某型S波段固态推前向波管雷达发射机设计与实现

发布时间：2020-05-31 21:59

【摘要】：电真空放大器件作为最早在雷达发射机中得到成功应用的微波功率器件,其管型众多。相继出现了以真空三极管、磁控管为代表的功率振荡型器件,以及以速调管、行波管、前向波管为代表的功率放大型器件。以上这些实用的微波功率器件的诞生,也推动了雷达发射机技术的发展,并随之研制成功了多型以上述器件为核心功率器件的电真空体制发射机。在大多数电真空体制发射机中,其中的电真空放大器均需要灯丝进行加热,短则几分钟,多则十几分钟。在“时间就是生命”的现代战争中,谁能够先敌发现,谁就能够优先占据主动。采用冷阴极结构的前向波管,无需灯丝加热,几乎能够实现发射机的瞬间启动,这个特点是其它电真空器件不可比拟的。从上世纪60年代开始,微波功率晶体管得到了飞速发展并迅速走向实用化,随之各种全固态雷达发射机如雨后春笋般的大量涌现。固态发射机采用大量的功率晶体管通过多级功率分配合成后获得所需要的大功率输出,即使有个别或少数功率晶体管失效,对整机的输出功率也不会有太大的影响,所以全固态发射机具有故障弱化特性,这是全固态体制发射机区别于电真空体制发射机的一个显著优点之一。全固态发射机易实现模块化、通用化设计,系统可扩展性好,从诞生之日起就引起了发射机系统设计师的高度关注并受到设计师的热烈欢迎。两种体制的发射机各有优缺点,在高功率的应用场合,电真空体制发射机更具优势。而在大工作比和长脉冲的应用场合,则全固态体制发射机更为适宜。目前两种发射机体制在相互竞争中均获得了飞速的发展,并形成了各自鲜明的特色。本课题旨在推出一种能够兼具上述两种体制优点的发射机,获得一种性能优良、价格适中的用于现代高性能雷达的发射机体制。本论文就如何设计和实现一种S波段固态推前向波管体制雷达发射机进行了较为详细的论述和介绍。这种发射机体制兼具固态放大器和电真空放大器的双重优点,所构成的放大链系统具有体积小、重量轻、规模适中,无需灯丝预热可快速开机等显著特点。同时由于末级前向波管采用直流运用结构,可工作在直通状态,即在关掉阴极电压的情况下,前级功率几乎可以无损的经由前向波管输出(此时前向波管可视为是一段传输波导),实现发射机变功率输出。本文研制设计工作围绕实现一部输出峰值功率达125kW、工作比达5.5%、射频脉冲宽度达200μs的发射机展开,分别介绍了前级固态功放、阴极高压开关电源、熄灭调制器以及双冷源冷却系统设计等内容。所研制成的发射机完全满足项目启动之初预设的目标,该发射机已成功应用于某雷达中,工作稳定可靠。该体制发射机的成功研制,为今后开展同类体制发射机的设计奠定了良好的技术基础。
【图文】：

发射机,带内,功率起伏,测试图

f7127.3 7 f23154.5 8.5f8140 7.7 f24150.9 8.3f9145.5 8 f25145.5 8f10150.9 8.3 f26127.3 7f11154.5 8.5 f27127.3 7f12152.7 8.4 f28127.3 7f13152.7 8.4 f29127.3 7f14152.7 8.4 f30127.3 7f15150.9 8.3 f31127.3 7f16152.7 8.4 功率起伏：△=0.9dB通过表 4-3 的功率测试结果来看，发射机输出功率满足和带内功率起伏均满足指标要求。4.4.2 发射机频谱测试图 4-4 为该发射系统的频谱测试图。由图可见该发射机的输出频谱控制得比较好，但内杂散输出较小，信噪比达到了 72dB。

熄灭脉冲,射频激励,时间关系,输出脉冲

图 4-5 熄灭脉冲、射频激励脉冲和射频输出脉冲的时间关系4.5 本章小结本章主要围绕实物样机的测试角度出发，围绕发射机的测试原理，该发射机的测试方案以及根据事先所策划的测试方案对实物样机进行了参数测试，从所测试的参数结果来看，，所用主要指标均达到了项目研究目标。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.3

【参考文献】