雷达发射机基础知识概述(完美版)
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其不致浪费功率，并在脉冲之间的接收期间不产生噪声。
采用脉冲方式工作基本上是因为，当用户说话时很难听到别的声音（会议中并不是每一 个人都了解这一点）。在雷达系统中，如果发射机连续处于导通状态，则发射机连续发射的信 号对试图接收来自远距离目标微弱回波的接收机的干扰是一个难以解决的问题。连续波雷达 用分立的发射和接收天线隔离收、发信号。当天线不能分开足够的距离以使发射机至接收机 的泄漏低于接收机的噪声电平时（例如两个天线不得不装在同一个车辆上），可采用馈通消除
孔的盘（如图4.3所示）,当它旋转时就交替地给空腔加上感性或容性的负载，以升高或降低 频率。当盘旋转一周时，频率在整个带宽内来回变化的次数等于沿围绕阳极的腔体的数目， 所以能够实现快速调谐。调谐盘用轴承支撑在真空中（最初是为旋转阳极X射线管研制的）,
并通过磁耦合到外部的轴上。如转速为1800r/min，管子有10个腔体，则可在带宽内每秒调
（Feedthrough nulling）技术，即在接收机输入端用负反馈抵消发射载波的方法，减小发射泄 漏信号对接收机的影响。由于载波附近存在载有目标多普勒信息的信号，反馈回路的选择性 要求较高以便仅仅消除载波。因此，对连续波雷达灵敏度的基本限制是，对泄漏到接收机的 发射机噪声边带（由发射不稳定引起）设置了一个极限，低于该极限的小动目标信号不能被 发现；连续波雷达的最大探测能力往往受此因素限制。
迫使射频管开发超出（或无意地超过）当前技术水平面临的风险，特别是当期望达到的 功率超过单管的能力时，使用多个射频发射管进行功率合成的想法变得十分有吸引力。这原 来是一种将在后面（4.5节）讨论的十分实用的方法。 因为单个固态射频器件与单个真空管相 比，只能承受很小的功率，所以，能功率合成、易实现、可靠性高是固态发射机实用化的原 因。无疑，将一些射频管组合以获得需要的大功率电平，增加了发射机的复杂程度，但另一 方面，组合大量射频器件（在固态发射机中常这样做）会带来一些如第5章中所讨论的故障
对消。很了不起的是，磁控管对MTI工作居然有足够的稳定性，如果考虑到脉间自激磁控管
的频率变化必须小于0.00002%。在每个脉冲磁控管开始振荡时，起始射频相位是任意的，所
以必须使用锁相相参振荡器 ⑷或等效器件（测量发射相位，在接收信号处理时校正）。高压电
源（HVPS）和脉冲调制器必须为磁控管提供非常稳定（可重复）的脉冲，保证不影响MTI
纯连续波雷达用多普勒频偏发现运动目标，但得不到距离信息。一般解决这个问题的方
一段充有低击穿电压气体的传输线，它用发射的大功率信号使充气的收发“管”启辉，将发
射信号引向天线。收发管在发射脉冲后快速恢复（消电离），便允许将天线来的信号导向接收
机。用图中的限幅器来防止发射期间通过收发管的泄漏功率损坏接收机；限幅器也用于防止 接收邻近雷达发射信号，这些信号强度不足以使收发管启辉，但大到足够损坏接收机。
稳频磁控管
最普通的稳频磁控管是同轴磁控管，用一个高Q的环形腔和内圆筒中的阳极翼片紧密耦
合，如图4.4所示。在较高的频率（X波段以上），将阴阳极反过来的反同轴磁控管更适用（如
图4.5所示），因为这时腔体非常小，无法按正常的结构摆放阴极和阳极。
以上技术[5][7][8]可使频推和频牵（在本节后面定义）稳定度提高3〜10倍。这在射频率时（X和K波段）特另U重要，因为这时频推和频牵的影响与典型的脉宽所占的带宽相比更显著；这 时的高Q谐振腔的尺寸不会太大， 稳频是最现实的办法。 其MTI性能胜过普通磁控管， 但这种优点不一定能实现， 很低。在不同类型的稳频磁控管中，这些特性差异很大。
