高等学校电子信息类规划教材：《雷达原理》课程教学资源（第三版，PPT课件讲稿）第2章 雷达发射机

第2章雪达发射机 第2章雷达发射机 2.1重达发射机的任务和基本组成 22雷达发射机的主要质量指标 23单级振荡和主振放大式发射机 24固态发射机 25脉冲调制器 BACK

第 2 章 雷 达 发 射 机 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.1 雷达发射机的任务和基本组成 2.2 雷达发射机的主要质量指标 2.3 单级振荡和主振放大式发射机 2.4 固态发射机 2.5 脉冲调制器

第2章雪达发射机 21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 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

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

第2章雪达发射机 定时信号 脉冲调制器 大功率射L至天线 频振荡器 电源 图2.1单级振荡式发射机

第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.1 单级振荡式发射机 脉冲调制器 大功率射 频振荡器 电 源 定时信号 至天线   Tr Tr Tr

第2章雪达发射机 主控振荡器1 射频放大链 固体 中间射频 输出射频 至天线 微波源 功率放大器 功率放大器 脉冲 脉冲 脉冲 调制器 调制器 调制器 定时器 电源 触发脉冲 图22主振放大式发射机

第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.2 主振放大式发射机 固 体 微波源 中间射频 功率放大器 输出射频 功率放大器 脉 冲 调制器 脉 冲 调制器 脉 冲 调制器 定时器 主控振荡器 射频放大链 电 源 触发脉冲 至天线

第2章雪达发射机 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13。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

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

第2章雪达发射机 22雷达发射机的主要质量指标 1.工作频率或波段 雷达的工作频率或波段是按照雷达的用途确定的。为了提高 雷达系统的工作性能和抗干扰能力,有时还要求它能在几个频率 上跳变工作或同时工作。工作频率或波段的不同对发射机的设 计影响很大,它首先牵涉到发射管种类的选择,例如目前在 1000MHz以下主要采用微波三、四极管,在1000MHz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。目前各 类发射管所能提供的射频功率与带宽能力如图2.3所示

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。为了提高 雷达系统的工作性能和抗干扰能力, 有时还要求它能在几个频率 上跳变工作或同时工作。工作频率或波段的不同对发射机的设 计影响很大, 它首先牵涉到发射管种类的选择, 1000MHz以下主要采用微波三、四极管, 在1 000 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。目前各 类发射管所能提供的射频功率与带宽能力如图2.3所示

第2章雪达发射机 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 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 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 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章雪达发射机 1000 100 微波管 边界 0.1 1001000 0.11.0 10100 频率GHz 频率GHz 螺线行波管 100 行波速调管 耦合腔行波管 速调管 速调管 100100010000 峰值功率kW 图23微波发射管功率烏带宽能力现状

第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.3 微波发射管功率与带宽能力现状 1 2 3 4 5 10 100 1000 0.1 1 1 10 100 1000 10 000 平 均 功 率 /kW 功 率 / MW 0.01 0.1 0.1 1.0 10 100 1 3 2 4 PF 2 6 5 微 波 管 边 界 1.0 10 100 频 率/GHz 频 率/GHz (a) (b) 螺线行波管 耦合腔行波管 速调管 行波速调管 速调管 0.1 1 10 100 1000 10 000 1 10 100 带 宽 ( % ) 峰值功率/kW (c)

第2章雪达发射机 脉冲雷达发射机的输出功率又可分为峰值功率P和平均功 率Pa。P是指脉冲期间射频振荡的平均功率(注意不要与射频正 弦振荡的最大瞬功率相混淆)。P3是指脉冲重复周期内输出功率 的平均值。如果发射波形是简单的矩形脉冲列,脉冲宽度为τ,脉 冲重复周期为T则有 Pav =P=Pyf 式中的=1/T是脉冲重复频率。τT=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数量级,甚至达10-1数量级。显然,连续波雷达的

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。Pt是指脉冲期间射频振荡的平均功率(注意不要与射频正 弦振荡的最大瞬功率相混淆)。Pav是指脉冲重复周期内输出功率 的平均值。如果发射波形是简单的矩形脉冲列, 脉冲宽度为τ, 脉 冲重复周期为Tr , 则有 t r r av t P f T P P   = = 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章雪达发射机 3.总效率 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 注意改善输出级的效率

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 注意改善输出级的效率