
主副比 10 lg 离散型寄生谱： 信号谱的最大功率 寄生谱的最大功率
•对于分布型寄生输出
•
AM
•
FM
•
PM PM其实也是频率调制，只是调制时对频率 的控制精度更高,调制电路也较为复杂。
1:雷达发射机的任务和基本组成
• • • 数字调制: ASK FSK
•
•
PSK
OOK
1:雷达发射机的任务和基本组成
二、发射机的分类与组成
•单级振荡式发射机 •主振放大式发射机
1:雷达发射机的任务和基本组成
第二章 雷达发射机
提
纲
1.雷达发射机的任务和基本组成
2.雷达发射机的主要质量指标
3.单级振荡式和主振放大式发射机
4.固态发射机 5.脉冲调制器：提供合适的视频调制脉冲
1:雷达发射机的任务和基本组成
一、发射机的任务 二、发射机的分类与组
1:雷达发射机的任务和基本组成
一、发射机的任务 产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信 号。 对于常见的脉冲雷达，要求发射机产生具有 一定宽度、一定重复频率、一定波形的大功率射
耦合度：耦合端口与输入端口的功率比, 单位用dB。
隔离度：本振或信号泄露到其他端口的功率与原有功 率之比，单位dB。
1:雷达发射机的任务和基本组成
天线增益（dB）：指天线将发射功率往某一指定方向集 中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上的场强E与
雷达知识点总结
雷达知识点总结1.雷达的工作原理1 雷达测距原理超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象。
用发射机产生高频无线电脉冲波，用天线向外发射和接收无线电脉冲波，用显示器进行计时、计算、显示物标的距离，并用触发电路产生的触发脉冲使它们同步工作。
2 雷达测方位原理（1）利用超高频无线电波的空间直线传播；（2）雷达天线是一种定向型天线；（3）用方位扫描系统把天线的瞬时位置随时准确地送到显示器，使荧光屏上的扫描线和天线同步旋转，于是物标回波也就按它的实际方位显示在荧光屏上。
雷达基本组成（1）触发电路（Trigger Circuit）（2）作用：每隔一定的时间产生一个作用时间很短的尖脉冲（触发脉冲），分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。
（3）（4）发射机（Transmitter）（5）作用：在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率高频的脉冲信号（射频脉冲），经波导馈线送入天线向外发射。
参数：X波段：9300MHz—9500MHz （波长3cm）S波段：2900MHz—3100MHz （波长10cm）（6）天线（Scanner; Antenna）（7）作用：把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。
参数：顺时针匀速旋转，转速：15—30r/min（8）（9）接收机（Receiver）作用：将天线接收到的超高频回波信号放大，变频（变成中频）后，再放大、检波，变成显示器可以显示的视频回波信号。
（5）收发开关（T-R Switch）作用：在发射时自动关闭接收机入口，让大功率射频脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机；在发射结束后，能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机，同时关闭发射机通路。
（6）显示器（Display）作用：传统的PPI显示器在触发脉冲的控制下产生一条径向的距离扫描线，用来计时、计算物标回波的距离，同时这条扫描线由方位扫描系统带动天线同步旋转。
自激振荡式雷达发射机原理
自激振荡式雷达发射机原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：自激振荡式雷达发射机原理雷达技术是一种利用电磁波进行探测和定位的技术，在军事、民用领域都有着广泛的应用。
雷达的核心部件之一就是发射机，它负责产生并发射出一定频率和功率的电磁波信号。
自激振荡式雷达发射机是一种常见的雷达发射机类型，其原理复杂但却十分重要。
自激振荡式雷达发射机通过激励一个被放大器所放大的信号来产生自激振荡。
