雷达发射机

第2章 雷达发射机 单级振荡式发射机与主振放大式发射机相比，最大的优点 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。
触发脉冲
0 预调脉冲
Tr
t

(a)
0 调制脉冲 0
(b)
t t
(c) 射频脉冲 0 (d) t
图 2.8 单级振荡式发射机各级波形
第2章 雷达发射机
2.3.2
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。 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
第2章 雷达发射机
2.2 雷达发射机的主要质量指标
1. 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, 1000 MHz以上则有多腔磁控管、 大功率速调管、行波管以及前 向波管等。
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。
第2章 雷达发射机
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。
第2章 雷达 发射机 10 000
1000
平 均 功 率 /kW
4 100 4 PF 2 微波 管 边界
100
功 率 / MW
10 3 5 2
3 1
2
10
1.0
5
1 1 0.1 1 10 100 1000 频率 /GHz
0.1
6
0.01
0.1
1.0
10 频率 /GHz
100
(a )
螺线行波管
带宽( % )
Nk F
图 2.9 采用频率合成技术的主振放大式发射机
…
第2章 雷达发射机 4.
复杂波形发射机 波 形 产生器 主振放大 式发射机 收发 开关 天线 控制与 定时器 稳 频 振荡器
信 号 处理器 输出
接收机
图 2.10 能产生复杂波形的主振放大式发射机
第2章 雷达发射机
2.3.3 射频放大链的性能与组成
第2章 雷达发射机
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
注意改善输出级的效率。
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4. 信号形式(调制形式)
表 2.1 雷达的常用信号形式
第2章 雷达发射机

Tr t (a ) t

Tr t
t
0
＋ ＋＋
－
(b )
＋
＋＋＋
－
＋
＋ ＋＋
－
＋
t
t (c)
图 2.4 三种典型雷达信号和调制波形
第2章 雷达发射机 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。
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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 相参振荡电压 F 谐 波 产生器 N1F N2F N3F 控 制 器 NiF fC＝MF 调制器 多 级 放大链 发射信号至天线 f0＝ (Ni＋M)F
稳定本振电压 fL＝NiF
(b )
100 耦合腔行波管 10 速调管 1 0.1 1 10
行波速调管 速调管
100 1000 峰值功率 /kW
10 000
图 2.3 微波发射管功率与带宽能力现状
(c)
第2章 雷达发射机 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
图 2.6 实际发射信号的频谱
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第2章 雷达发射机
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
电源、控制、 保护电路 (d) 预调器 (a) 定时器 (b) 发射机 调制器 (c) 振荡器 天线 天线 开关
显示器
接收机
天线控 制系统
图 2.7 单级振荡式发射机组成方框图
第2章 雷达发射机
信号参数的不稳定：规律性、随机性
第2章 雷达发射机
相 对 振 幅
1 Tr
sin f f
f0 －
1
f0
f0 ＋
1
图 2.5 矩形射频脉冲列的理想频谱
第2章 雷达发射机
0 －20
信号的 第一谱线
/(dB/Hz)
－40 －60 －80 － 1 00 0 1 2 fm / kHz 3 4 分布型寄生输出 离 散 型 寄生输出
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。
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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
图 2.1 单级振荡式发射机
第2章 雷达发射机
主控振荡器 固 体 微波源 射频放大链 中间射频 功率放大器 输出射频 功率放大器 至天线
脉冲 调制器
脉冲 调制器
脉冲 调制器
定时器
电 源
触发脉冲
图 2.2 主振放大式发射机
Pav Pt

Tr
Ptf r
式中的 f r=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