教學(xué)第二章-雷達(dá)發(fā)射機(jī)課件

第二章雷達(dá)發(fā)射機(jī)第二章雷達(dá)發(fā)射機(jī)1內(nèi)容提要：

發(fā)射機(jī)的任務(wù)

發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)

發(fā)射機(jī)的種類及結(jié)構(gòu)

典型發(fā)射機(jī)內(nèi)容提要：發(fā)射機(jī)的任務(wù)2為雷達(dá)提供一個(gè)載波受到調(diào)制的大功率射頻信號(hào)，經(jīng)饋線和收發(fā)開關(guān)由天線輻射出去。調(diào)制:提高分辨率大功率:提高作用距離射頻:便于無(wú)線輻射發(fā)射機(jī)的任務(wù)發(fā)射信號(hào)本身不具有目標(biāo)信息，但為雷達(dá)獲取目標(biāo)和環(huán)境信息提供載體。發(fā)射機(jī)一般具有高頻、高壓、大功率的特點(diǎn)，它是雷達(dá)系統(tǒng)中最大、最重和最昂貴的部分。

為雷達(dá)提供一個(gè)載波受到調(diào)制的大功率射頻信號(hào)，經(jīng)饋線和收發(fā)開關(guān)3發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)工作頻率或波段輸出功率總效率信號(hào)形式信號(hào)穩(wěn)定度發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)工作頻率或波段41.工作頻率或波段雷達(dá)的工作頻率或波段是按照雷達(dá)的用途確定的。工作頻率或波段的不同影響對(duì)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)物理尺寸↓發(fā)射功率↓波束寬度↓大氣衰減↑f↑功率器件選擇1.工作頻率或波段雷達(dá)的工作頻率或波段是按照雷達(dá)的用途確定52.輸出功率影響：作用距離抗干擾能力定義：發(fā)射機(jī)送入天線輸入端的功率2.輸出功率影響：作用距離抗干擾能力定義：發(fā)射機(jī)送入天線輸6１、峰值功率：脈沖期間射頻振蕩的平均功率２、平均功率：脈沖重復(fù)周期內(nèi)的輸出平均功率。１、峰值功率：脈沖期間射頻振蕩的平均功率73.總效率定義：發(fā)射機(jī)輸出總功率和輸入總功率之比。ps為輸入發(fā)射機(jī)的總平均功率3.總效率定義：發(fā)射機(jī)輸出總功率和輸入總功率之比。ps為輸84.信號(hào)形式（調(diào)試形式）4.信號(hào)形式（調(diào)試形式）9三種典型雷達(dá)信號(hào)和調(diào)制波形三種典型雷達(dá)信號(hào)和調(diào)制波形10

信號(hào)的穩(wěn)定度或頻譜純度信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，如信號(hào)的振幅、頻率（或相位）、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率等隨時(shí)間作不應(yīng)有的變化的大小。信號(hào)參數(shù)的不穩(wěn)定規(guī)律性：電源濾波不良、機(jī)械震動(dòng)引起隨機(jī)性：發(fā)射管噪聲、調(diào)制脈沖的起伏引起信號(hào)的穩(wěn)定度或頻譜純度信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，如信號(hào)的振幅、頻率（11衡量信號(hào)不穩(wěn)定的指標(biāo)時(shí)域頻域信號(hào)某項(xiàng)參數(shù)的方差，如振幅方差、相位方差等。雷達(dá)信號(hào)在應(yīng)有的信號(hào)頻譜之外的寄生輸出。信號(hào)的頻譜純度衡量信號(hào)不穩(wěn)定的指標(biāo)時(shí)域頻域信號(hào)某項(xiàng)參數(shù)的方差，如振幅方差、12頻譜純度離散型寄生譜分布型寄生譜頻譜純度離散型寄生譜分布型寄生譜13發(fā)射機(jī)的分類1、按調(diào)制方式：①連續(xù)波發(fā)射機(jī)②脈沖發(fā)射機(jī)2、按工作波段：①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按產(chǎn)生信號(hào)方式：①單級(jí)振蕩式②主振放大式4、按功率放大使用器件：①真空管發(fā)射機(jī)②固態(tài)發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)的分類1、按調(diào)制方式：①連續(xù)波發(fā)射機(jī)②脈沖14發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)單級(jí)振蕩式由振蕩器直接產(chǎn)生大功率的射頻震蕩信號(hào)主振放大式由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)產(chǎn)生射頻信號(hào)，再通過(guò)第二級(jí)電路進(jìn)行功率放大發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)單級(jí)振蕩式15單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、輕便缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度差，難以形成復(fù)雜波形，相繼射頻脈沖之間不相參非相參發(fā)射機(jī)單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、輕便非相參發(fā)射機(jī)16主振放大式發(fā)射機(jī)放大鏈?zhǔn)椒糯箨囀街髡穹糯笫桨l(fā)射機(jī)放大鏈?zhǔn)椒糯箨囀?7主振放大式發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)具有很高的頻率穩(wěn)定度發(fā)射相位相參信號(hào)，相參發(fā)射機(jī)適用于頻率捷變雷達(dá)能產(chǎn)生復(fù)雜的波形主振放大式發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)具有很高的頻率穩(wěn)定度18固態(tài)電子器件：利用固體內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)原理制成的具有一定功能的電子器件。固體一般可分為絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體3類。半導(dǎo)體的電學(xué)性能容易受各種環(huán)境因素如摻雜、光照等的控制，易于制成電子功能器件，因此絕大部分的固態(tài)電子器件是用半導(dǎo)體材料制成的。電子管（真空管）是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。