自激振荡是指在无外部激励的情况下，电路器件自身就能产生并保持振荡的一种现象。
在雷达发射机中，自激振荡是指由被放大器的反馈带来的振荡。
下面将详细介绍自激振荡式雷达发射机的工作原理。
需要了解被放大器的作用。
被放大器是一个放大电磁波信号的器件，比如微波管、晶体管等。
在雷达发射机中，被放大器通常与反馈回路连接在一起，以实现自激振荡。
当输入信号进入到被放大器时，被放大器会增大这个信号，并将其输出。
输出信号中的一部分会经过反馈回路返回到被放大器的输入端，这就形成了一个反馈回路。
在自激振荡式雷达发射机中，反馈回路的设计十分重要。
合适的反馈回路可以实现稳定的振荡，确保发射信号频率和功率的稳定性。
一般来说，反馈回路设计的关键在于选择合适的元件以及调整它们的参数，比如电容和电阻的数值。
通过不断的实验和调试，可以找到最佳的反馈回路设计。
需要考虑信号的输出。
当自激振荡发生时，被放大器会不断地放大信号并输出。
输出信号会被送到天线中，最终转换成电磁波信号发送出去。
这些电磁波信号会沿着一定的路径传播，并被接收接收天线接收。
通过对接收到的信号进行处理和分析，就可以获取目标物体的信息，比如距离、速度等。
自激振荡式雷达发射机是一种重要的雷达发射机类型，通过反馈回路实现自激振荡，产生并发射出电磁波信号。
其工作原理复杂但十分精密，需要合理设计和调试反馈回路，确保稳定的振荡和输出信号。
通过不断的研究和实践，自激振荡式雷达发射机已经被广泛应用于雷达系统中，为军事、民用领域提供了重要的技术支持。
雷达原理(第三版)第-2-章--雷达发射机
频放大管旳选择关系亲密。有关多种微波放大管旳工作原理已
经在“微波电子线路”课程中讨论过, 在此仅从微波管对发射机
性能影响旳角度出发讨论微波管旳选用问题。前面已经提到, 当
雷达工作频率在1000MHz
, 一般选用直线电子注微波管
( O型管)和正交场型微波管(M型管)作为发射机旳射频放大管。
在表2.2中我们对高功率脉冲工作旳O型管和分布发射式旳M型管
表 2.1 雷达旳常用信号形式
第2章 雷达发射机
Tr
(a)
Tr
0
＋ ＋＋ ＋
－
(b)
＋＋＋ ＋
－
t t
t t
＋＋＋ ＋
－
t
t (c)
图 2.4 三种经典雷达信号和调制波形
第2章 雷达发射机
5 . 信号旳稳定度或频谱纯度
信号旳稳定度是指信号旳各项参数, 例如信号旳振幅、 频率 (或相位)、 脉冲宽度及脉冲反复频率等是否随时间作不应有旳 变化。背面将会分析到, 雷达信号旳任何不稳定都会给雷达整机 性能带来不利旳影响。例如对动目旳显示雷达, 它会造成不应有 旳系统对消剩余, 在脉冲压缩系统中会造成目旳旳距离旁瓣以及 在脉冲多卜勒系统中会造成假目旳等。信号参数旳不稳定可分 为规律性旳与随机性旳两类, 规律性旳不稳定往往是由电源滤波 不良、机械震动等原因引起旳, 而随机性旳不稳定则是由发射管 旳噪声和调制脉冲旳随机起伏所引起旳。
在同一频段、一样峰值功率和平均功率电平下旳各项主要性能
进行了比较。在1000 MHz下列用得较多旳是微波三、 四极管(栅
控管), 在表2.3中列出了它们旳主要性能。
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作旳O型管和分布发射式M型管旳性能比较
雷达原理第2章雷达发射机
雷达原理第2章雷达发射机雷达发射机是雷达系统的核心组成部分，主要负责产生雷达信号并将其发射出去。
本章将介绍雷达发射机的工作原理及其主要组成部分。
雷达发射机的主要任务是通过发射出的脉冲信号来检测目标并获取目标信息。
脉冲信号的发射过程一般分为两个阶段：调制和功放。
调制是指将雷达信号与相关的调制信号相乘，从而得到具有特定特征的脉冲信号。
调制信号一般是一个周期性时间信号，根据需要可以选择不同的调制方式，常见的有连续波调制、脉冲调制和相位调制等。
调制过程实际上就是对高频载波信号进行幅度、频率或相位的调制，目的是为了提高信号的传输效率和抗干扰能力。
调制完成后，接下来需要将调制后的信号进行功率放大，以便能够将信号发送到目标并接收到目标返回的回波信号。
功放是将调制信号的功率增大的过程。
为了达到足够大的功率，一般会采用射频功率管或半导体功放器来提供足够的增益。
功放器的选择需要根据雷达系统的功率要求和频率范围来确定。
