14-固态雷达发射机技术1[1]
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美国人在二十世纪五十年代末到六十年代就开始了大量固态发 射机研制工作，到七十年代至八十年代初有一系列固态发射机去替 换原有电子管发射机，如AN/SPS-40,AN/SPS-49,AN/FPS-50等。
我们所七十年代初开始固态发射机研制课题114，后来研制产 品1461，这是我国首台全固态雷达发射机。
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4）宽带线性晶体管功率放大器的设计：要选甲类工作，用CW管子，MOSFET
5）宽带丙类功率放大器设计： 目前还没有完整描述此类放大器的微波软件， 设计比小信号复杂，设计首先满足输出功率、集电极效率的要求，输出 功率与增益有矛盾，大信号S参数功放设计，只对放大器稳定性、增益及 平坦度有效，S参数对大信号放大器设计的两个重要参数饱和输出功率及 集电极效率没有反映，大信号要用负载特性法确定输出功率、效率、功 率增益、稳定性之间关系，测试费时且复杂。应用大信号晶体管的一级 近似输出等效电路带宽设计：
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8)1/4波长多阶梯阻抗变换器匹配法：
9）短阶梯阻抗变换器匹配法 10）低通型变阻滤波器匹配法
用的最多的是变阻滤波器匹配法，现在有许多种不同版本微波软件 可直接进行设计。
（3）微波功率晶体管S参数表征法 微波功率晶体管特性的描述，常用表示方法：输入、输出阻抗（或
测试架阻抗），两者共轭关系。 另一种表述法：S参数即散射参数法[S11 S12 S21 S22] 其物理意义：输入驻波比，正向传输系数，反向传输系数，输出驻
波比
8
微波晶体管功率放大器的阻抗匹配设计法和S参数设计法是从各个不 同方面来描述放大器设计过程。
阻抗匹配： 前提电路稳定工作，原理上输入、输出电路共轭匹配， 放大器输出功率最大。发挥晶体管最大潜力，所需数据少， 不能预测稳定性，没明确Gp，Pout表达式。
S参数法： 从电路稳定性出发，得出放大器的插入功率增益和输出功 率，满足集电极（漏极）效率，输入共轭匹配，输出由
碰撞雪崩渡越时间二极管
固态发射机设计师要正确选择设计功率放大器用的微波功率晶体管。
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(2)固态放大器电路的设计
放大电路设计
输入、输出匹配电路设计
设计方法： 1）串联阻抗匹配法：串接一电抗元件达到共轭匹配（并联导纳） 2）1/4波长线+电抗调配线： Zo R1R2
3）1/8波长线匹配法：1/8波长,选择特性阻抗
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Ⅱ.固态发射技术基础
（1）微波功率晶体管
Si双极晶体管： 频率：几兆赫到4GHz—短波，VHF,UHF(P波 段)，L波段，S波段
增益：十几—（6～7）dB
MOSFET LDMOS： 同上
GaAsFET
频率： 4GHz-40GHz
增益： 8-4dB
固态毫米波器件IMPATT，GUNN
IMPATT：Impact Avalanch Transit Diode
Zo1
RL2
X
2 L
实数+1/4λg线
4）不定长度微带线直接匹配法：
X
2 L
1,
RL (R RL )
R2
X
2 L
R RL
5）T型或π型网络匹配法：微波低端，集中参数元件与分布元件相结合。
6）多级并联导纳匹配法：
y3 y2
y1
晶体管 输入端
7）渐变线（指数线）匹配法：指数线呈容抗，宜作输入匹配。
无线电的发明在一百多年前，1895年赫兹，马格尼， 波波夫发明了无线电通讯，这一百多年中无线电通讯、雷 达、导航等电子技术得到了飞速发展。
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（2） 14所高功率部已经历了50多年发展历程。今天的 高功率部有员工200多人，技术力量雄厚，研发水平 高。 主要发射技术包含：发射机总体，高频技术（振 荡器和放大器）研制，脉冲调制器，高压电源（现在 的低压大电流电源），特殊元件：高压变压器，脉冲 变压器，充电电感，仿真线及开关电源高频变压器等， 发射机结构、冷却技术等，还包括电站，油机电源， 低压通用电源。
4
（3）固态发射技术历程 固态发射机伴随着半导体三极管的发明而诞生，1947年
（1948）在美国Bell实验室发明了世界上第一只半导体锗晶体三极 管，五十年代Si三极管研制成功，固态器件应用更早，半导体二极 管，检波器，混频器在二次大战中广泛应用。
