广播发射机_雷达发射机

发布时间：2016-11-22 23:17

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雷达发射机/雷达发射机

正文/雷达发射机

　　为雷达提供大功率射频信号的无线电装置。它所产生的射频能量经雷达馈线系统传输到雷达天线并辐射到空间。发射信号本身不具有信息，但为雷达获取目标和环境信息提供载体。发射机一般具有高频、高压、大功率的特点，它是雷达系统中最大、最重和最昂贵的部分。
　　分类　按调制方式，发射机可分为连续波发射机和脉冲发射机两类。连续波发射机工作在连续波状态，有时采用频率调制和相位编码等调制形式；脉冲发射机工作在脉冲状态，通常采用幅度调制。按工作波段，发射机可分为短波、米波、分米波、厘米波、毫米波发射机。大多数雷达发射机都工作在微波波段。按产生信号方式，发射机可分为单级振荡式发射机和主振放大式发射机。

雷达发射机

　　组成　单级振荡式脉冲发射机（图1）由一级射频振荡器和脉冲调制器组成。射频振荡器产生大功率的射频振荡，脉冲调制器产生一定振幅、宽度、重复频率和具有一定功率的视频脉冲以控制射频振荡器。在脉冲期间，射频振荡器工作，产生射频脉冲；在脉冲休止期间，射频振荡器不工作。

雷达发射机

　　主振放大式发射机由脉冲调制器和放大链组成(图2)。一般由晶体主振控制的频率合成器(见频率合成)产生一低功率、但频率很稳定的射频振荡，经过一级或多级脉冲调制的功率放大器变成所要求的射频大功率脉冲。定时器协调各级脉冲调制器的工作。
　　性能　发射机在工作波段、带宽、输出功率、效率、脉冲宽度、重复频率、信号稳定度、信号波形、可靠性和成本等方面应满足雷达系统的要求。
　　工作频率或波段　发射机的工作频率依雷达的用途而不同。为了提高雷达系统的工作性能和抗干扰能力，有时还要求具有一定的瞬时带宽。工作频率或波段的选择对发射机的设计影响很大，首先涉及到发射管种类的选择。在1吉赫以下,主要采用微波三、四极管;在1吉赫以上，采用磁控管、速调管、行波管和前向波管等。发射管种类不同会影响调制器和电源的设计。
　　输出功率　它直接影响雷达的威力和抗干扰能力。脉冲雷达发射机的输出功率又分为峰值功率和平均功率。一般说来，决定雷达作用距离的是平均功率而不是峰值功率（更确切地说是可投射到目标上的总能量）。
　　效率　发射机输出的平均功率与输入功率之比。发射机是雷达中耗电最多的部件，所以发射机应具有尽可能高的效率。
　　脉冲宽度　发射机脉冲工作的时间。当发射机脉冲功率和重复频率一定时，脉冲宽度越宽，雷达的作用距离越远；另一方面，脉冲内信号频谱宽度与雷达对目标的鉴别力有关，它决定两个被探测目标间能分辨的最小距离。
　　脉冲重复频率　发射机在一秒钟时间内所发射的工作脉冲的个数。脉冲宽度与脉冲重复频率的乘积称为雷达发射机工作比，通常它远小于1。
　　信号稳定度　信号的各项参数，如信号的振幅、频率（或相位）、脉冲宽度和脉冲重复频率等随时间而发生不应有变化的程度。信号的任何不稳定都会给雷达整机性能带来不利影响。信号参数的不稳定性分为规律性与随机性的两类。规律性的不稳定性往往是由电源滤波不佳、机械震动等原因引起的；随机性的不稳定性则是由发射管的噪声和调制脉冲的随机起伏所引起的。
　　信号波形　与能运载的信息量有直接的关系。因此，研究发射信号的波形十分重要(见雷达波形)。信号按信号模糊图的不同形状分为四类：固定载频脉冲信号、线性调频脉冲信号、等间隔脉冲列信号和二位相位编码信号。对应不同的信号波形，发射机有不同的组成。
　　对发射机除上述主要电性能要求外,还有结构上、使用上和其他方面的要求。结构性能包括发射机的体积重量、通风散热、电磁屏蔽、防震防潮和调整调谐等。使用性能包括控制监视和检查维修的方便，保证安全可靠等,特别是对微波功率管、调制管和波导系统打火的防护。
　　发射机型式　设计雷达发射系统时，最基本的选择是采取振荡管型发射机还是放大管型发射机。单级振荡式发射机的优点是简单、经济和轻便，但频率稳定度较差，难于产生复杂信号，在相继的射频脉冲之间不能保持相位的相干性。简单的常规脉冲雷达多半采用单级振荡式发射机，只要性能能满足要求，新型雷达也尽可能采用这种发射机。但是，对于脉冲多普勒雷达和脉冲压缩雷达等，则需要采用多级放大式发射机。多级主振放大式发射机产生的射频频率极其稳定，相继脉冲间可保持相位的相干性，因此便于雷达充分利用回波的相位信息。在新型雷达中，已越来越多地采用多级主振放大式发射机。
　　在多级放大链的实际应用中，首先遇到的问题是管链型式的选择。设计人员一般是根据雷达总体的要求对各种微波放大管的所有主要参数，如功率、脉冲宽度、中心频率、带宽、增益、效率、工作电压、稳定度、噪声、聚焦方式、冷却方式等进行最佳的折衷选择，以便确定所采用的管链。常见的有晶放－行波管放大链和以晶体作主振的行波管－前向波管链、行波管－速调管链、固态功率放大链等。另外，定时、级间隔离、电平校准、稳定度的预分配、高频泄漏等也是设计中考虑的重要问题。

雷达发射机

　　脉冲调制器　雷达发射机广泛采用脉冲调制器。脉冲调制器由电源、能量储存和脉冲形成三部分组成(图3)。常用的脉冲调制器主要有两种：刚性开关的电容储能放电式调制器和软性开关的线型调制器。前者的特点是对脉冲宽度和重复频率有很大的适应性，并且有良好的输出脉冲波形,但结构比较复杂,效率较低；后者效率高，结构比较简单，采用截尾技术等可大大增强对负载阻抗的适应能力，但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。此外,在某些功率不大、稳定性不高的雷达中有时还采用磁调制器。
　　趋势　提高抗干扰性能、可靠性和自适应控制，，是雷达的主要发展趋势。因此，在完善机械调谐的频率捷变磁控管的同时，加强对大功率的无惯性电子调谐脉冲磁控管的研究，并采用注入锁相技术，遂成为重要课题。新体制雷达越来越多地采用主振放大式的发射机。行波管-前向波管、固体微波源-行波管和全固态放大链在雷达中将得到更多的应用。发射机将越来越多地使用微处理器，以便向自适应方向发展。

配图/雷达发射机