《雷达发射机》 (2)ppt课件

1、第 2 章 雷 达 发 射 机 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.1 雷达发射机的义务和根本组成雷达发射机的义务和根本组成 2.2 雷达发射机的主要质量目的雷达发射机的主要质量目的 2.3 单级振荡和主振放大式发射机单级振荡和主振放大式发射机 2.4 固态发射机固态发射机 2.5 脉冲调制器脉冲调制器 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.1 雷达发射机的义务和根本组成雷达发射机的义务和根本组成 雷达是利用物体反射电磁波的特性来发现目的并确定目的的间隔、方位、高度和速度等参数的。因此, 雷达任务时要求发射一种特定的大功率无线电信号。发射机在雷达中就是起这一作用的, 也就是说, 它为雷达提供一个

2、载波遭到调制的大功率射频信号, 经馈线和收发开关由天线辐射出去。 S波段全固态发射机第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.1 单级振荡式发射机 脉冲调制器大功率射频振荡器电 源定时信号至天线TrTrTr第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.2 主振放大式发射机 固 体微波源中间射频功率放大器输出射频功率放大器脉冲调制器脉冲调制器脉冲调制器定时器主控振荡器射频放大链电 源触发脉冲至天线第 2 章 雷 达 发 射 机 单级振荡式发射机与主振放大式发射机相比，最大的优点是简单、经济, 也比较轻便。实际阐明, 同样的功率电平, 单级振荡式发射机大约只需主振放大式分量的1/3。因此, 只需有能够,

3、还是尽量优先采用单级振荡式方案。但是, 当整机对发射机有较高要求时, 单级振荡式发射机往往无法满足而必需采用主振放大式发射机。 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.2 雷达发射机的主要质量目的雷达发射机的主要质量目的 1. 任务频率或波段任务频率或波段 雷达的任务频率或波段是按照雷达的用途确定的。雷达的任务频率或波段是按照雷达的用途确定的。 频率捷变频率捷变 频率分集：提高雷达系统的任务性能和抗干扰才干。频率分集：提高雷达系统的任务性能和抗干扰才干。 任务频率或波段的不同对发射机的设计影响很大。任务频率或波段的不同对发射机的设计影响很大。1000MHz以下主要采用微波三、四极管以下主要采用微波

4、三、四极管,1000 MHz以上那么有多腔磁控管、以上那么有多腔磁控管、 大功率速调管、行波管以及大功率速调管、行波管以及前向波管等。前向波管等。第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.3 微波发射管功率与带宽才干现状 123451010010000.11110100100010 000平均功率/kW功率 / MW0.010.10.11.0101001324PF 265微波管边界1.010100频率/GHz频率/GHz(a)(b)螺线行波管耦合腔行波管速调管行波速调管速调管0.1110100100010 000110100带宽( % )峰值功率/kW(c)第 2 章 雷 达 发 射 机 2.

5、输出功率 发射机的输出功率直接影响雷达的威力和抗干扰才干。 通常规定发射机送至天线输入端的功率为发射机的输出功率。 有时为了丈量方便, 也可以规定在指定负载上(馈线上一定的电压驻波比)的功率为发射机的输出功率。假设是波段任务的发射机，那么还应规定在整个波段中输出功率的最低值, 或者规定在波段内输出功率的变化不得大于多少分贝。 第 2 章 雷 达 发 射 机 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。rtrtavfPTPP式中的式中的fr=1/Tr是脉冲反复频率。是脉冲反复频率。/Tr=fr称作雷达的任务比称作雷达的任务比D。 常规的脉冲雷达任务比的典型值为常规的脉冲雷达任务

6、比的典型值为D=0.001, 但脉冲多卜勒雷达但脉冲多卜勒雷达的任务比可达的任务比可达10-2数量级数量级, 甚至达甚至达10-1数量级。显然数量级。显然, 延续波雷达延续波雷达的的D=1。 第 2 章 雷 达 发 射 机 3. 总效率 发射机的总效率是指发射机的输出功率与它的输入总功率之比。 由于发射机通常在整机中是最耗电和最需求冷却的部分, 有高的总效率, 不仅可以省电, 而且对于减轻整机的体积分量也很有意义。对于主振放大式发射机, 要提高总效率, 特别要留意改善输出级的效率。 第 2 章 雷 达 发 射 机 4. 信号方式信号方式(调制方式调制方式) 表表 2.1 雷达的常用信号方式雷达