（4）需要脉间相参以进行二次跨周期杂波对消。注入锁相已被试用，但它需要较大的功 率以至没有吸引力。同样，对磁控管的功率输出进行合成也并不诱人；
（5）要求编码或成形脉冲，磁控管仅仅只有几个分贝的脉冲成形范围，而且频率推移效 应也使它得不到期望的好处；
（6）要求最低可能的杂散功率电平。磁控管不能提供很纯净的频谱，而是在比其信号带
无可争辩的结论是，“前端瓦特数才是算数的”。期望获得最佳的雷达工作性能多半意味 着天线尺寸和发射功率二者都被推到可以忍受的极限。
迫使发射机按其最大可获得功率设计往往导致研制时间、开发经费出现问题和其他风 险。这种情况在采用新型射频发射管时尤为突出，例如，AN/FPN—10L波段雷达研制计划
被迫中断，是由于供应商未能使磁控管在大占空系数范围内足够稳定；在使用内部真空腔而 不是外部真空腔的大功率速调管的第二只管子（备份管）的合同履行前，弹道导弹早期预警 系统（BMEWS）的研制也面临过同样的危险［1］。即使是“成功”的射频管开发工作也可能因 为打火率临界、冷却设计（导致可靠性问题）、过份的维护和后勤经费问题以及用户的不愉快 等因素而终止。
接收机灵敏度未在式（4.1）中出现，这是由于热噪声对接收机的灵敏度有明确的限制， 在这个简单距离方程中，默认接收机总是工作在最高的灵敏度状态。
平均发射功率仅仅是雷达距离方程中的一个因子。而且成本又很高，为何还要求如此之 高的功率？用减小功率但增加天线孔径或扫描时间的办法来补偿是否为较好的办法？回答是 天线孔径增加使成本增加得更快。这是因为天线的重量、结构的复杂程度、尺寸误差以及对
（4.1） 探测距离随功率的4次方根变化是因为，输出的发射功率密度与返回的目标回波能量密 度随其经过距离的平方而衰减。 用提高发射机功率的方法增大雷达作用距离需付出大的代价： 功率需要提高16倍才能使探测距离增加一倍。反之，降低距离要求可显著地减少系统成本。
功率孔径积是衡量雷达性能的基本参数。这个参数如此重要，以至于在第一阶段限制战 略武器条约中被专门提到，并作为限制反弹道导弹（ABM）雷达性能的基础。
发射机是脉冲雷达系统的一个组成部分
图4.1示出典型的脉冲雷达系统框图。在这些方框中，公共媒体一般只标注天线和显示 器，其余部分则成为 “幕后英雄” 。这些不被媒体看重的部分对雷达系统同等重要，而且从设
计角度而言也同样有趣。
图4.1典型雷达系统框图
发射机在雷达系统的成本、体积、重量、设计投入等方面占有非常大的比重，也是对系 统电源能量以及维护要求最多的部分。 它通常是竖在雷达设备间角落里的大机柜， 嗡嗡叫着， 身上挂着“高压危险”的牌子，所以人们都宁愿远离它。其内部结构奇特，更像一个酿酒厂， 而不是电脑或电视。本章试图解释雷达发射机为何如此，希望给读者展示一个不神秘的雷达 发射系统。
磁控管发射机在文献中有详细的描述[2]。它能很容易地提供高峰值功率，体积小，既简 单，又便宜。脉冲磁控管的变化范围从1in3,1kW峰值功率的信标磁控管到数兆瓦峰值功率 和数千瓦平均功率，制造过高达25kW的连续波磁控管，以用于工业加热。所有的商用航海 雷达都使用磁控管。
磁控管发射机广泛用于动目标显示（MTI）工作，在典型情况下可得到30〜40dB杂波
