目錄

1.?雷達發射機的任務和功能

2. 單級振蕩發射機和主振放大式發射機

2.1 單級振蕩式發射機

2.2 主振放大式發射機

3.? 現代雷達對發射機的主要要求

3.1 發射相位全相參信號

3.2 具有很高的頻率穩定度

3.3 能產生復雜信號波形

3.4 適用寬帶頻率捷變雷達

3.5 全固態有源相控陣發射機

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1.?雷達發射機的任務和功能

????????雷達發射機的任務是為雷達系統提供一種滿足特定要求的大功率射率發射信號，經過饋線和收發開關并由天線輻射到空間。雷達發射機通常分為脈沖調制發射機和連續波發射機。應用最多的是脈沖調制發射機，脈沖調制雷達發射機通常又分為單級振蕩式發射機和主振放大式發射機兩類。

????????單級振蕩式發射機主要有兩種：一種是早期雷達使用的微波三極管和微波器四極管振蕩式發射機，其工作頻率在VHF至UHF頻段；另一種為磁控管振蕩式發射機，可覆蓋L波段至Ka波段(1~40GHz)。單級振蕩式發射機的組成相對比較簡單，成本也比較低，但性能較差，特別是頻率穩定度低，不具有全相參特性。需要指出，磁控管發射機可以工作在多個雷達頻率波段，加上結構簡單、成本較低以及效率高等優點，至今仍有不少雷達系統采用磁控管發射機。

????????主振放大式發射機的組成相對復雜，但性能指標好：具有很高的頻率穩定度；發射全相參信號，能產生復雜的信號波形，可實現脈沖壓縮工作方式；適用于寬帶頻率捷變工作等。但是，主振放大式發射機成本高、組成復雜、效率也較低。迄今為止，大多數雷達，尤其是高穩定、高性能的測控雷達和相控陣雷達等都采用主振放大式發射機。較早的應用實例是20世紀70年代末期問世的采用大功率速調管放大器的測控雷達發射機，20世紀 80年代中期已開始裝備使用。緊接著，采用全固態相控陣的三坐標遠程警戒雷達發射機也投入使用。

????????從20世紀60年代開始，經過10多年的努力，到20世紀70年代中后期，已經有多種全固態雷達發射機開始裝備使用。目前，工作頻率在4GHz以下的各種全固態雷達發射機，一般采用硅微波雙極功率晶體管，已大量地更換掉原有的真空管微波管雷達發射機。近年來，隨著砷化鎵場效應晶體管(GaAs FET)的快速發展，使得在C波段、X波段的全固態雷達發射機研究已接近實用階段。

????????全固態雷達發射機通常分為兩種：一種是集中合成輸出結構的高功率固態發射機；另一種是分布合成的相控雷達發射機，詳細內容將在本章后面講述。

2. 單級振蕩發射機和主振放大式發射機

????????脈沖雷達發射機主要分為單級振蕩式發射機和主振放大式發射機兩類，下面分別講述它們的工作原理、基本組成和特點。

2.1 單級振蕩式發射機

????????單級振蕩式發射機的基本組成如圖2.1所示，它主要由大功率射頻振蕩器、脈沖調制器和電源等部分組成。發射機中的大功率振蕩器在米波一般采用超短波真空三極管；在分米波可采用真空微波三極管、四極管及多腔磁控管；在厘米波至毫米波則常用多腔磁控管和同軸磁控管。常用的脈沖調制器主要有線型（軟性開關）調制器、剛性開關調制器和浮動板調制器三類。圖2.1中還示出了單級振蕩式發射機的各級波形，振蕩器產生大功率的射頻脈沖輸出，它的振蕩受調制脈沖控制，圖2.1中??為脈沖寬度，??為脈沖重復周期。

????????單級振蕩式發射機的主要優點是結構簡單、比較輕便、效率較高、成本低，所以時至今日仍有一些雷達系統使用磁控管單級振蕩式發射機。它的缺點是頻率穩定性差（磁控管振蕩器頻率穩定度一般為，采用穩頻裝置以及自動頻率調整系統后也只有），難以產生復雜信號波形，相繼的射頻脈沖信號之間的相位不相等，因而往往難以滿足脈沖壓縮、脈沖多普勒等現代雷達系統的要求。

2.2 主振放大式發射機

????????主振放大式發射機的組成如圖2.2所示，主要由射頻放大鏈、脈沖調制器、固態頻率源及高壓電源等組成。射頻放大鏈是主振放大式發射的核心部分，它主要由前級放大器、中間射頻功率放大器和輸出射頻功率放大器組成。

????????前級放大器一般采用微波硅雙極功率晶體管；

????????中間射頻放大器和輸出射頻功率放大器可采用高功率增益速調管放大器、高增益行波管放大器或高增益前向波管放大器等，或者根據功率、帶寬和應用條件將它們適當組合構成。

????????固態頻率源是雷達系統的重要組成部分，見圖2.3，它主要由高穩定的基準頻率源、頻率合成器、波形產生器和發射激勵（上變頻）等部分組成。固態頻率源為雷達系統提供射頻發射信號頻率??、本振信號頻率（、)、中頻相干振蕩頻率??、定時觸發脈沖頻率??以及時鐘頻率??，這些信號頻率受高穩定的基準源控制，它們之間有確定的相位關系，通常稱為全相等(或全相干）信號。