7、的常用信号方式 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.4 三种典型雷达信号和调制波形 Trtt(a)Tr(b)0(c)tttt第 2 章 雷 达 发 射 机 5 . 信号的稳定度或频谱纯度 信号的稳定度是指信号的各项参数, 例如信号的振幅、 频率(或相位)、 脉冲宽度及脉冲反复频率等能否随时间作不应有的变化。雷达信号的任何不稳定都会给雷达整机性能带来不利的影响。例如对动目的显示雷达, 它会呵斥不应有的系统对消剩余, 在脉冲紧缩系统中会呵斥目的的间隔旁瓣以及在脉冲多卜勒系统中会呵斥假目的等。信号参数的不稳定：规律性、随机性第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.5 矩形射频脉冲列的理想频谱 相

8、对振幅Tr1fsinff01f0f01第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.6 实践发射信号的频谱 204060801000123信号的第一谱线离 散 型寄生输出分布型寄生输出fm / kHz /(dB/Hz)04第 2 章 雷 达 发 射 机 2.3 单级振荡和主振放大式发射机单级振荡和主振放大式发射机 2.3.1 单级振荡式发射机单级振荡式发射机 图 2.7 单级振荡式发射机组成方框图 预调器调制器振荡器发射机定时器显示器接收机天线开关天线控制系统电源、控制、保护电路(b)(c)(a)(d)天线第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.8 单级振荡式发射机各级波形 触发脉冲0Trt(a)t

9、预调脉冲0(b)调制脉冲(c)射频脉冲tt00(d)第 2 章 雷 达 发 射 机 2.3.2 主振放大式发射机的特点主振放大式发射机的特点1. 具有很高的频率稳定度具有很高的频率稳定度 在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下, 必需采用主必需采用主振放大式发射机。振放大式发射机。2. 发射相位相参信号发射相位相参信号 脉冲多普勒脉冲多普勒PD雷达雷达3. 适用于频率捷变雷达适用于频率捷变雷达第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.9 采用频率合成技术的主振放大式发射机 分频器 n调制器多 级放大链基准频率振 荡 器倍频器 M上变频混频器谐 波产生器N

10、1F控制器N2FN3FNkFNiF发射信号至天线f0 (Ni M)F触发脉冲 fr F/nFFMFF相参振荡电压fC MF稳定本振电压fL NiF第 2 章 雷 达 发 射 机 4. 能产生复杂波形能产生复杂波形 图 2.10 能产生复杂波形的主振放大式发射机 波 形产生器主振放大式发射机收发开关控制与定时器稳 频振荡器信 号处理器接收机复杂波形发射机输出天线第 2 章 雷 达 发 射 机 2.3.3 射频放大链的性能与组成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, 它的设计质量与射它的设计质量与射频放大管的选择关系亲密。频放大管的选择关系亲

11、密。第 2 章 雷 达 发 射 机 表表2.2 高功率脉冲任务的高功率脉冲任务的O型管和分布发射式型管和分布发射式M型管的性能比较型管的性能比较 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表2.2 高功率脉冲任务的高功率脉冲任务的O型管和分布发射式型管和分布发射式M型管的性能比较型管的性能比较 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表 2.3 微波三、四极管的主要电性能微波三、四极管的主要电性能 第 2 章 雷 达 发 射 机 选用什么微波管组成放大链要按实践情况详细思索选用什么微波管组成放大链要按实践情况详细思索, 不存在对于不存在对于一切场所都是最正确的放大链。一切场所都是最正确的放大链。 在在100