除了调制和功放，雷达发射机还需要考虑其他因素，如发射机的频率稳定性、调制信号的带宽、功放器的线性度等。
频率稳定性是指雷达信号的频率变化幅度，对于雷达系统的测量精度和距离分辨率都有着重要的影响。
调制信号的带宽决定了雷达发射信号的分辨率和抗干扰能力。
功放器的线性度决定了输出信号的失真程度，对于雷达系统的距离测量和目标识别都有着重要的影响。
综上所述，雷达发射机是雷达系统中非常重要的一个组成部分，它负责产生和放大雷达信号，并将信号发送到目标上，以便对目标进行探测和测量。
在设计雷达系统时，需要根据具体的应用需求选择适当的调制方式、功放器和其他相关参数，以保证雷达系统在不同环境下能够正常工作。
2023年大学_《雷达原理》第三版(丁鹭飞耿富录著)课后答案下载
2023年《雷达原理》第三版(丁鹭飞耿富录著)课后答案下载《雷达原理》第三版内容简介第1章绪论1.1 雷雷达传感器雷达传感器达的任务1.2 雷达的基本组成1.3 雷达的工作频率1.4 雷达的应用和发展1.5 电子战与军用雷达的发展主要参考文献第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 脉冲调制器主要参考文献第3章雷达接收机3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标 3.2 接收机的'噪声系数和灵敏度3.3 雷达接收机的高频部分3.4 本机振荡器和自动频率控制3.5 接收机的动态范围和增益控制3.6 滤波和接收机带宽主要参考文献第4章雷达终端显示器和录取设备4.1 雷达终端显示器4.2 距离显示器4.3 平面位置显示器4.4 计算机图形显示4.5 雷达数据的录取4.6 综合显示器简介4.7 光栅扫描雷达显示器主要参考文献第5章雷达作用距离5.1 雷达方程5.2 最小可检测信号5.3 脉冲积累对检测性能的改善 5.4 目标截面积及其起伏特性 5.5 系统损耗5.6 传播过程中各种因素的影响 5.7 雷达方程的几种形式主要参考文献第6章目标距离的测量6.1 脉冲法测距6.2 调频法测距6.3 距离跟踪原理6.4 数字式自动测距器主要参考文献第7章角度测量7.1 概述7.2 测角方法及其比较7.3 天线波束的扫描方法7.4 三坐标雷达7.5 自动测角的原理和方法主要参考文献第8章运动目标检测及测速8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用8.2 动目标显示雷达的工作原理及主要组成 8.3 盲速、盲相的影响及其解决途径8.4 回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器 8.5 动目标显示雷达的工作质量及质量指标 8.6 动目标检测(MTD)8.7 自适应动目标显示系统8.8 速度测量主要参考文献第9章高分辨力雷达9.1 高距离分辨力信号及其处理9.2 合成孔径雷达(SAR)9.3 逆合成孔径雷达(ISAR)9.4 阵列天线的角度高分辨力主要参考文献《雷达原理》第三版作品目录《雷达原理(第四版)》分为雷达主要分机及测量方法两大部分。
第二章雷达发射机
单级振荡式发射机
定时信号
脉冲调制器
振荡器
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）
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
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
固态发射机由 几十个甚至上 千个固态发射 模块构成。
YLC-2雷达 采用相控阵 全固态 全相参 频率分集 脉冲压缩体制
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
制
主振放大式发射机
锁相振荡器
功率放大器
输出功率放大器
基准振荡器
脉冲调制器
脉冲调制器
分频器
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
C 电子加速，电子流
经慢波线进行能量
交换。
脉冲调制器的组成
充电元件
储能元件
直流电源
调制开关
耦合元件
射频负载
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
雷达原理第三版丁鹭飞
1.