谐300次。若调制器的PRF不同步于调谐速率，则发射的频率将在脉间按某一规律变化，其 变化频率为PRF与调谐速率之差。快速改变调制器的PRF或马达转速，能得到不规则的（伪 随机）频率跳变。接收机本振的初始跟踪信息从一个与调谐盘装在同一轴上，通常为电容性 的内部转换器得到。
图4.3磁控管的旋转调谐
旋转调谐器的使用除高成本、大重量外，还带来一些弊病：由于旋转盘不易冷却，管子 的平均功率输出小于采用一般调谐的磁控管。不能保证精确的带边调谐。因为每个调谐周期 都覆盖了整个调谐范围，又不允许指定带宽以外的运用，调谐范围容限只能由带宽承担。用 于MTI（此时调谐停止）时，稳定度逊于其他的调节方式。
图4.5反同轴磁控管：（a）简化的截面图;
（b）简化的结构示意图
常见问题
磁控管使用时的传统问题仍然存在，但人们对它们已有了更好的理解，并能加以控制。 最常见的问题如下。
软化以及可靠性高的优点。
为何采用脉冲方式
如果同广播电台那样，只用连续波发射方式可以大大简化雷达发射机并降低成本。产生 大功率射频脉冲导致非常高的工作电压（直流和射频）问题、能量存储问题、大功率开关器 件问题。有些射频器件如C类放大器（真空管或固态器件）是自脉动（Self-pulsing）工作方
式，仅在射频驱动时吸收电流，但是大多数微波管需要采用不同类型的调制器（4.8节），使
当系统的设计是基于存在远距离人为干扰（Standoff jammer）（而非仅仅存在热噪声）的
距离覆盖要求时，也会导致同样的结果。
对探测携带自卫干扰机的目标，距离方程变为
R?戈（R汇A「）/（Pj汇Aj）（4.2）
式中，Pr和Ar为雷达的发射功率与孔径；Pj和Aj为干扰机的功率及孔径。 结论与前述十分相 似：功率与天线孔径依然是决定性因子，均衡的系统设计再次引出大的发射机功率。
宽宽得多的带宽内产生相当可观的电磁干扰（EMI）（同轴线磁控管稍好一些）；
磁控管特性
在磁控管适用的场合，其工作特性与早期比较有相当大的改善。
调谐器
大功率磁控管的机械调谐范围一般为频率的5%〜10%，在某些情况下可达25%。
旋转调谐
在1960年左右研制出旋转调谐（自旋调谐）的磁控管[5][6]。阳极腔体上悬挂了一个带槽
图46重入式正交场放大器的漂移区和控制电极实际上直流工作方式很少使用23这是因为需要一个大得多的电容器组以限制电压跌落与在恒流模式使用开关管相反并且需要消弧电路防止直流工作的正交场放大管起弧的影响参见49节消弧电路使工作中断数秒钟而不只是中断单个脉冲的时间它并不能避免管子起弧
第
T. A. Weil
4.1引言
底座的要求都随着天线孔径的增加而迅速增加。公式中另一个因子一一扫描时间由一些确定 系统工作的要求决定。 例如，每4s观测一次lOOmile内的所有飞机，以便及时发现目标航线 的改变；所以扫描时间一般是不可变的（这些也许可以解释为什么要讨论雷达的“功率孔径 积”，而不是它的“功率孔径扫描时间积”）。
在雷达系统中使用一部巨大、昂贵的天线配接小功率、便宜的发射机显然是不合情理的， 反之亦然。因为将弱小的部分加倍，可使巨大的部分减小一半，从而显著减小系统成本。因 此，系统总成本最小化要求合理地平衡这两个子系统的成本。其结果是对任何复杂的雷达系 统，系统设计师总是要求大的发射机功率。
性能。由环境震动引起的磁控管频率颤噪调制Leabharlann Baidu一定条件下是一个限制因素。
自动频率控制（AFC）电路一般在磁控管受环境温度变化和自加热引起频率慢漂移时，
用于保持接收机调谐到发射机。在调谐机构精度限制范围内，自动频率控制可用于磁控管， 能够使它保持在一个设定的频率上工作。
局限性
尽管它们具有多种能力，磁控管不适用于以下几种情况。