12、0 MHz以下选用微波三、四极管组成的放大链以下选用微波三、四极管组成的放大链优点：体积小、分量轻、任务电压低、优点：体积小、分量轻、任务电压低、 相位稳定性和相位特性相位稳定性和相位特性线性度好、本钱低和对负载失配容限大。线性度好、本钱低和对负载失配容限大。缺陷：单级增益较低缺陷：单级增益较低, 频带也不易做得宽频带也不易做得宽多用于地面远程雷达和相控阵雷达中。多用于地面远程雷达和相控阵雷达中。 第 2 章 雷 达 发 射 机 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 优点：频带宽、增益高、构造较为简单。

13、缺陷: 输出功率往往不大, 效率也不是很高. 常运用于机载雷达及要求轻便的雷达系统中。 第 2 章 雷 达 发 射 机 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, 但可以发扬其高增益的优点。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,

14、 彼此取长补短。 这种放大链频带较宽, 体积分量相对不大, 因此在地面的机动雷达、相控阵雷达(末级通常采用多管输出)以及某些空载雷达中运用日趋增多。 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.3.4 射频放大链运用举例射频放大链运用举例 某精细跟踪雷达用的发射机某精细跟踪雷达用的发射机, 任务在任务在C波段波段, 要求输出脉冲要求输出脉冲功率为功率为2.5 MW, 1 dB带宽为带宽为1 %, 射频脉冲宽度为射频脉冲宽度为0.8s(前沿宽前沿宽度不大于度不大于0.10.5s, 后沿宽度不大于后沿宽度不大于0.150.2s), 脉冲反复频率脉冲反复频率可在可在600800 Hz的范围内以三种不同的值跳

15、变。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的进展多卜勒测速由于此雷达要求对所跟踪的目的进展多卜勒测速, 所以必需所以必需用主振放大式发射机用主振放大式发射机, 其主振器其主振器(固体微波源固体微波源)的输出功率为的输出功率为20 mW、 脉冲宽度为脉冲宽度为4 s的射频脉冲。的射频脉冲。第 2 章 雷 达 发 射 机 根据输入和输出功率的要求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微波放大链的功率增益至少应为 dBG811020105 . 2lg1036根据微波管产生的详细情况根据微波管产生的详细情况, 选用三级级联组成。为防止各级之选用三级级联组成。为防止各

16、级之间的相互影响间的相互影响, 级间必需用铁氧体环流器隔离。思索到级间损耗级间必需用铁氧体环流器隔离。思索到级间损耗, 微波放大链的实践增益应在微波放大链的实践增益应在83 dB以上。由于要求的输出功率大以上。由于要求的输出功率大, 功率增益高功率增益高, 但带宽并不大但带宽并不大, 且该雷达系固定式的地面雷达且该雷达系固定式的地面雷达, 所以所以可以选用行波管可以选用行波管-速调管式放大链。速调管式放大链。第 2 章 雷 达 发 射 机 末级选四腔大功率速调管末级选四腔大功率速调管, 它的前三腔采用参差调谐它的前三腔采用参差调谐, 输出腔为输出腔为复合腔复合腔, 以保证瞬时通频带大于以保证瞬

17、时通频带大于1 %。 速调管的饱和增益为速调管的饱和增益为32 dB。放大链的前级由两级行波管组成放大链的前级由两级行波管组成 第一级小功率行波管为包装式构造的周期性永磁聚焦栅控行波第一级小功率行波管为包装式构造的周期性永磁聚焦栅控行波管管, 其最大增益为其最大增益为32 dB, 1 dB带宽为带宽为7 %。 第二级是中功率行波管第二级是中功率行波管, 其饱和增益大于其饱和增益大于24 dB, 3 dB带宽为带宽为2.5 %。由于工艺的限制。由于工艺的限制, 中功率行波管和大功率速调管没有栅极或中功率行波管和大功率速调管没有栅极或调制阳级调制阳级, 因此只需采用阴极脉冲调制。因此只需采用阴极脉