在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下, 必须采用主 振放大式发射机。 因为在单级振荡式发射机中, 信号的载频直 接由大功率振荡器决定。由于振荡管的预热漂移、温度漂移、 负载变化引起的频率拖曳效应、 电子频移、 调谐游移以及校准 误差等原因, 单级振荡式发射机难于达到高的频率精度和稳定度。
第2章 雷达发射机
在1000 MHz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 这种放大链具有较宽的频带, 可 用较少的级数提供高的增益, 因而结构较为简单。 但是它的输 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。
冲重复周期为Tr, 则有
Pav
Pt
Tr
Ptf r
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=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。
第2章 雷达发射机
3.
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。
第2章 雷达发射机 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
第2章 雷达发射机 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
第2章 雷达发射机 表 2.3 微波三、四极管的主要电性能
雷达原理复习提纲大全
雷达原理复习提纲大全发射机自激振荡式发射机（电真空）主振放大式发射机（电真空发射机、全固态发射机）单级振荡式发射机：简单、经济、轻便。
主振放大式发射机：频率稳定性高、发射信号相位相参、波形灵活。
雷达数据的录取方式：半自动录取和全自动录取固态发射机的优点：不需要阴极加热、寿命长；具有很高的可靠性：体积小、重量轻：工作频带宽、效率高：系统设计和运用灵活：维护方便，成本较低。
雷达原理知识点汇总第一章绪论1、雷达概念(Radar)：radar的音译，“Radio Detection and Ranging ”的缩写。
原意是“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。
2、雷达工作原理：发射机在定时器控制下，产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线，以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上，二次散射电磁波的一部分到达雷达天线，经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。
3、雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位。
随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
4、从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息，通过什么方式获取这些信息？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP。
方位角α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
俯仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
5、雷达工作方式连续波和脉冲波6、雷达测距原理R=(C∆t)/2式中，R为目标到雷达的单程距离，∆t为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，C为电磁波的传播速率(3×108米/秒)7、影响雷达性能指标脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。
雷达基本工作原理
雷达基本工作原理雷达是一种利用无线电波进行探测和测量的技术，广泛应用于航空、天气预报、军事等领域。
雷达基本工作原理涉及到波的反射、接收和处理，下面将详细介绍雷达的基本工作原理。