我国第一只半导体晶体三极管在1956年由东北人民大学（58年 改称吉林大学）研制成功，固态器件的应用获得了飞速发展，在中 视频电路、数字运算电路中发展尤其迅猛，出现了大规模，超大规 模集成电路。另一方面在高频电路中应用取得了突破性进展，固态 放大器替换原有电子管放大器，这就使固态发射技术应运而生。
固态发射技术简介
潘厚忠
1
固态发射技术讲座主要内容
• 概述
（1）发射技术特性 （2）14所发射技术实力 （3）固态发射技术简史
• 固态发射技术基础
（1）微波功率晶体管的选择
• 固态发射机实例
（1）国外雷达发射机简介 （2）我国全固态雷达发射机概况 （3）固态发射机小结
• 固态发射机未来动向
（2）固态放大器电路的设计方法
3）宽带晶体管放大器的设计：宽带含义大于30% a. 采用共基极电路
b.低频端用双调谐电路，3dB带宽为 2 倍。 c.多级放大器用参差调谐，两级参差增加 2 倍。
d.选择优质输入调谐电容，并尽可能紧接管子输入端并要求寄生电 感非常小，损耗小。
e.采用衰减频率特性有一定斜率的输入匹配网络。 f.采用内匹配晶体管。 g.选用甲类工作状态。
Pˆout ,c 决定。
（4）微波功率放大器设计准则：
1）晶体管放大器稳定性准则： K 1, S11 1, S22 1
绝对稳定
严格条件 K 1, S12S21 1 S11 2 , S12S21 1 S22 2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
这时可得出，放大器最大功率增益和线性功率输出。
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2）潜在不稳定晶体管放大器设计： 大多数微波晶体管放大器属此类， 即有条件稳定工作放大器，这时不 存在最大增益，选择合适功率增 益 ，从S参数计算出此功率增益下 的负载阻抗轨迹，即负载反射系数 平面上等增益圆，输入电路按共轭 匹配设计。
（3）微波功率晶体管S参数表征法
（4）微波功率放大器设计准则
• 全固态雷达发射机组成和特征
（1）全固态雷达发射机类型
集中式 分布式 行馈
（2）固态发射机功率合成技术
2
Ⅰ.概述
（1）发射技术
把低频50周或400周交流能量（少数直流电能—蓄 电池）转换成高频几十兆赫至几十千赫射频能量经馈线天 线系统向空中发射。
我们所七十年代初开始固态发射机研制课题114，后来研制产 品1461，这是我国首台全固态雷达发射机。
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4）宽带线性晶体管功率放大器的设计：要选甲类工作，用CW管子，MOSFET
5）宽带丙类功率放大器设计： 目前还没有完整描述此类放大器的微波软件， 设计比小信号复杂，设计首先满足输出功率、集电极效率的要求，输出 功率与增益有矛盾，大信号S参数功放设计，只对放大器稳定性、增益及 平坦度有效，S参数对大信号放大器设计的两个重要参数饱和输出功率及 集电极效率没有反映，大信号要用负载特性法确定输出功率、效率、功 率增益、稳定性之间关系，测试费时且复杂。应用大信号晶体管的一级 近似输出等效电路带宽设计：
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8)1/4波长多阶梯阻抗变换器匹配法：
9）短阶梯阻抗变换器匹配法 10）低通型变阻滤波器匹配法
用的最多的是变阻滤波器匹配法，现在有许多种不同版本微波软件 可直接进行设计。
（3）微波功率晶体管S参数表征法 微波功率晶体管特性的描述，常用表示方法：输入、输出阻抗（或
测试架阻抗），两者共轭关系。 另一种表述法：S参数即散射参数法[S11 S12 S21 S22] 其物理意义：输入驻波比，正向传输系数，反向传输系数，输出驻
波比
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微波晶体管功率放大器的阻抗匹配设计法和S参数设计法是从各个不 同方面来描述放大器设计过程。
阻抗匹配： 前提电路稳定工作，原理上输入、输出电路共轭匹配， 放大器输出功率最大。发挥晶体管最大潜力，所需数据少， 不能预测稳定性，没明确Gp，Pout表达式。
S参数法： 从电路稳定性出发，得出放大器的插入功率增益和输出功 率，满足集电极（漏极）效率，输入共轭匹配，输出由
碰撞雪崩渡越时间二极管
固态发射机设计师要正确选择设计功率放大器用的微波功率晶体管。
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(2)固态放大器电路的设计