18、冲调制。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.11 发射机的组成方框图 第一级行波管第二级行波管定 向耦合器速测管20 mW32 dB16 W24 dB4 kW自固体微波源0.8 s环流器环流器稳压电源1.3 s240 V0稳压电源磁场电源调制器定时器1.3 s50 V调制器01.2 s50 V0预调器1.2 s01.0 s调制器预调器磁调压器高压电源18 kV磁场电源0.7 s01.4 s120 kV低压电源中压电源0.7 s50 V05 V0由测距机来的定时脉冲4 s0.8 s0.8 s钛泵电源32 dB0.8 s2.5 W至天线第 2 章 雷 达 发 射 机 2.4 固固 态态 发发

19、 射射 机机 2.4.1 开展概略和特点开展概略和特点 与微波电子管发射机相比与微波电子管发射机相比, 固态发射机具有如下优点固态发射机具有如下优点:不需求阴极加热、不需求阴极加热、 寿命长。寿命长。 (2) 具有很高的可靠性。具有很高的可靠性。 (3) 体积小、分量轻。体积小、分量轻。 (4) 任务频带宽、效率高。任务频带宽、效率高。 (5) 系统设计和运用灵敏。系统设计和运用灵敏。 (6) 维护方便维护方便, 本钱较低。本钱较低。 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表 2.4 运用于雷达系统中的各种固态发射机的特性运用于雷达系统中的各种固态发射机的特性 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.

20、4.2 固态高功率放大器模块固态高功率放大器模块 1. 大功率微波晶体管大功率微波晶体管 大功率微波晶体管的迅速开展大功率微波晶体管的迅速开展, 对固态发射模块的性能和运对固态发射模块的性能和运用起到重要的推进作用。用起到重要的推进作用。 在在S波段以下波段以下, 通常采用硅双极晶体管。通常采用硅双极晶体管。在在S波段以上那么较多采用砷化镓场效应管波段以上那么较多采用砷化镓场效应管(GaAs FET),目前它目前它们的输出功率在们的输出功率在810 GHz频率上可达频率上可达20 W, 而在而在12 GHz以上时以上时只需几瓦。只需几瓦。 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表 2.5 在某些雷

21、达固态发射模块中运用的大功率晶体管特性在某些雷达固态发射模块中运用的大功率晶体管特性 第 2 章 雷 达 发 射 机 2. 固态高功率放大器模块固态高功率放大器模块 运用先进的集成电路工艺和微波网络技术, 将多个大功率晶体管的输出功率并行组合, 即可制成固态高功率放大器模块。 输出功率并行组合的主要要求是高功率和高效率。根据运用要求, 主要有两种典型的输出功率组合方式。空间合成的输出构造, 主要用于相控阵雷达。 由于没有微波功率合成网络的插入损耗, 因此输出功率的效率很高。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.12 固态功率放大器输出功率组合方式(a) 空间合成方式; (b) 集中合成输出

22、构造; (c) 集中合成输出构造的固态高效模块 (a)11: n12 n1n1:11: n2132 n2输入P n2AA第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.12 固态功率放大器输出功率组合方式(a) 空间合成方式; (b) 集中合成输出构造; (c) 集中合成输出构造的固态高效模块 11: n12 n1n1:11: n2132 n2输入n2:1P n2A损耗(b)A第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.12 固态功率放大器输出功率组合方式(a) 空间合成方式; (b) 集中合成输出构造; (c) 集中合成输出构造的固态高效模块 1: n11n1: 12 n112 n21: n2n2: 1

23、3C逻辑SW输入集电极电压输出(c)第 2 章 雷 达 发 射 机 2.4.3 微波单片集成微波单片集成(MMIC) 收发模块收发模块 微波单片集成电路微波单片集成电路(MMIC)的最新开展的最新开展, 使固态收发模块在使固态收发模块在相控阵雷达中的运用到达适用阶段。微波单片集成电路采用了相控阵雷达中的运用到达适用阶段。微波单片集成电路采用了新的模块化设计方法新的模块化设计方法, 将固态收发模块中的有源器件将固态收发模块中的有源器件(线性放大线性放大器、低噪声放大器、饱和放大器或有源开关等器、低噪声放大器、饱和放大器或有源开关等)和无源器件和无源器件(电电阻、电容、电感、二极管和传输线等阻、电