（1）需要对频率进行精确控制，而要求的精度在考虑到齿轮间隙、热漂移、频推和频牵
等因素后，超过磁控管调谐所能达到的程度；
（2）需要精确的频率跳变，或在脉间或脉组内的频率跳变；
（3） 需要极高的频率稳定度。磁控管的稳定性不适于输出宽脉冲（如100Ms）,起始抖动
又限制它们在极窄脉冲中的应用（如0.1 4s）,这个弱点在大功率时和低频段尤为突出；
铁氧体收发开关（如图4.2（b）所示）使用铁氧体环流器 ⑶替代收发管，把发射功率送 到天线并将天线接收到的信号传到接收机。但是，对这种器件发射期间由天线电压驻波比
（VSWR）导致的反射功率亦直接送入接收机，故仍然需要收发管和限幅器，以便于在发射 期间保护接收机。
无论是哪种情况，在脉冲雷达系统中用收发开关达到收发共用一副天线的目的。
为何如此大的功率
发射机体积大，重量重，成本高、消耗功率大，原因是它需产生大功率射频输出，而这 种要求来自雷达系统设计的综合考虑。
搜索雷达作用距离的4次方与平均射频功率、天线孔径面积（确定天线增益） 、扫描需 要覆盖立体角的时间（限制了每个方向上收集信号及为提高信噪比而积累信号的时间长短） 成正比，即
4.2
历史上，第二次世界大战期间磁控管的发明使脉冲雷达得以实用，早期的雷达系统确实
是围绕着磁控管所能实现的功能来制造的。例如5J26,用于搜索雷达超过40年。它工作于L
波段，在1250〜1350 MHz范围内可机械调谐。当脉冲宽度为1七，重复频率每秒1000个脉
冲（pps）,或2」s, 500pps时，其典型峰值功率为500kW。无论何种情况，占空比均为0.001, 并提供500W平均射频功率。其40%的效率是磁控管的典型值。1〜2七的脉冲宽度提供150〜300 m的距离分辨力，对磁控管也很“方便”，它简单地振荡于其机械空腔的谐振频率上，但 与宽脉冲宽度的窄信号带宽相比，易于出现不可接受的频率稳定性问题。
采用脉冲方式工作基本上是因为，当用户说话时很难听到别的声音（会议中并不是每一 个人都了解这一点）。在雷达系统中，如果发射机连续处于导通状态，则发射机连续发射的信 号对试图接收来自远距离目标微弱回波的接收机的干扰是一个难以解决的问题。连续波雷达 用分立的发射和接收天线隔离收、发信号。当天线不能分开足够的距离以使发射机至接收机 的泄漏低于接收机的噪声电平时（例如两个天线不得不装在同一个车辆上），可采用馈通消除
孔的盘（如图4.3所示）,当它旋转时就交替地给空腔加上感性或容性的负载，以升高或降低 频率。当盘旋转一周时，频率在整个带宽内来回变化的次数等于沿围绕阳极的腔体的数目， 所以能够实现快速调谐。调谐盘用轴承支撑在真空中（最初是为旋转阳极X射线管研制的）,
并通过磁耦合到外部的轴上。如转速为1800r/min，管子有10个腔体，则可在带宽内每秒调
（Feedthrough nulling）技术，即在接收机输入端用负反馈抵消发射载波的方法，减小发射泄 漏信号对接收机的影响。由于载波附近存在载有目标多普勒信息的信号，反馈回路的选择性 要求较高以便仅仅消除载波。因此，对连续波雷达灵敏度的基本限制是，对泄漏到接收机的 发射机噪声边带（由发射不稳定引起）设置了一个极限，低于该极限的小动目标信号不能被 发现；连续波雷达的最大探测能力往往受此因素限制。
迫使射频管开发超出（或无意地超过）当前技术水平面临的风险，特别是当期望达到的 功率超过单管的能力时，使用多个射频发射管进行功率合成的想法变得十分有吸引力。这原 来是一种将在后面（4.5节）讨论的十分实用的方法。 因为单个固态射频器件与单个真空管相 比，只能承受很小的功率，所以，能功率合成、易实现、可靠性高是固态发射机实用化的原 因。无疑，将一些射频管组合以获得需要的大功率电平，增加了发射机的复杂程度，但另一 方面，组合大量射频器件（在固态发射机中常这样做）会带来一些如第5章中所讨论的故障
