雷达原理（第6版） 课件 【ch02】雷达发射机.pptx

雷达发射机 第二章 雷达原理(第6版） 高等学校电子信息类精品教材 01 概 述 PART ONE 一、概述 雷达发射机的任务是为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率射频发射信号，经过馈线和收发开关并由天线辐射到空间。雷达发射机通常分为脉冲调制发射机和连续波发射机。应用最多的是脉冲调制发射机，脉冲调制雷达发射机通常又分为单级振荡式发射机和主振放大式发射机两类。 单级振荡式发射机主要有两种：一种是早期雷达使用的微波三极管和微波器四极管振荡式发射机，其工作频率在VHF至UH频段；另一种为磁控管振荡式发射机，可覆盖L波段至Ka波段(1~40GHz)。单级振荡式发射机的组成相对比较简单，成本也比较低，但性能较差，特别是頫率稳定度低，不具有全相参特性。需要指出，磁控管发射机可以工作在多个雷达频率波段，加上结构简单、成本较低以及效率高等优点，至今仍有不少雷达系统采用。 1.雷达发送机的任务和功能 一、概述 主振放大式发射机的组成相对复杂，但性能指标好：具有很高的频率稳定度；发射全相参信号，能产生复杂的信号波形，可实现脉冲压缩工作方式；适用于宽带频率捷变工作等。但是，主振放大式发射机成本高、组成复杂、效率也较低。迄今为止，大多数雷达，尤其是高稳定、高性能的测控雷达和相控阵雷达等都采用主振放大式发射机。较早的应用实例是20世纪70年代代期世的采用大功率调管放大器的测控雷达发射机，20 世纪 80 年代中期已开始装备使用。紧接着，采用全固态相控阵的三坐标远程警戒雷达发射机也投入使用。 1.雷达发送机的任务和功能 一、概述 1．单级振荡式发射机 单级振荡式发射机的基本组成如图2.1所示，它主要由大功率射频振荡器、脉冲调制器和电源等部分组成。发射机中的大功率振荡器在米波一般采用超短波真空三极管；在分米波可采用真空微波三极管、四极管及多腔磁控管；在厘米波至毫米波则常用多腔磁控管和同轴磁控管。 2.单级振荡式发射机和主振放大式发射机 一、概述 2．主振放大式发射机 主振放大式发射机的组成如图2.2所示，主要由射频放大链、脉冲调制器、固态频率源及高压电源等组成。 2.单级振荡式发射机和主振放大式发射机 一、概述 图2.3所示为现代全相参雷达的主振放大式发射机框图，为了讲述方便，图中主要给出了主振放大式发射机和频率源（见图中虚线框）两部分。在图2.3中，频率源主要由基准源、频率合成器、波形产生器以及发射激励(上变频）组成。 3. 现代雷达对发射机的主要要求 一、概述 1.发射相位全相参信号 现代雷达需要解决的首要问题是在各种强杂波背景中发现目标并准确地检测出目标的各种参数。这里指的杂波，主要是地物、海浪、云雨和雪等形成的强反射回波。雷达系统抑制这些杂波主要采用动目标显示(MTI)技术、动目标检测(MTD)术和脉冲多普勒(PD)术。无论是MTIMTD还是PD技术，都要求输出高稳定的全相参信号，必须采用全相参的主振放大式发射机。 这里所说的相参性，是指发射的射频信号与雷达频率源输出的各种信号(见图 2.3)存在着确定的相位关系。对于单级振荡式发射机，由于脉冲调制器直接控制振荡器工作，每个射频脉冲的起始相位是由振荡器的噪声决定的，因而相继脉冲的射频相位是随机的，或者说单级振荡器输出的射频信号是不相参的。因此通常把单级振荡式发射机称为非相参发射机。 3. 现代雷达对发射机的主要要求 一、概述 3. 现代雷达对发射机的主要要求 02 雷达发射机的 主要质量指标 PART TWO 二、雷达发射机的主要质量指标 雷达发射机的频率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，有时还要求发射机能在多个频率或多个波段上跳变工作或同时工作。选择工作频率还需要考虑其他有关问题：电波传播受气候条件的影响（吸收、散射和衰减等因素)；雷达的测试精度、分辨力；雷达的应用环境（地面、机载、舰载或太空应用等）因素；目前和近期微波功率管的技术水平。 雷达发射机的瞬时带宽是指输出功率变化小于 dB 的作频率范围。通常窄频带发射机采用三极真空管、四极真空管、速调管和硅双极晶体管。宽带发射机则选用行波管、前向波管、行波速调管、多注速调管和砷化场效应管。对于某些特殊应用的雷达(如成像雷达和目标识别雷达等)，信号带宽很宽需要采用宽带、超宽带雷达发射机。 1.工作频率和瞬时带宽 二、雷达发射机的主要质量指标 2.输出功率 二、雷达发射机的主要质量指标 1．信号形式 迄今为止，已经有多种形式的雷达信号波形，并可以从不同观点进行分类，通常是按照调制方式进行分类。 按照调制方法，可以将雷达信号波形归纳为如图2.4所示的几种。 根据雷达体制的不同，可选用相应的信号形式。表2.1示出了常用的几种信号波形的调制方式和工作比r/T。 3.信号形式和脉冲波形 二、雷达发射机的主要质量指标 3.信号形式