24、容、电感、二极管和传输线等)制造在同一块砷化镓制造在同一块砷化镓(GaAs)基片上基片上, 从而大大提高了固态收发模块的技术性能从而大大提高了固态收发模块的技术性能, 使废使废品的一致性好品的一致性好, 尺寸小尺寸小, 分量轻。分量轻。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图2.13示出典型的微波单片集成收发模块的组成框图。 收发模块主要由功率放大器、低噪声放大器、宽带放大器、移相器、衰减器、限幅收发开关和环行器等部件组成, 具有高集成度、 高可靠性和多功能特点。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.13 用于相控阵雷达的单片集成收发模块组成框图 12345T/R控制T/RT/R控制处理 A

25、A A偏置控制 A A AT/R限幅器发射功率放大器环行器天线发射端口接收端口控制数据输入低噪声接收放大器第 2 章 雷 达 发 射 机 近年来微波单片集成收发模块开展很快, 并且曾经成为相控阵雷达的关键部件。从超高频波段至厘米波波段, 都有可供适用的微波单片集成收发模块。 微波单片集成收发模块的主要优点如下: (1) 本钱低。由于由有源和无源器件构成的高集成度和多功能电路是用批量消费工艺制造在一样的基片上的, 它不需求常规的电路焊接装配过程, 所以本钱低廉。 (2) 高可靠性。采用先进的集成电路工艺和优化的微波网络技术, 没有常规分别元件电路的硬线衔接和元件组装过程, 因此单片集成收发模块的

26、可靠性大大提高。 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表 2.6 用于相控阵雷达的几种单片集成收发模块性能参数用于相控阵雷达的几种单片集成收发模块性能参数 第 2 章 雷 达 发 射 机 (3) 电路性能一致性好、废品率高。单片集成收发模块是在一样的基片上批量消费制造的, 电路性能的一致性很好, 废品率高, 在运用维护中的交换性也很好。 (4) 尺寸小、分量轻。有源和无源器件制造在同一块砷化镓基片上, 电路的集成度很高, 它的尺寸和分量与常规的分别元件制造的收发模块相比越来越小。第 2 章 雷 达 发 射 机 2.4.4 固态发射机的运用固态发射机的运用 1. 在相控阵雷达中的运用 固态模块在相

27、控阵雷达中的运用已遭到注重。 相控阵天线中的每个辐射元由单个的固态收发模块组成。相控阵天线利用电扫描方式, 使每个固态模块辐射的能量在空间合成为所需求的高功率输出, 从而防止了采用微波网络合胜利率所引起的损耗。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.14 典型的L波段相控阵发射/接纳模块 1 2 3 4 5 6 7移相器T/R开关低噪声放大器限幅器T/R开关环行器至天线T/R逻辑功率放大器预放大器移相器移相逻辑射频信号12(T/R) 2(T/R) 1控制信号假负载Pt=1kw=10usNf=3dB4档移向第 2 章 雷 达 发 射 机 2. 在全固态化高可靠性雷达中的运用在全固态化高可靠性雷

28、达中的运用 图 2.15 L波段高可靠性全固态化发射机 150 W转换开关转换开关 65 66(1)组合器1:8(8)组合器 1 2 64150 W1:8(8)组合器8:1150 W150 W(1)组合器8:1至控制器面板至监控器8 kW射频输出射频输入增益(损耗)电平0.7 dB33.532.819.2 dB52.019.2 dB32.819 dB69.80.93 dB68.5(dBmW)第 2 章 雷 达 发 射 机 2. 在全固态化高可靠性雷达中的运用 图2.15示出了一个L波段高可靠全固态化发射机的运用实例。 这个固态发射机的输出峰值功率为8 kW、平均功率为1.25 kW。 它的主要

