《雷达原理及系统》第2章发射机.pptVIP

第二章 雷达发射机 第一节 雷达发射机的任务和基本组成 任务: 产生大功率的特定调制的电磁振荡 固定频率、频率分集、频率编码 、 LFM、频率捷变 振幅调制： 频率调制： 相位调制： 连续波、脉冲（脉宽，重复频率） 随机相位 、相位相参 、相位编码 组成 直接振荡式(单级振荡式) 主振放大式 直接振荡式(单级振荡式)发射机原理框图 优点： 简单、廉价、高效 产生大功率射频信号 难以产生复杂调制、频率稳定性差、相位不相参 缺点： 定时信号 控制脉冲1 控制脉冲2 控制脉冲3 主振放大式发射机原理框图 主控振荡器，在脉冲调制下形成输出脉冲 功放推动级；在脉冲有效期处于放大状态，脉冲结束后关断。 末级功放，产生大功率的脉冲射频信号 优点：调制精准，复杂信号，相位相参 缺点：系统复杂，效率低 射频放大链 提供不同时间，不同宽度的控制脉冲信号 第二节 雷达发射机的主要质量指标 工作频率： 输出功率: 总效率: 信号形式： 信号的稳定度与频谱纯度： 发射信号频率 雷达的用途 送至天线输入端的功率 雷达的威力及 抗干扰要求 发射机有效输出功率与耗费功率之比 信号调制形式 雷达的体制 发射信号的各项参数 信号处理的要求 工作频率 1GHz以下：微波三极管、微波四极管、晶体管… 1GHz以上：磁控管、行波管、速调管、晶体管… 频率越高，功率越低 频率越高，大气衰减越大 频率越低，发射管尺寸越大，重量越重 工作频率 雷达的用途 雷达的尺寸 发射功率 天线波束宽度 大气衰减 反隐身、抗干扰 频率越高，相同角分辨力天线尺寸越小 发射管的选择 输出功率 雷达最大测量距离 送入天线的发射信号功率 平均功率Pav 峰值功率Pt 输出功率的两种描述方式 发射能量 占空比 总效率 发射机输出功率与其耗费功率之比 输入总平均功率PS 耗费功率： 平均功率Pav 输出功率： 信号形式 调制形式 雷达的体制 雷达常用信号形式： P28，表2.1，图2.4 总效率： 调幅 调频 调相 信号的稳定度与频谱纯度 离散型的寄生谱 分布型的寄生谱 信号的稳定度： 信号的各项参数，如信号的振幅、频率、相位、脉冲宽度和脉冲重复频率等随时间变化的程度。 信号的频谱纯度： 信号稳定度在频域中的表示，即雷达信号在应有的信号频谱之外的寄生输出。 规律性的不稳定 随机性的不稳定 第三节 单级振荡和主振放大式发射机 直接振荡式(单级振荡式)发射机原理框图 主振放大式发射机原理框图 单级振荡式发射机 单级振荡式发射机各级波形 单级振荡式发射机 主振放大式发射机 适用于对频率稳定度要求很高的场合 特点及应用： 具有很高的频率稳定度 可发射相位相参信号 适用于频率捷变雷达 可产生复杂波形 相位相参性： 两个信号的相位间存在确定关系 全相参系统： 发射信号、本振信号、相参振荡电压和定时器的触发脉冲均由同一基准信号提供，因而上述信号间保持相位相参性。 发射相位相参信号 适用于频率捷变雷达 可产生复杂波形 载频： 思考：频率捷变的优势何在？ 数字波形产生技术 容易实现多波形 固体微波源 用以取代简单一级振荡器，将一个较复杂的系统加以集成，使之能产生频率稳定的射频信号。 射频放大链 设计质量与射频放大管的选择紧密相关。 射频放大管的选择通常由雷达工作频率决定。 第四节 固态发射机 特点 多个微波功率器件、低噪声接收器件组合成固态发射模块；由几十个甚至几千个固态发射模块组成固态发射机。 不预热，寿命长 高可靠性 设备体积小，重量轻 工作频带宽，效率高 系统设计，运用灵活 维护方便，成本较低 适用范围 高工作比的雷达和连续波雷达系统 典型应用与特性 P36，表2.4 固态高功率放大器模块 固态高功率放大器模块 并行组合多个大功率微波晶体管的输出功率 大功率微波晶体管 2GHz以下：硅双级晶体管，功率和增益较低 2GHz以上：GaAs FET（砷化镓场效应管） 集中合成 空间合成 主要用于相控阵雷达 可用于中小功率的雷达发射机辐射源 输出功率效率高，决定于n和最后一级功率； 发射不集中。 由于微波功率合成网络的插入损耗将固态收发模块中的有源器件和无源器件集成在一起，系统有损耗。 微波单片集成收发模块（MMIC） 有源器件：线性放大器，低噪声放大器， 饱和放大器，有源开关 无源器件：R、L、C、D、Line GaAs基片 P39，图2.13 固态发射机的应用 相控阵雷达 全固态化高可靠性雷达 连续波体制对空监视系统