雷达工作原理的核心是利用电磁波在传播过程中的反射现象来获取目标物体的信息。
雷达系统通常由一个发射器、一个接收器和一个信号处理器组成。
下面将分别介绍这三个部分的工作原理。
首先，发射器的作用是产生高频电磁波并将其发射出去。
雷达系统通常使用的是微波频段的无线电波，其频率一般在几百兆赫至几十吉赫范围内。
通过发射天线，雷达系统将电磁波以脉冲形式发送出去。
发送的脉冲包含着雷达设备的唯一标识以及一些额外的信息，比如波形、频率和时间等。
接下来，发射的电磁波会向外传播，当遇到目标物体时，部分电磁波会被目标物体吸收、散射或反射。
其中，主要是目标物体对电磁波的反射。
反射回来的电磁波被接收天线接收。
接收器的作用是接收反射回来的电磁波，并将其转换为电信号。
接收天线接收到的电磁波通过天线导线传输到接收器的输入端。
接收器经过一系列的放大、滤波等电路处理操作，将电磁波转换成电信号，并将其传递给信号处理器。
信号处理器的作用是对接收到的电信号进行进一步处理和分析。
首先，对接收到的信号进行滤波处理，去除杂散干扰。
然后，将信号进行解调，即将其转换成为可读取和分析的形式。
接着，对解调后的信号进行时域分析，通过测量信号的到达时间和相位差，可以计算出目标物体与雷达的距离和方位角。
同时，利用频率差异可以测量目标物体的速度。
除了距离、方位角和速度等基本测量之外，信号处理器还可以对信号进行图像处理，生成雷达图像，更直观地显示目标物体的位置、形态和运动状态。
需要注意的是，雷达系统在实际应用中还面临着许多挑战。
比如，雷达信号在传播过程中会受到地球弯曲、大气吸收和散射等因素的影响，需要对传播环境进行校正和修正。
此外，雷达系统还需要考虑目标物体的反射特性、目标检测与识别算法等方面的问题。
雷达原理第2章雷达发射机要点
雷达原理第2章雷达发射机要点雷达发射机是雷达系统中至关重要的部分，它负责产生并发射出的脉冲信号。
以下是雷达发射机的一些关键要点：1.脉冲功率：雷达发射机必须能够提供足够的脉冲功率，以便信号在传播途中具有足够的能量来与目标发生相互作用。
脉冲功率往往决定了雷达的探测距离和分辨率。
2.脉冲宽度：脉冲宽度是雷达发射的信号持续时间。
宽脉冲可以提供更强的信号能量，从而增加了信号的传播距离，但牺牲了分辨能力。
窄脉冲可以提供更好的距离分辨率，但脉冲功率较低。
选择合适的脉冲宽度是一种平衡探测距离和分辨率的关键。
3.脉冲重复频率：雷达发射机必须能够以足够高的频率产生连续的脉冲信号。
脉冲重复频率决定了雷达的最大测距能力。
较高的脉冲重复频率可以提供更快的数据更新速度，但可能会增加雷达系统的复杂性和功耗。
4.调制方式：雷达发射机可以采用不同的调制方式来改变脉冲信号的特性。
其中常见的调制方式包括连续波、脉冲调制和相位调制。
不同的调制方式可以适应不同的应用需求和环境条件。
5.频率选择：雷达发射机需要选择适当的发射频率。
选择合适的频率可以提高雷达的分辨率和穿透能力。
不同的频率带有不同的反射和传播特性，因此需要在设计中考虑到实际应用需求和环境条件。
6.稳定性和可靠性：雷达发射机必须能够保持稳定的功率输出和频率特性，以确保雷达系统的性能和精度。
为了实现稳定性和可靠性，通常会采用一些稳定的时钟源和调节电路来对发射信号进行控制和校正。
7.功耗和体积：雷达发射机通常需要在较小的尺寸和功耗限制下工作。
因此，设计时需要考虑到功率放大器和其他电路的效率，以及尽可能减小电路的体积和重量。
总结起来，雷达发射机在雷达系统中起着至关重要的作用，它决定了雷达的探测距离、分辨能力和性能稳定性。
在设计中需要平衡脉冲功率、宽度和重复频率，选择合适的调制方式和频率，并考虑到稳定性、可靠性、功耗和体积等因素。
只有综合考虑这些要点，才能设计出性能优越的雷达发射机。
雷达原理第二章-雷达发射机
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3、单级振荡式和主振放大式发射机
（一）特点
•大功率射频振荡器做末级 优点：简单、经济、比较轻便。 缺点：
•频率稳定度较差（一般10-4—10-5）； •难以形成复杂的波形； •相继射频脉冲不相参。
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3、单级振荡式和主振放大式发射机
（二）组成1.基本结构 Nhomakorabea2021/4/10
