脉冲雷达发射机举例

1、脉冲雷达发射机举例 一、单级振荡式发射机 单级振荡式发射机是应用最广泛的一种雷达发射机。诸如导航雷达、气象雷达、搜索引导雷达和炮瞄雷达几乎都采用这一种程式。下面介绍一部航海导航雷达中的发射机。 某工作在X波段的航海导航雷达，其发射机的主要技术指标是： 工作频率f0=9370±30MHz 发射脉冲的脉冲宽度和重复频率F ns相应的Fr1=200Hz us相应的Fr2=2000Hz us相应的Fr3=1000Hz 脉冲功率14kW该发射机由预调器、调制器和磁控管振荡器三大部分组成，图 画出了其方框图。1.预调器预调器除产生激励调制器的调制开关脉冲外，同时输出一个幅度为815V的正极性触发

2、脉冲去触发显示器作为定时信号。此外还提前输出一个极性为正、幅度大于8V的脉冲去触发海浪抑制（时间增益控制）电路。预调器由控制脉冲形成电路、触发脉冲产生器和预调脉冲形成电路三部分组成。控制脉冲形成电路的原理线路如图 所示。由电源变压器来的21V、1000Hz的交流电压对称地加至二极管D1和D2的负端，在其正端得到一个负的脉动电压，此电压经过稳压管D3和D4限幅后形成方波，它再经电容C1和电阻R3组成的微分电路变成正负相间的尖脉冲送至由BG1组成的限幅放大器，由于BG1处于零偏置的截止状态，故正极性尖脉冲不起作用，而当负尖顶脉冲输入时，它便由截止状态进入导通状态，在其集电极获得一正极性脉冲波，该脉

3、冲一路经过电阻R2进入海浪抑制电路，作为该电路的触发信号；另一路则经耦合电容C2和由R5、C5组成的积分电路变成有较长上升边的脉冲波，然后经由BG2组成的射极跟随器输出至触发脉冲产生器去启动可控硅SCR工作。积分电路R5C5的作用是使海浪抑制触发脉冲能提前于发射脉冲，以防止由于海浪抑制电路的接入而干扰接收机工作。继电器J3用来转换触发脉冲的重复频率，当雷达工作在量程为0.54浬范围内时，继电器J3动作，二极管D1和D2同时工作，相当于全波整流，此时重复频率为2000Hz（相应的脉冲宽度为80mus或0.25us），在其它量程则继电器J3不动作，只有二极管D1工作，相当于半波整流，脉冲重复频率转

4、换为1000Hz。触发脉冲发生器的电路如图 所示，实质上是一个最简单的线型调制器，SCR作为调制开关，电容C7用作储能和脉冲形成，当控制极触发脉冲还没有到来时，SCR的控制极电流Ig=0，管子处于正向阻断状态，这时电源电压Ec就通过电感L1、二极管D5向电容C7谐振充电。当控制极触发脉冲到来且达到规定的触发电平后，SCR就进入正向导通状态，于是电容C7就经SCR、脉冲变压器MB初级绕组放电。与此同时，在脉冲变压器MB的次级绕组感应出一个幅度近于300V的正极性脉冲，它被送至下一级去触发它激式间歇振荡器工作。当放电电流减少到SCR的维持电流时，SCR恢复到正向阻断状态，重复前述过程，如此周而复始

5、就得到一系列的脉冲串。预调脉冲形成电路采用它激式间歇振荡器，图 画出了它的电原理图。在脉冲间歇期内，电子管G1因栅极接有负偏压而处于截止状态，一旦正极性的触发脉冲到来，电子管G1导通，电路形成间歇振荡，在脉冲变压器MB2或MB3的1、6绕组上分别输出脉宽为0.5us、0.2us、60mus的正极性脉冲去激励调制器工作。电路中继电器J1、J2、J3是用来转换脉冲宽度和每次频率的，它们同时受显示器面板上的量程转换开关控制。在0.5、1浬量程上，继电器J1、J2、J3全部吸动，电容C10脉冲变压器MB3决定了间歇振荡器形成的脉冲宽度（60mus相应的脉冲重复频率2kHz）。在2、4浬量程上，继电器J

