文档介绍：第2章雷达发射机
图 微波发射管功率与带宽能力现状
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是指脉冲中基准频率振荡器输出的基准信号频率为F。在这里, 发射信号(频率f0=NiF+MF)、稳定本振电压(频率fL=NiF)、相参振荡电压(频率fc=MF)和定时器的触发脉冲(重复频率fr=F/n)均由基准信号F经过倍频、分频及频率合成而产生, 它们之间有确定的相位相参性, 所以这是一个全相参系统。
4. 能产生复杂波形
图 能产生复杂波形的主振放大式发射机
射频放大链的性能与组成
主振放大式发射机采用多级射频放大链, 它的设计质量与射频放大管的选择关系密切。关于各种微波放大管的工作原理已经在“微波电子线路”课程中讨论过, 在此仅从微波管对发射机性能影响的角度出发讨论微波管的选用问题。前面已经提到, 当雷达工作频率在1000MHz以上时, 通常选用直线电子注微波管(O型管)和正交场型微波管(M型管)作为发射机的射频放大管。 、同样峰值功率和平均功率电平下的各项主要性能进行了比较。在1000 MHz以下用得较多的是微波三、 四极管(栅控管), 。
高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
表 微波三、四极管的主要电性能
根据以上的比较可以知道, 选用什么微波管组成放大链要按实际情况具体考虑, 不存在对于一切场合都是最佳的放大链。 从现有的使用情况看, 在1000 MHz以下选用微波三、四极管组成的放大链, 它具有体积小、重量轻、工作电压低、 相位稳定性和相位特性线性度好、成本低和对负载失配容限大等优点。 但是它的单级增益较低, 往往要求的级数较多(为提高增益，通常让前级工作在A类, 这样做对放大链的总效率影响不大)。它的频带也不易做得宽(新型的将电路元件和管子结合在一起封装于真空壳内的所谓同轴管放大器以及将一系列管子结合在一起组成分布放大器的四极管链，则具有10 %以上乃至几个倍频程的带宽)。 这种放大链较多用于地面远程雷达和相控阵雷达中。
在1000 MHz以上放大链通常有行波管-行波管、 行波管-速调管和行波管-前向波管等几种组成方式:
1) 行波管-行波管式放大链 这种放大链具有较宽的频带, 可用较少的级数提供高的增益, 因而结构较为简单。 但是它的输出功率往往不大, 效率也不是很高, 常应用于机载雷达及要求轻便的雷达系统中。
2) 行波管-速调管放大链 它的特点是可以提供较大的功率, 在增益和效率方面的性能也比较好, 但是它的频带较窄, 速调管本身以及要求的附属设备(如聚焦磁场及冷却和防护设备等), 使放大链较为笨重, 所以这种放大链多用于地面雷达。
3) 行波管-前向波管放大链 这是一种比较好的折衷方案。 行波管虽然效率低, 用在前级对整个放大链影响较小, 但可以发挥其高增益的优点。由于行波管提供了足够的增益, 使得后级可以采用增益较低的前向波管, 而前向波管的高效率特点提高了整个放大链的效率, 彼此取长补短。 这种放大链频带较宽, 体积重量相对不大, 因而在地面的机动雷达、相控阵雷达(末级通常采用多管输出)以及某些空载雷达中应用日趋增多。
射频放大链应用举例
某精密跟踪雷达用的发射机, 工作在C波段, MW, 1 dB带宽为1 %, (~, ~), 脉冲重复频率可在600~800 Hz的范围内以三种不同的值跳变。
由于此雷达要求对所跟踪的目标进行多卜勒测速, 所以必须用主振放大式发射机, 其主振器(固体微波源)的输出功率为20 mW、 脉冲宽度为4 μs的射频脉冲。
根据输入和输出功率的要求, 微波放大链的功率增益至少应为
显然, 这样高的功率增益单靠一级是无法达到的。根据微波管产生的具体情况, 选用三级级联组成。为避免各级之间的相互影响, 级间必须用铁氧体环流器隔离。考虑到级间损耗, 微波放大链的实际增益应在83 dB以上。由于要求的输出功率大, 功率增益高, 但带宽并不大, 且该雷达系固定式的地面雷达, 所以可以选用行波管-速调管式放大