对消。很了不起的是，磁控管对MTI工作居然有足够的稳定性，如果考虑到脉间自激磁控管
的频率变化必须小于0.00002%。在每个脉冲磁控管开始振荡时，起始射频相位是任意的，所
以必须使用锁相相参振荡器 ⑷或等效器件（测量发射相位，在接收信号处理时校正）。高压电
源（HVPS）和脉冲调制器必须为磁控管提供非常稳定（可重复）的脉冲，保证不影响MTI
纯连续波雷达用多普勒频偏发现运动目标，但得不到距离信息。一般解决这个问题的方
一段充有低击穿电压气体的传输线，它用发射的大功率信号使充气的收发“管”启辉，将发
射信号引向天线。收发管在发射脉冲后快速恢复（消电离），便允许将天线来的信号导向接收
机。用图中的限幅器来防止发射期间通过收发管的泄漏功率损坏接收机；限幅器也用于防止 接收邻近雷达发射信号，这些信号强度不足以使收发管启辉，但大到足够损坏接收机。
稳频磁控管
最普通的稳频磁控管是同轴磁控管，用一个高Q的环形腔和内圆筒中的阳极翼片紧密耦
合，如图4.4所示。在较高的频率（X波段以上），将阴阳极反过来的反同轴磁控管更适用（如
图4.5所示），因为这时腔体非常小，无法按正常的结构摆放阴极和阳极。
以上技术[5][7][8]可使频推和频牵（在本节后面定义）稳定度提高3〜10倍。这在射频率时（X和K波段）特另U重要，因为这时频推和频牵的影响与典型的脉宽所占的带宽相比更显著；这 时的高Q谐振腔的尺寸不会太大， 稳频是最现实的办法。 其MTI性能胜过普通磁控管， 但这种优点不一定能实现， 很低。在不同类型的稳频磁控管中，这些特性差异很大。
（4）需要脉间相参以进行二次跨周期杂波对消。注入锁相已被试用，但它需要较大的功 率以至没有吸引力。同样，对磁控管的功率输出进行合成也并不诱人；
（5）要求编码或成形脉冲，磁控管仅仅只有几个分贝的脉冲成形范围，而且频率推移效 应也使它得不到期望的好处；
（6）要求最低可能的杂散功率电平。磁控管不能提供很纯净的频谱，而是在比其信号带
无可争辩的结论是，“前端瓦特数才是算数的”。期望获得最佳的雷达工作性能多半意味 着天线尺寸和发射功率二者都被推到可以忍受的极限。
迫使发射机按其最大可获得功率设计往往导致研制时间、开发经费出现问题和其他风 险。这种情况在采用新型射频发射管时尤为突出，例如，AN/FPN—10L波段雷达研制计划
被迫中断，是由于供应商未能使磁控管在大占空系数范围内足够稳定；在使用内部真空腔而 不是外部真空腔的大功率速调管的第二只管子（备份管）的合同履行前，弹道导弹早期预警 系统（BMEWS）的研制也面临过同样的危险［1］。即使是“成功”的射频管开发工作也可能因 为打火率临界、冷却设计（导致可靠性问题）、过份的维护和后勤经费问题以及用户的不愉快 等因素而终止。
接收机灵敏度未在式（4.1）中出现，这是由于热噪声对接收机的灵敏度有明确的限制， 在这个简单距离方程中，默认接收机总是工作在最高的灵敏度状态。
平均发射功率仅仅是雷达距离方程中的一个因子。而且成本又很高，为何还要求如此之 高的功率？用减小功率但增加天线孔径或扫描时间的办法来补偿是否为较好的办法？回答是 天线孔径增加使成本增加得更快。这是因为天线的重量、结构的复杂程度、尺寸误差以及对
