文档介绍：雷达发射机
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主要内容
发射机的任务和分类
单级振荡式发射机
主振放大式发射机
发射机的性能指标
脉冲调制器
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发射机的任务
在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波
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工作频率或波段
1GH雷达发射机
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主要内容
发射机的任务和分类
单级振荡式发射机
主振放大式发射机
发射机的性能指标
脉冲调制器
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发射机的任务
在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波
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工作频率或波段
1GHz以下微波3、4极管
1~18GHz磁控管,行波管,速调
管,返波管等
18GHz以上行波管,回旋管等
发射机的质量指标
预警雷达
搜索雷达
火控雷达
监视雷达
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输出功率
脉冲功率:
平均功率:
发射机的质量指标
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发射机的质量指标
总效率
信号形式
振幅调制:脉冲、连续波
载频调制:单载频,频率捷变,线性调频,频率分集,频率编码
相位调制:随机相位,稳定相位,相位编码
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发射机的质量指标
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发射机的质量指标
简单脉冲
线形调频
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发射机的质量指标
信号稳定度或频谱纯度
周期性不稳:
杂散电平:
随机性不稳:
相位噪声:
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发射机的分类
单级振荡式发射机:直接产生大功率微波振荡输出(幅、频、相调制一次完成)
主振放大式发射机:小功率稳定振荡,小功率调频、相,大功率调幅
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单级振荡式发射机
组成
定时信号保证周期
调制器保证脉宽
振荡器提供频率和相位(稳定性、一致性较差)
脉冲调制器
振荡器
定时信号
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单级振荡式发射机
波形
定时信号
调制脉冲
射频振荡
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单级振荡式发射机
特点
优点:简单,低廉,高效
缺点:频率不稳,相位随机,不能复杂调制
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主振放大式发射机
组成
基准振荡器保证频率、重频、脉宽,
锁相振荡器提供相位(稳定性、一致性很高)
放大链:固态+行波管放大链,固态+行波管+速调管(前向波管)放大链等
锁相振荡器
功率放大器
输出功率放大器
基准振荡器
脉冲调制器
脉冲调制器
分频器
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主振放大式发射机
特点
优点:频率稳定、准确,相位稳定,能够复杂调制
缺点:复杂,昂贵,效率较低
应用场合
频率稳定度要求高
发射相位相参
捷变频雷达
产生复杂波形
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微波器件
磁控管
(美)
速调管
(日)
速调管40MW
(中科院2005)
磁控管
(英)
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微波器件
行波管
(toshiba)
真空三极管
福雷斯特的真空三极管
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真空三极管
G极有正电压时,电子从K射频输出发出到达C,管子导通
C
K
F
G
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磁控管
在KA极之间有额定高压电场时,从K射频输出发出的电子经过谐振腔到达A,形成高频振荡,通过探针,腔内的高频能量耦合输出。腔体尺寸决定振荡频率,高压电场消失时,振荡停止。
A
K
F
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行波管
KC间电场决定电子流方向,KG间电场用于电子流聚束,KA间电场用于电子加速,电子流经慢波线进行能量交换。
输入
输出
G
A
C
K
F
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脉冲调制器的组成
充电元件
储能元件
直流电源
调制开关
耦合元件
射频负载
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脉冲调制器组成
直流电源:提供充足、稳定的直流能量,满足工作
要求(高压、大电流)
充电元件:将直流能量及时传递给储能元件(R,L,D)
储能元件:在开关截止时保存充电能量,在开关导
通时释放保存的能量(C或PFN)
调制开关:
刚性在输入脉冲的作用下,脉冲期间导通,间歇期间截止
软性在输入触发的作用下,导通释放能量,放尽后自然截止
耦合元件:将高压、大电流脉冲作用到射频负载上
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刚性开关脉冲调制器
调制阴极脉冲调制器:调制信号调制射频发射器的阴极
并联式
串联式
调制阳极脉冲调制器:调制信号调制射频发射器的阳极
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并联式阴极脉冲调制器
并联式调制阴极脉冲调制器
恢复期
V1栅极无脉冲,V1截止,E对C充电
工作期V1栅极有脉冲,V1导通,C对负载放电
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脉冲变压耦合阴极脉冲调制器
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串联式调制阴极脉冲调制器
串联式阴极脉冲调制器
特点:充电电容为内阻,开关浮动在高压上。
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调制阳极脉冲调制器
特点:分布电容储能,恒流充、放电
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调制阳极脉冲调制器工作过程
调制阳极脉冲调制器
恢复期V1V2栅极无脉冲,V1V2截止,
C0负偏压
脉冲前沿到来V1导通,V2截止,
E经过V1对C0恒流充电
脉冲上升时间:
脉冲后沿到来V1导通