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1:雷达发射机的任务和基本组成
①定时器提供以 Tr为间隔的脉冲触发信号。
②脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ 的大功率视频脉冲信号。 ③大功率射频振荡器：产生大功率射频信号。
特点：简单，廉价，高效，难以产生复杂调制，频率
稳定性差，10－4 10。5
2021/4/10
信号参数的不稳定可分为规律性的与随机性的两类, 规律性的不稳定 往往是由电源滤波不良、机械震动等原因引起的, 而随机性的不稳定 则是由发射管的噪声和调制脉冲的随机起伏所引起的。
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28
2:雷达发射机的主要质量指标
相
对
1
振 幅
Tr
sin f f
f0－
1
f0
f0＋
1
矩形射频脉冲列的理想频谱
33单级振荡式和主振放大式发射机二组成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脉冲调制器电源定时器触发脉冲主控振荡器射频放大链至天线33单级振荡式和主振放大式发射机三各部分电路功用11主控振荡器固态微波源产生低电平射频振荡信号
第二章 雷达发射机
2021/4/10
1
提纲
1.雷达发射机的任务和基本组成 2.雷达发射机的主要质量指标 3.单级振荡式和主振放大式发射机 4.固态发射机 5.脉冲调制器：提供合适的视频调制脉冲
新雷达原理2雷达发射机
2. 发射脉冲功率Pt：τ 内射频振荡的功率（KW）
Pt ↑ →
rmax↑
电路、结构复杂，可靠性↓，造价↑
3. 脉冲宽度τ：射频振荡持续的时间。（μ s）
τ ↓→ 距离分辨率↑
盲区↓
τ↑→Pt·τ↑→rmax↑
近量程 窄τ 高分辨率 0.05 ～ 0.1μs 远量程 宽τ 作用距离远 0.5 ～ 1.2μs 中量程 中τ 兼顾上述两者 0.2 ～ o.4 μs
…
调制器
多 级 放大链
发射信号至天线 f0＝ (Ni＋M)F
NiF 控 制 器
fC＝MF
稳定本振电压 fL＝NiF
Nk F
频率捷变的主振放大发射机
速调管
行波管
正交场放大器
各种射频管的比较
速调管： 增益高，带宽窄，造价较高，重量大 行波管： 增益较高，带宽较宽，造价高，重量大 正交场放大管： 增益低，带宽较宽，造价低，重量轻。
主振放大 无源相控阵
多注速调管
型号或代号
国
别
研制年代
主要技术参数
工作频率 输出功率
类型
末级功放器件
XX0 AN/FPS-108
中 美
70年代末 70年代
C波段 常值2.5兆瓦 平均6KW L波段 常值15.4兆瓦 平均1兆瓦 ，96个行波管推96个子 阵，空间合成 S波段 常值125KW 平均5KW S波段 常值3.5兆瓦 平均6.2兆瓦， 宽带放大200MHZ X波段 常值10KW 、1KW 平均200W S波段 常值3.5兆瓦 平均6.2兆瓦，宽带放大 200MHZ C波段 常值500KW 平均5KW， 宽带放大500MHZ
其主振器(固体微波源)的输出功率为20 mW、 脉冲宽度为4 μs的
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(T/R) 1
假 负 载
1 2
典型的L波段相控阵发射/接收模块
36
2. 在全固态化高可靠性雷达中的应用
＋ 33.5 电平 增益(损耗) － 0.7 dB 65 射频 输入 转换 开关 66 转换 开关 ＋ 19.2 dB － 19.2 dB 1 1:8 (8) 组 合 器
…
＋ 32.8
＋ 52.0
雷达原理
2
Tr 大功率射 频振荡器 至天线
Tr 定时信号 脉冲调制器
Tr
电 源
3
相位全相参信号（动目标检测-杂波抑制）
高稳频（动目标检测-杂波抑制）
复杂信号波形（测距精度与测速精度矛盾 -LFM-MF成像） 宽带捷变频（抗干扰） 全固态有源相控阵（多功能）
4
输出信号功率(至馈线)
阴极脉冲调制器 调制阳极脉冲调制器 栅极脉冲调制器
E R1 C
充电元件 V1
储能电容
电感
V3
V2 磁控管
刚性开关管
L
二极管 C
0
－ Eg
刚性开关阴极调制器的典型线路
44
E
R1
C V3 V1 V2
无
入：-Eg使V1止
L C0
+E经R1、L对C充电至 UCmax≈+E
来
：使V1通，“K”闭合 C经V1向V2放电，产生
30
31
1 1 2