放大电路设计
输入、输出匹配电路设计
设计方法： 1）串联阻抗匹配法：串接一电抗元件达到共轭匹配（并联导纳） 2）1/4波长线+电抗调配线： Zo R1R2
3）1/8波长线匹配法：1/8波长,选择特性阻抗
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Ⅱ.固态发射技术基础
（1）微波功率晶体管
Si双极晶体管： 频率：几兆赫到4GHz—短波，VHF,UHF(P波 段)，L波段，S波段
增益：十几—（6～7）dB
MOSFET LDMOS： 同上
GaAsFET
频率： 4GHz-40GHz
增益： 8-4dB
固态毫米波器件IMPATT，GUNN
IMPATT：Impact Avalanch Transit Diode
Zo1
RL2
X
2 L
实数+1/4λg线
4）不定长度微带线直接匹配法：
X
2 L
1,
RL (R RL )
R2
X
2 L
R RL
5）T型或π型网络匹配法：微波低端，集中参数元件与分布元件相结合。
6）多级并联导纳匹配法：
y3 y2
y1
晶体管 输入端
7）渐变线（指数线）匹配法：指数线呈容抗，宜作输入匹配。
无线电的发明在一百多年前，1895年赫兹，马格尼， 波波夫发明了无线电通讯，这一百多年中无线电通讯、雷 达、导航等电子技术得到了飞速发展。
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（2） 14所高功率部已经历了50多年发展历程。今天的 高功率部有员工200多人，技术力量雄厚，研发水平 高。 主要发射技术包含：发射机总体，高频技术（振 荡器和放大器）研制，脉冲调制器，高压电源（现在 的低压大电流电源），特殊元件：高压变压器，脉冲 变压器，充电电感，仿真线及开关电源高频变压器等， 发射机结构、冷却技术等，还包括电站，油机电源， 低压通用电源。
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（3）固态发射技术历程 固态发射机伴随着半导体三极管的发明而诞生，1947年
（1948）在美国Bell实验室发明了世界上第一只半导体锗晶体三极 管，五十年代Si三极管研制成功，固态器件应用更早，半导体二极 管，检波器，混频器在二次大战中广泛应用。
我国第一只半导体晶体三极管在1956年由东北人民大学（58年 改称吉林大学）研制成功，固态器件的应用获得了飞速发展，在中 视频电路、数字运算电路中发展尤其迅猛，出现了大规模，超大规 模集成电路。另一方面在高频电路中应用取得了突破性进展，固态 放大器替换原有电子管放大器，这就使固态发射技术应运而生。
固态发射技术简介
潘厚忠
1
固态发射技术讲座主要内容
• 概述
（1）发射技术特性 （2）14所发射技术实力 （3）固态发射技术简史
• 固态发射技术基础
（1）微波功率晶体管的选择
• 固态发射机实例
（1）国外雷达发射机简介 （2）我国全固态雷达发射机概况 （3）固态发射机小结
• 固态发射机未来动向
（2）固态放大器电路的设计方法
3）宽带晶体管放大器的设计：宽带含义大于30% a. 采用共基极电路
b.低频端用双调谐电路，3dB带宽为 2 倍。 c.多级放大器用参差调谐，两级参差增加 2 倍。
d.选择优质输入调谐电容，并尽可能紧接管子输入端并要求寄生电 感非常小，损耗小。
e.采用衰减频率特性有一定斜率的输入匹配网络。 f.采用内匹配晶体管。 g.选用甲类工作状态。
Pˆout ,c 决定。
（4）微波功率放大器设计准则：
1）晶体管放大器稳定性准则： K 1, S11 1, S22 1
绝对稳定
严格条件 K 1, S12S21 1 S11 2 , S12S21 1 S22 2
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这时可得出，放大器最大功率增益和线性功率输出。
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2）潜在不稳定晶体管放大器设计： 大多数微波晶体管放大器属此类， 即有条件稳定工作放大器，这时不 存在最大增益，选择合适功率增 益 ，从S参数计算出此功率增益下 的负载阻抗轨迹，即负载反射系数 平面上等增益圆，输入电路按共轭 匹配设计。
（3）微波功率晶体管S参数表征法
（4）微波功率放大器设计准则
• 全固态雷达发射机组成和特征
（1）全固态雷达发射机类型
集中式 分布式 行馈
（2）固态发射机功率合成技术
2
Ⅰ.概述
（1）发射技术
把低频50周或400周交流能量（少数直流电能—蓄 电池）转换成高频几十兆赫至几十千赫射频能量经馈线天 线系统向空中发射。