《雷达发射机》PPT课件.ppt

雷达发射机,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,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,工作频率或波段 1GHz以下 微波3、4极管 118GHz 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,输出功率 脉冲功率： 平均功率：,发射机的质量指标,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,发射机的质量指标,发射机的质量指标,简单脉冲,线形调频,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：,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,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,单级振荡式发射机,波形,定时信号,调制脉冲,射频振荡,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,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,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,微波器件,磁控管 （美）,速调管 （日）,速调管40MW （中科院2005）,磁控管 （英）,微波器件,行波管 （toshiba）,真空三极管,福雷斯特的真空三极管,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,G,磁控管,在K A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。,行波管,K C间电场决定电子流方向，K G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,脉冲调制器的组成,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,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,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,脉冲变压耦合阴极脉冲调制器,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。,调制阳极脉冲调制器,特点：分布电容储能，恒流充、放电,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 V1 V2栅极无脉冲， V1 V2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导通截止， V2导通， C0 经过V2 恒流放电 脉冲下升时间：,调制阳极脉冲调制器波形,软性开关脉冲调制器,特点：人工长线PFN储能，当负载匹配时，能够在负载上得到近似的矩形脉冲。 人工长线PFN 等效电容 特性阻抗 充电电压最大值 2E,软性开关脉冲调制器,线路,软性开关脉冲调制器,匹配放电 当 匹配放电 负载上的脉冲宽度： 脉冲周期：,脉冲调制器的比较,刚性开关调制器 对脉冲宽度和重复频率有很大的适应性，并且有良好的输出脉冲波形， 结构比较复杂，效率较低 软件开关脉冲调制器 效率高，结构比较简单，采用截尾技术等可大大增强对负载阻抗的适应能力 脉冲波形不如前者的好，而且由于放电管恢复时间的限制不宜用在脉冲间隔短（小于100微秒）的场合。,固态发射机,YLC-2雷达 采用相控阵 全固态 全相参 频率分集 脉冲压缩体制,固态发射机由几十个甚至上千个固态发射模块构成。,固态发射机的发展概况和特点,发展 MMIC 优化设计 特点：电压低，寿命长，尺寸小，重量轻，价格低,固态发射机,固态高功率放大器模块 改进材料（砷化镓）提高功率容限，依靠功率合成提高输出功率。 微波单片集成（MMIC）收发模块,固态功率放大模块,固态发射机应用,相控阵雷达 全固态高可靠性雷达 连续波体制对空监视雷达,THE END,某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器，已知E0=120KV，Eg=70V，C0=100pF，充放电电流I=80A，试画出a,b,c三点的电压波形及电容C0的充电电流ic波形与时间关系图。若重频为600Hz，求G1、G2的平均功率和调制