A
输入
1: n1
2
n1:1
1: n2
3 P＝n2A
n1
…
n2
…
(a)
(a) 空间合成方式
1 1 2 A
输入
1: n1
2
n1:1
1: n2
3
n2:1 P＝n2A—损耗
n1
(b) 集中合成输出结构
32
…
n2
…
(b )
砷化镓(GaAs)基片 线性放大器 低噪声放大器 饱和放大器 有源开关
高可靠性 体积小 重量轻 机动性好
L波段高可靠性全固态化发射机
37
3. 在连续波体制对空监视雷达系统中的应用
工作频率为217 MHz
2592× 320 W 320 W× 144 144 个发射模块 … 320 W× 144 144 个发射模块 …
总平均功率为830 kW
合成的有效辐射功率高达98 dBW 发射机的效率为52.6 %（电子管26.4%） 平均无故障间隔时间已超过100000h 整个发射系统的可靠性为0.9998
雷达要求对所跟踪的目标进行多普勒测速, 所以必须用主振放大式发射机, 其
主振器(固体微波源)的输出功率为20 mW、 脉冲宽度为4μ s的射频脉冲。
25
固体微波源的输出功率=20mW 输出脉冲功率为=2.5 MW 带宽为1%？ 精密跟踪雷达
2.5 106 G 10lg 81dB 3 20 10
特性：
τ
w s
T
T
很小 很大
脉冲孔度比
T
脉冲调制器-用于脉冲工作方式雷达发射机 -提供大功率视频调制脉冲
充电元件 储能元件 (电容器或 人工线)
电源 部分
调制开关 (刚性的或 软性的)
耦合元件 (脉冲变压器)
射 频 发生器
K → “1”充电储能 K→“2”放电、放能
储能元件与振荡器“并联”， 限制器兼作充电限流元件。
1.8 kW 6 个模块 … 18 路输出
1.8 kW 6 个模块
高效率 低损耗 高可靠性 低电压（28V-18*50KW） 体积小 重量轻 维护方便
末前级激励 2× 3 20 W 功率
激励级 3 20 W 功率
38
39
任务： 在
控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。
周期性 脉冲工作比
34
1. 2. 3.
成本低 高可靠性 一致性好
4. 5. 6.
成品率高 尺寸小 重量轻
35
1. 在相控阵雷达中的应用
功率放大器 1 5
射频综合网络
射频 信号
预放大器 7 移相器 T/R开关
2
环行器
硅双极晶体管
3 6 4 低噪声 放大器 限幅器 T/R开关
至天线
移相器
(T/R) 2 控 制 信 号 移相 逻辑 T/R 逻辑
du/dt=I0/C线性变化, 此速率取决于接通管和截尾管的电流I与脉
冲宽度的大小无关, 故适合于宽脉冲和高工作比。 ③ 浮动板调制器形成的脉冲具有比较平坦的平顶, 不存在 顶峰, 因为O型管接通时直接跨在电子注电源的两端, 并且接通 管处在饱和开关状态, 只有很小的管压降, 其栅极激励电压的变 化对O型管的电子注电流只有二阶的影响。
＋ 32.8
＋ 69.8
＋ 68.5(dBmW)
＋ 19 dB 150 W
－ 0.93 dB
前置预放大器 功率分配器
150 W 1:8 (1) 组 合 器
功率合成器
8:1 (8) 组 合 器
…
150 W 2
…
8:1 (1) 8 kW射频输出 组 合 器 至监控器
150 W 64
前置预放大器 至控制器面板
直流运用结构
21
22
1) 行波管-行波管式放大链
少级数 高增益 结构较为简单 输出功率低 效率较
机载雷达 轻型雷达
2) 行波管-速调管式放大链
输出功率高 增益效率高 频带较窄 设备笨重
首级高增益 次级低增益 次级高效率 次级高功率 宽频带 体积小 重量轻
0 预调脉冲
Tr
t
(a)
显示器
接收机
0 调制脉冲 0
(b)
t t
天线控 制系统
(c) 射频脉冲 0 (d) t
10
触发脉冲 fr＝F/ n
分频器 ÷n F 基准频率 振 荡 器 F 倍频器 ×M MF 上变频 混频器 NiF 控 制 器
触发脉冲
调制器
多 级 放大链
发射信号至天线
发射信号频率 相参振荡
天线控 制系统
14
15
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
体积小 重量轻 工作电压低 相位稳定性好 相位特性线性度好 成本低 对负载失配容限大
1. 单级增益较低 2. 要求级数多 3. 频带窄
16
1. 宽频带 2. 大功率
17
1. 2. 3. 4. 5. 6.