（4.1） 探测距离随功率的4次方根变化是因为，输出的发射功率密度与返回的目标回波能量密 度随其经过距离的平方而衰减。 用提高发射机功率的方法增大雷达作用距离需付出大的代价： 功率需要提高16倍才能使探测距离增加一倍。反之，降低距离要求可显著地减少系统成本。
功率孔径积是衡量雷达性能的基本参数。这个参数如此重要，以至于在第一阶段限制战 略武器条约中被专门提到，并作为限制反弹道导弹（ABM）雷达性能的基础。
发射机是脉冲雷达系统的一个组成部分
图4.1示出典型的脉冲雷达系统框图。在这些方框中，公共媒体一般只标注天线和显示 器，其余部分则成为 “幕后英雄” 。这些不被媒体看重的部分对雷达系统同等重要，而且从设
计角度而言也同样有趣。
图4.1典型雷达系统框图
发射机在雷达系统的成本、体积、重量、设计投入等方面占有非常大的比重，也是对系 统电源能量以及维护要求最多的部分。 它通常是竖在雷达设备间角落里的大机柜， 嗡嗡叫着， 身上挂着“高压危险”的牌子，所以人们都宁愿远离它。其内部结构奇特，更像一个酿酒厂， 而不是电脑或电视。本章试图解释雷达发射机为何如此，希望给读者展示一个不神秘的雷达 发射系统。
磁控管发射机在文献中有详细的描述[2]。它能很容易地提供高峰值功率，体积小，既简 单，又便宜。脉冲磁控管的变化范围从1in3,1kW峰值功率的信标磁控管到数兆瓦峰值功率 和数千瓦平均功率，制造过高达25kW的连续波磁控管，以用于工业加热。所有的商用航海 雷达都使用磁控管。
磁控管发射机广泛用于动目标显示（MTI）工作，在典型情况下可得到30〜40dB杂波
谐300次。若调制器的PRF不同步于调谐速率，则发射的频率将在脉间按某一规律变化，其 变化频率为PRF与调谐速率之差。快速改变调制器的PRF或马达转速，能得到不规则的（伪 随机）频率跳变。接收机本振的初始跟踪信息从一个与调谐盘装在同一轴上，通常为电容性 的内部转换器得到。
图4.3磁控管的旋转调谐
旋转调谐器的使用除高成本、大重量外，还带来一些弊病：由于旋转盘不易冷却，管子 的平均功率输出小于采用一般调谐的磁控管。不能保证精确的带边调谐。因为每个调谐周期 都覆盖了整个调谐范围，又不允许指定带宽以外的运用，调谐范围容限只能由带宽承担。用 于MTI（此时调谐停止）时，稳定度逊于其他的调节方式。
图4.5反同轴磁控管：（a）简化的截面图;
（b）简化的结构示意图
常见问题
磁控管使用时的传统问题仍然存在，但人们对它们已有了更好的理解，并能加以控制。 最常见的问题如下。
软化以及可靠性高的优点。
为何采用脉冲方式
如果同广播电台那样，只用连续波发射方式可以大大简化雷达发射机并降低成本。产生 大功率射频脉冲导致非常高的工作电压（直流和射频）问题、能量存储问题、大功率开关器 件问题。有些射频器件如C类放大器（真空管或固态器件）是自脉动（Self-pulsing）工作方
式，仅在射频驱动时吸收电流，但是大多数微波管需要采用不同类型的调制器（4.8节），使
当系统的设计是基于存在远距离人为干扰（Standoff jammer）（而非仅仅存在热噪声）的
距离覆盖要求时，也会导致同样的结果。
对探测携带自卫干扰机的目标，距离方程变为
R?戈（R汇A「）/（Pj汇Aj）（4.2）
式中，Pr和Ar为雷达的发射功率与孔径；Pj和Aj为干扰机的功率及孔径。 结论与前述十分相 似：功率与天线孔径依然是决定性因子，均衡的系统设计再次引出大的发射机功率。
宽宽得多的带宽内产生相当可观的电磁干扰（EMI）（同轴线磁控管稍好一些）；
磁控管特性
在磁控管适用的场合，其工作特性与早期比较有相当大的改善。
调谐器