29、特点是: (1) 功率放大级采 用64个固态放大集成组件组成, 每个集成组件峰值功率为150 W、增益为20 dB、带宽为200 MHz、效率为33 %; (2) 采用高性能的1 8功率分配器和8 1的功率合成器, 保证级间有良好的匹配和高的功率传输效率; (3) 采用两套前置预放大器(组件65和66), 假设一路预放大器失效, 转换开关将自动接通另一路。 上述三点使这个固态发射机具有高可靠性, 而且体积小、分量轻、 机动性好。 第 2 章 雷 达 发 射 机 3. 在延续波体制对空监视雷达系统中的运用在延续波体制对空监视雷达系统中的运用 图 2.16 用于延续波对空监视雷达系统的固态发射机

30、320 W144144个发射模块320 W144144个发射模块末前级激励2320 W 功率18 路输出1.8 kW1.8 kW6 个模块6 个模块激励级320 W功率2592320 W第 2 章 雷 达 发 射 机 与原来的电子管发射机相比, 这个固态发射机具有如下优点: (1) 高效率、低损耗。由于2592个固态发射模块与对应的偶极子辐射器在构造上是一体化的, 没有电子管发射机必不可少的微波功率输出分配网络带来的损耗, 整个发射机的效率为52.6 %, 比原来电子管发射机的效率(26.4 %)提高了 1 倍。 (2) 高可靠性。 固态发射模块本身的平均无缺点间隔时间已超越100 000 h

31、, 整个发射系统的可靠性为0.9998。 (3) 体积小、分量轻、维护方便。原来的发射机由18个输出功率为50 kW的高功率电子管末级放大器组成, 需求的附加平安防护设备很多, 体积庞大, 维修困难。固态发射机运用2592个平均功率为320 W的固态模块, 直流供电电压为28 V, 运用和维护很方便。 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表 2.7 典型的固态发射模块的性能参数典型的固态发射模块的性能参数 第 2 章 雷 达 发 射 机 表表2.8 延续波对空监视雷达固态发射机和电子管发射机性延续波对空监视雷达固态发射机和电子管发射机性 第 2 章 雷 达 发 射 机 2.5 脉脉 冲冲 调调

32、制制 器器 图 2.17 脉冲调制器的组成方框 充电元件储能元件(电容器或人工线)耦合元件(脉冲变压器)调制开关(刚性的或软性的)电源部分射 频发生器第 2 章 雷 达 发 射 机 2.5.1 刚性开关脉冲调制器刚性开关脉冲调制器 根据负载的不同根据负载的不同, 刚性开关脉冲调制器又可分为阴极脉冲调刚性开关脉冲调制器又可分为阴极脉冲调制器、制器、 调制阳极脉冲调制器和栅极脉冲调制器。阴极脉冲调制调制阳极脉冲调制器和栅极脉冲调制器。阴极脉冲调制器是直接或经过耦合元件器是直接或经过耦合元件(脉冲变压器脉冲变压器)去控制射频发生器的全去控制射频发生器的全部电子注功率的。调制阳极脉冲调制器虽然普通也要

33、提供全部部电子注功率的。调制阳极脉冲调制器虽然普通也要提供全部电子注电压电子注电压, 但由于调制阳极截获的电流很小但由于调制阳极截获的电流很小, 因此它主要在脉因此它主要在脉冲的起始和终了时给分布电容充电和放电提供较大的电流。栅冲的起始和终了时给分布电容充电和放电提供较大的电流。栅极脉冲调制器和调制阳极脉冲调制器类似极脉冲调制器和调制阳极脉冲调制器类似, 不过超高频管的栅极不过超高频管的栅极总是做成具有高放大系数的控制极总是做成具有高放大系数的控制极, 所以要求的调制电压要小得所以要求的调制电压要小得多多, 可以采用低压元件和技术。可以采用低压元件和技术。 第 2 章 雷 达 发 射 机 1.