高增益 大功率 多注宽带宽 高效率 体积下 重量轻
流较小, 主要是在脉冲前后沿期内给分布电容 C0提供充放电电
流, 因而调制管的 主要也就取决于分布电容 C0中的储 能和脉冲重复频率fr。其表达式为
1 Pa C0u 2 f r 2
式中, Pa为调制管的功率损耗; u为电子注电压; fr为脉冲重复频 率。
47
② 浮动板调制器形成的调制脉冲 , 其前沿和后沿按速率
1. 单注带宽窄
18
1. 宽频带 2. 大功率
1. 高增益 2. 大功率 1. 单注带宽窄
1. 宽频带 2. 大功率
19
1. 2. 3. 4. 5.
工作电压低 效率高 体积小 重量轻 成本低
1. 频率稳定度差 2. 不相参 3. 简单波形
20
1. 长寿命
3. 波形好 4. 效率高 5. 瞬时带宽宽 7. 结构简单 8. 体积小 9. 重量轻 1. 增益低 2. 动态范围小
一致性好 尺寸小 重量轻
电阻 电容 电感 二极管 传输线
33
发射功率放大器
发射端口 A A A
环行器
天线
T/R
1 2 3 4 5
T/R
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱT/R
低噪声接收放大器
接收端口 A A A 限幅器
T/R控制 控制数据输入 控制处理 偏置控制
高集成度 高可靠性 多功能
前沿触发 0 0 后沿触发 － 偏 压 ＋ 后沿触发 0 偏 压 与 激励电路 V2 R C0 V1 偏 压 与 激励电路 ＋ 浮动板 － E
－ Eg
结束：V1又止，C又由+Ea充电。
调制阳极脉冲调制器一般也要提供全部电子注电压 , 但由于调制阳极截获的电流 很小, 因而它主要在脉冲的起始和结束时给分布电容充电和放电提供较大的电流。
前沿触发 0 0 后沿触发 V1 偏 压 与 激励电路
V1是接通管，V2是截尾管 O型管 无脉冲时，V1和V2都截至，O型 管调制阳极和阴极负偏压，电子注 电流截止 有前沿脉冲时，V1导通，调制阳 极与阴极正偏，电子注不截止 后沿脉冲时，V2导通，V1截止， 调制阳极与阴极再次反偏，电子注 截止
K→“1”：电源以“细水长流”方式。如同水库平时储水； 以小功率，长时间储能在“储能元件”内； K→“2”；以大功率，短时间放能到负载（磁控管）“振 荡器”；
以“长时间”换取大功 率，所得增益为S。
储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）；
限制器：限流电阻、扼流圈； 调制开关：电子管、 闸流管、 磁开关、可控硅
地面雷达
3) 行波管-前向波管放大链
机动雷达 相控阵雷达 机载雷达
23
1000MHz以下（VHF、UHF）-真空（微波）三、四极管
在1000 MHz以上（UHF、L、S、C、X）-磁控管、 大功率
速调管、行波管以及前向波管等。
S波段（C、X波段）-固态放大器
24
某精密跟踪雷达用的发射机, 工作在C波段, 要求输出脉冲功率为2.5 MW, 1 dB带宽为1%, 射频脉冲宽度为0.8μ s(前沿宽度不大于0.1~0.5μ s, 后沿宽度 不大于0.15~0.2μ s), 脉冲重复频率可在600~800 Hz的范围内以三种不同的 值跳变。