大功率磁控管的机械调谐范围一般为频率的5%〜10%，在某些情况下可达25%。
旋转调谐
在1960年左右研制出旋转调谐（自旋调谐）的磁控管[5][6]。阳极腔体上悬挂了一个带槽
图46重入式正交场放大器的漂移区和控制电极实际上直流工作方式很少使用23这是因为需要一个大得多的电容器组以限制电压跌落与在恒流模式使用开关管相反并且需要消弧电路防止直流工作的正交场放大管起弧的影响参见49节消弧电路使工作中断数秒钟而不只是中断单个脉冲的时间它并不能避免管子起弧
第
T. A. Weil
4.1引言
底座的要求都随着天线孔径的增加而迅速增加。公式中另一个因子一一扫描时间由一些确定 系统工作的要求决定。 例如，每4s观测一次lOOmile内的所有飞机，以便及时发现目标航线 的改变；所以扫描时间一般是不可变的（这些也许可以解释为什么要讨论雷达的“功率孔径 积”，而不是它的“功率孔径扫描时间积”）。
在雷达系统中使用一部巨大、昂贵的天线配接小功率、便宜的发射机显然是不合情理的， 反之亦然。因为将弱小的部分加倍，可使巨大的部分减小一半，从而显著减小系统成本。因 此，系统总成本最小化要求合理地平衡这两个子系统的成本。其结果是对任何复杂的雷达系 统，系统设计师总是要求大的发射机功率。
性能。由环境震动引起的磁控管频率颤噪调制Leabharlann Baidu一定条件下是一个限制因素。
自动频率控制（AFC）电路一般在磁控管受环境温度变化和自加热引起频率慢漂移时，
用于保持接收机调谐到发射机。在调谐机构精度限制范围内，自动频率控制可用于磁控管， 能够使它保持在一个设定的频率上工作。
局限性
尽管它们具有多种能力，磁控管不适用于以下几种情况。
（1）需要对频率进行精确控制，而要求的精度在考虑到齿轮间隙、热漂移、频推和频牵
等因素后，超过磁控管调谐所能达到的程度；
（2）需要精确的频率跳变，或在脉间或脉组内的频率跳变；
（3） 需要极高的频率稳定度。磁控管的稳定性不适于输出宽脉冲（如100Ms）,起始抖动
又限制它们在极窄脉冲中的应用（如0.1 4s）,这个弱点在大功率时和低频段尤为突出；
铁氧体收发开关（如图4.2（b）所示）使用铁氧体环流器 ⑶替代收发管，把发射功率送 到天线并将天线接收到的信号传到接收机。但是，对这种器件发射期间由天线电压驻波比
（VSWR）导致的反射功率亦直接送入接收机，故仍然需要收发管和限幅器，以便于在发射 期间保护接收机。
无论是哪种情况，在脉冲雷达系统中用收发开关达到收发共用一副天线的目的。
为何如此大的功率
发射机体积大，重量重，成本高、消耗功率大，原因是它需产生大功率射频输出，而这 种要求来自雷达系统设计的综合考虑。
搜索雷达作用距离的4次方与平均射频功率、天线孔径面积（确定天线增益） 、扫描需 要覆盖立体角的时间（限制了每个方向上收集信号及为提高信噪比而积累信号的时间长短） 成正比，即
4.2
历史上，第二次世界大战期间磁控管的发明使脉冲雷达得以实用，早期的雷达系统确实
是围绕着磁控管所能实现的功能来制造的。例如5J26,用于搜索雷达超过40年。它工作于L
波段，在1250〜1350 MHz范围内可机械调谐。当脉冲宽度为1七，重复频率每秒1000个脉
冲（pps）,或2」s, 500pps时，其典型峰值功率为500kW。无论何种情况，占空比均为0.001, 并提供500W平均射频功率。其40%的效率是磁控管的典型值。1〜2七的脉冲宽度提供150〜300 m的距离分辨力，对磁控管也很“方便”，它简单地振荡于其机械空腔的谐振频率上，但 与宽脉冲宽度的窄信号带宽相比，易于出现不可接受的频率稳定性问题。