6、1、J2不动作，只有继电器J3动作，电容C8、C9和脉冲变压器MB2决定了间歇振荡器形成的脉冲宽度(0.2us其重复频率仍为2kHz)。在8、16、32浬量程上，继电器J1、J2、J3都不动作，这时间歇振荡器的脉冲宽度由电容C9和脉冲变压器MB2决定，其数值为0.5us，相应的重复频率为1kHz。电路中的由电容C11、电阻R11组成的串联网络和电感L2都是用来控制脉冲前沿的，以使预调脉冲不至于有过大的上冲量和明显的顶部脉动，从而有效地防止磁控管产生频谱遗漏和寄生调频。电阻R16是电子管G1的阳极负载电阻。电阻R15二个作用，其一是构成负反馈以提高电路工作的稳定性，其二是获得与预调脉冲同步的显示

7、器触发脉冲。电阻R10、R12构成了电子管G1的栅极馈电电路。电阻R17和电容C13则构成帘极馈电电路。2. 调制器该发射机采用刚性调制器，图是它的电原理图。其工作原理是：在脉冲间歇期内，由于调制管G2栅极上加有大于截止偏压的负偏压而处于截止状态，这时高压电源经限流电阻R18和截尾电阻R22、R23向储能电容充电。当调制管受到正极性的预调脉冲触发时，调制管导通，储能电容向磁控管放电，从而在其阴极上建立起一高压负脉冲激励起磁控管的高频振荡。电阻R19可有效地抑制寄生振荡，R21构成负反馈，用来增进工作稳定性，电阻R23取样磁控管电流，电阻R20、电容C16构成帘栅极馈电电路。调制器的高压电源由高

8、压变压器B1、电容器C14、C15、硅堆D6、D7组成两倍压整流电路。电容器C15既是储能电容又是整流器滤波电容，两者合用一只电容器也是该电路设计的优点之一。3. 磁控管振荡器磁控管振荡器的线路如图 所示，磁控管G3是一个小型的包装式磁控管，它在调制脉冲的作用下能产生脉冲功率大于14kW的射频(9370MHz)振荡。由于磁控管的阴极处于负高压电位，所以磁控管灯丝变压器必须能承受高压。电容C17使磁控管灯丝的两端对调制脉冲处于同电位。二、多级主振放大式发射机某雷达由于采用了脉冲压缩体制，所以其发射机程式为多级主振放大式。图是该发射机的组成方框图，它的高频部分由四级组成。第一级固态微波源是主振信号

9、源，产生频率足够稳定、信号强度达几十毫瓦的高频信号，其后是三级高频放大器，将信号放大至兆瓦量级。前级放大器和第二级放大器采用中小功率的行波管放大器，每级的增益各为2030dB，末级功率放大器是一高功率速调管放大器，其增益也在30dB左右，为了防止各级之间相互影响，每一级间都加有隔离器。 各高频放大器都被矩形脉冲调制，前级和第二级都是栅极调制，末级则为阴极调制。各级调制脉冲的宽度各不相同且逐级加宽，以保证高频脉冲能够在调制脉冲的中间部分通过，同时这些调制脉冲都受定时脉冲控制，使它们的起始时间保持一定的关系。 1.级间放大器 图 表示了由行波管放大器1构成前级放大器、行波管放大器2构成第二级放大器

10、以及插入在它们之间的连接装置。来自固态微波源的高频信号进入前级放大器，经放大后馈送至第二级放大器再行放大。其间插入有同轴线 波导转换器、隔离器、窄带滤波器和波导-同轴线转换器。二级行波管放大器分别由灯丝电源、 偏压电源和高压电源供给各自所需的灯丝、偏压和高压。其中的高压电源、偏压电源都加有稳压措施，以保持行波管放大器的相位不变，否则会导致信号失真。激励器（栅极调制器）供给行波管放大器以栅极调制脉冲。因为灯丝和偏压都处于负高压电位，所以栅极调制脉冲必须经过一个高电压隔离脉冲变压器或高压电容进行耦合。前级放大器采用高压电容耦合并由扼流圈L1隔离调制脉冲对负偏压电源的影响。第二级放大器则采用高电位隔离脉冲变压器耦合。级间的同轴线-波导、波导-同轴线转换器仅仅是为了便于相互连接。波导隔离器用来隔离后级对前级的影响。窄带滤波器将符合工作频率的信号传输给下级，而阻止其它频率的成分通过，从而可以有效地防止寄生振荡产生。2. 末级速调管高功率放大器末级功率放大器采用高功率的多腔速调管，其前三腔采用参差调谐，输出腔则为复合腔以保证其瞬时带宽（1dB）大于1%。外加磁场线圈提供管子的聚焦磁场，水冷系统保证管体、收集极和输出窗得到充分的冷却。3. 调制方式该发射机的各高放级都被