????????脈沖調制器也是主振放大式發射機的重要組成部分。脈沖調制器通常有線型（軟性開關）調制器、剛性開關調制器和浮動板調制器三類。對于脈沖雷達而言，在定時脈沖（即觸發脈沖，重復頻率為）的作用下，各級功率放大器受對應的脈沖調制器控制，將頻率源送來的發射激勵信號進行放大，最后輸出大功率的射頻脈沖信號。

3.? 現代雷達對發射機的主要要求

????????圖2.3所示為現代全相參雷達的主振放大式發射機方框圖，為了講述方便，圖中主要給出了主振放大式發射機和頻率源（見圖中虛線框）兩部分。圖2.3中，頻率源主要由基準源、頻率合成器、波形產生器以及發射激勵（上變頻）組成。

????????現代雷達對發射機的主要要求如下。

3.1 發射相位全相參信號

????????現代雷達需要解決的首要問題是在各種強雜波背景中發現目標并準確地檢測出目標的各種參數。這里指的雜波，主要是地物、海浪、云雨和雪等形成的強反射回波。雷達系統抑制這些雜波主要采用動目標顯示(MTI)技術、動目標檢測(MTD)技術和脈沖多普勒(PD)技術。無論是MTI、MTD還是PD技術，都要求輸出高穩定的全相參信號，必須采用全相參的主振放大式發射機。

????????這里所說的相參性，是指發射的射頻信號與雷達頻率源輸出的各種信號（見圖2.3）存在著確定的相位關系。對于單級振蕩式發射機，由于脈沖調制器直接控制振蕩器工作，每個射頻脈沖的起始相位是由振蕩器的噪聲決定的，因而相繼脈沖的射頻相位是隨機的，或者說單級振蕩器輸出的射頻信號是不相參的。因此通常把單級振蕩式發射機稱為非相參發射機。

3.2 具有很高的頻率穩定度

????????對于MTI、MTD和PD雷達，為了提供抑制雜波、檢測目標回波的性能，要求雷達系統具有很高的頻率穩定度（ ～?甚至更高），必須采用高性能的主振放大式發射機。

????????在單級振蕩式發射機中，信號的載頻直接由大功率振蕩器決定。由于振蕩器的預熱漂移、溫度漂移、負載變化引起的頻率拖引效應、電子頻移、調諧游移以及校準誤差等因素，單級振蕩式發射機難以具有高頻率精度和穩定度。

????????在主振放大式發射機中，輸出射頻的精度和穩定度由低功率頻率源決定。采用高性能的基準源、直接頻率合成技術、鎖相環（PLL）頻率合成技術以及直接數字頻率合成（DDS）技術，可以得到很高的頻率穩定度。

3.3 能產生復雜信號波形

????????現代雷達發射機的另一個重要要求是能輸出多種復雜信號波形。圖2.3所示的全相參雷達發射機中，頻率源中的波形產生器能產生多種信號波形，例如，線性調頻信號、非線性調頻信號及相位編碼信號等。

????????早期的脈沖雷達發射機幾乎都是載頻固定的矩形脈沖調制波形。固定載頻矩形脈沖調制波形的脈沖寬度??與信號帶寬??的乘積等于1（），它不能滿足現代雷達系統的要求。

????????在一定虛警概率下，提高雷達的探測能力必須增加發射信號的能量。信號能量與峰值功率和脈沖寬度??成正比。單方面增加峰值功率，除了增大成本、體積重量等問題之外，還存在許多技術上的困難。因此，加大脈沖寬度??而不增加峰值功率，是保證滿足需要的發射信號能量的有效方法。

????????測距精度和測速精度是現代雷達的重要性能指標：增加信號帶寬可以提高測距精度；增加信號脈沖寬度可以提高測速精度。對于發射??的矩形固定載頻脈沖信號的雷達而言，同時提高測距精度和測速精度是相互矛盾的。

?????????現代高分辨成像雷達和目標特性測試雷達通常要求發射信號帶寬大于10%，脈沖寬度為50us~1ms量級。要解決這個問題，必須采用大時寬帶寬積（）的信號波形。這種大時寬帶寬積信號最常用的是線性調頻信號、非線性調頻信號和相位編碼信號，在接收機中經脈沖壓縮匹配濾波器壓縮成窄脈沖信號，窄脈沖的時寬△t近似為信號帶寬的倒數（??)。

3.4 適用寬帶頻率捷變雷達

????????現代高性能雷達必須具備的另一種能力是抗干擾性能。對雷達進行干擾的方法很多，其中最難對付的是發射頻譜接近于白噪聲的有源干擾，采用寬頻帶發射機和捷變頻工作方式是對付這種干擾的一種有效方法。

3.5 全固態有源相控陣發射機

????????人們從20世紀60年代末開始固態雷達發射機的設計和研究，到20世紀70年代中期就已經有多種全固態發射機開始投入使用，如美國的AN/TPS-59和 Pave Paws雷達發射機。

????????目前工作頻率在4GHz以下的全固態雷達發射機一般采用微波硅雙極功率晶體管,已大量地更換原有的電子管發射機。同時，隨著砷化鎵場效應晶體管（GaAs FET)技術水平的不斷進步，全固態發射機在C波段、X波段的研制工作已成為可能。

????????全固態有源相控陣雷達發射機是一種分布式放大合成發射機，其多輻射單元的有源天線陣由射頻固態放大器與饋線、功率分配器、移相器、T/R組件等構成。固態發射機能實現雷達的多功能化，發射脈沖寬度由射頻激勵信號決定，它不需要調制器，而且很容易發射各種復雜的信號波形。固態放大器很適合寬脈沖、大工作比應用，適用于??的脈沖壓縮雷達系統。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的06 - 雷达发射机 概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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