34、 阴极脉冲调制器 刚性开关阴极脉冲调制器的典型线路如图2.18所示。图中V1是刚性开关管, C是储能电容, V2是作为调制器负载的磁控管, 电阻R1是充电元件, 电感L和二极管V3构成储能元件的充电通路并用来改善调制脉冲的下降边。把图2.18的线路与普通的视频脉冲放大器相比可以看出, 刚性开关阴极脉冲调制器本质上就是一个视频脉冲放大器, 只不过在设计上要充分留意到它在大功率下运用, 并要保证射频发生器所要求的良好波形罢了。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.18 刚性开关阴极调制器的典型线路 ER1CV1LV3C0V2Eg第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.19 用脉冲变压器耦合的阴

35、极脉冲调制器 高压电源R1L1CV第 2 章 雷 达 发 射 机 为了顺应多种脉冲宽度和高任务比的任务, 往往采用把高压电源、调制管和负载三者串联起来的方式, 如图2.20所示, 我们把它叫做串联式阴极脉冲调制器, 以与图2.18所示的高压电源、调制管和负载三者并联的并联式阴极脉冲调制器相区别。串联式调制器与并联式相比有以下优点: 第一, 串联式调制器省去了反复充电电路, 所以可适用于高反复频率任务, 特别适用于脉冲串任务, 那里能够要求串内的各脉冲间的间隔很小; 第二, 串联式调制器的储能电容就是高压电源的滤波电容器组, 只需这个电容足够大, 就可以顺应各种不同的脉冲宽度任务; 第三, 普通

36、说来, 串联式调制器的体积要比并联式的小些, 由于并联式调制器除了需求储能电容外, 高压电源输出端还需求有一个电容, 以尽量减小脉冲负载对电源的影响。此外,并联式调制器还需求充电元件和旁通元件等。但是, 串联式调制器有一个最大的缺陷, 就是调制管的栅极电源、帘栅电源、灯丝电源及栅极鼓励电路等都是处在对地有高压变动的电位上, 这样就使得构造大大复杂。因此, 普通常规雷达还是较多地采用并联式阴极脉冲调制器。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.20 串联式阴极脉冲调制器 高压电源C第 2 章 雷 达 发 射 机 2. 调制阳极脉冲调制器 为了减小调制器的尺寸和调制功率, 对于具有调制阳极或栅极

37、的O型管, 可以采用调制阳极调制或栅极调制。这样做还可以防止电子注电压(阴极电压)在上升与下降过程中产生寄生的模振荡。由于O型管的调制阳极与栅极所截获的电流只需电子注电流的很小一部分(约为0.1 %到1 %), 因此它对调制器呈现的是一个高欧姆电阻, 同时并联着它本身的分布电容、 杂散电容以及调制器的输出电容, 也就是说， 它呈现的根本上是一个电容性负载。由于这个缘由, 要采用类似上述阴极调制器的线路是不胜利的, 通常采用的是一种称之为浮动板调制器的线路, 如图2.21所示。 第 2 章 雷 达 发 射 机 图 2.21 浮动板调制器 偏 压 与激励电路偏 压偏 压 与激励电路V2RV1E前沿

38、触发00后沿触发0后沿触发浮动板C0第 2 章 雷 达 发 射 机 线路的任务原理是: 在脉冲间歇期, 接通管和截尾管都不导电, 经过泄放电阻R使O型管调制阳板和阴极维持在负偏压上, 因此O型管的电子注电流被截止。当接通管V1遭到鼓励而进入导通形状时, 调制阳极的分布电容C0被充电, 浮动板随之被短接到近于地电位, 构成输出脉冲前沿, 此时调制阳极与阴极之间的电位差接近于电子注电压E, O型管开场任务, 在脉冲宽度期间, 接通管坚持在导通形状, 使调制阳极也继续维持在近于地电位, 构成调制脉冲平顶。当截尾管遭到鼓励而开启时(接通管的鼓励电路同时使接通管断开), 分布电容C0经过偏压电源和截尾管迅速放电, 调制阳极重新回到相对于阴极为负偏压的电位差, 构成调制脉冲的后沿2, O型管也就相应地截止。 第 2 章 雷 达 发 射 机 浮动板调制器与普通的阴极脉冲调制器相比, 具有以下根本特点: 要求调制管能接受全部电子注电压, 但要求流过它的电流较小, 主要是在脉冲前后沿期内给分布电容C0提供充放电电流, 因此调制管