發(fā)射機(jī)真空管發(fā)射機(jī)固態(tài)發(fā)射機(jī)固態(tài)電子器件：利用固體內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)原理制成的具有一定功能的電19真空電子管發(fā)射機(jī)---行波管基本結(jié)構(gòu)

電子槍慢波結(jié)構(gòu)收集極輸入輸出裝置真空電子管發(fā)射機(jī)---行波管基本結(jié)構(gòu)電子槍慢波結(jié)構(gòu)20行波管功率放大原理電子束和電場(chǎng)相對(duì)靜止行波管功率放大原理電子束和電場(chǎng)相對(duì)靜止21電子束相對(duì)電場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)電子聚集在加速場(chǎng)電子束相對(duì)電場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)電子聚集在加速場(chǎng)22電子束相對(duì)電場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)電子聚集在減速場(chǎng)電子束相對(duì)電場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)電子聚集在減速場(chǎng)23射頻信號(hào)被放大的條件:

慢波結(jié)構(gòu)射頻信號(hào)被放大的條件:慢波結(jié)構(gòu)24第二章-雷達(dá)發(fā)射機(jī)課件25固態(tài)發(fā)射機(jī)---基本組成單元微波晶體管雙極晶體管場(chǎng)效應(yīng)管BipolarPH3135-90SPulsedPowerTransistor3.1-3.5GHz,90WUF28150JMOSFETPowerTransistor100-500MHz,150W固態(tài)發(fā)射機(jī)---基本組成單元微波晶體管雙極晶體管Bipola26晶體管特性晶體管特性27固態(tài)高功率放大器模塊應(yīng)用先進(jìn)的集成電路工藝和微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將多個(gè)微波大功率晶體管的輸出功率并行組合，制成固態(tài)高功率放大器模塊。固態(tài)高功率放大器模塊應(yīng)用先進(jìn)的集成電路工藝和微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將28集中合成輸出結(jié)構(gòu)空間合成方式集中合成輸出結(jié)構(gòu)空間合成方式29固態(tài)發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與微波電子管發(fā)射機(jī)相比,固態(tài)發(fā)射機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):不需要陰極加熱、壽命長(zhǎng)具有很高的可靠性體積小、重量輕工作頻帶寬、效率高系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)用靈活維護(hù)方便，成本較低固態(tài)發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與微波電子管發(fā)射機(jī)相比,固態(tài)發(fā)射機(jī)具有如下30雷達(dá)發(fā)射機(jī)的分類和主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)有哪些？機(jī)載多普勒雷達(dá)為什么一定要用主振放大式發(fā)射機(jī)？雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用固態(tài)發(fā)射機(jī)有何特點(diǎn)？作業(yè)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的分類和主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)有哪些？作業(yè)31作業(yè)4.某一機(jī)載脈沖雷達(dá)的峰值功率，采用兩種PRF:

若要求兩種PRF工作方式下的平均功率都為，則脈沖寬度分別取值為多少，并計(jì)算脈沖能量。作業(yè)4.某一機(jī)載脈沖雷達(dá)的峰值功率32第二章雷達(dá)發(fā)射機(jī)第二章雷達(dá)發(fā)射機(jī)33內(nèi)容提要：

發(fā)射機(jī)的任務(wù)

發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)

發(fā)射機(jī)的種類及結(jié)構(gòu)

典型發(fā)射機(jī)內(nèi)容提要：發(fā)射機(jī)的任務(wù)34為雷達(dá)提供一個(gè)載波受到調(diào)制的大功率射頻信號(hào)，經(jīng)饋線和收發(fā)開關(guān)由天線輻射出去。調(diào)制:提高分辨率大功率:提高作用距離射頻:便于無(wú)線輻射發(fā)射機(jī)的任務(wù)發(fā)射信號(hào)本身不具有目標(biāo)信息，但為雷達(dá)獲取目標(biāo)和環(huán)境信息提供載體。發(fā)射機(jī)一般具有高頻、高壓、大功率的特點(diǎn)，它是雷達(dá)系統(tǒng)中最大、最重和最昂貴的部分。

為雷達(dá)提供一個(gè)載波受到調(diào)制的大功率射頻信號(hào)，經(jīng)饋線和收發(fā)開關(guān)35發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)工作頻率或波段輸出功率總效率信號(hào)形式信號(hào)穩(wěn)定度發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)工作頻率或波段361.工作頻率或波段雷達(dá)的工作頻率或波段是按照雷達(dá)的用途確定的。工作頻率或波段的不同影響對(duì)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)物理尺寸↓發(fā)射功率↓波束寬度↓大氣衰減↑f↑功率器件選擇1.工作頻率或波段雷達(dá)的工作頻率或波段是按照雷達(dá)的用途確定372.輸出功率影響：作用距離抗干擾能力定義：發(fā)射機(jī)送入天線輸入端的功率2.輸出功率影響：作用距離抗干擾能力定義：發(fā)射機(jī)送入天線輸38１、峰值功率：脈沖期間射頻振蕩的平均功率２、平均功率：脈沖重復(fù)周期內(nèi)的輸出平均功率。１、峰值功率：脈沖期間射頻振蕩的平均功率393.總效率定義：發(fā)射機(jī)輸出總功率和輸入總功率之比。ps為輸入發(fā)射機(jī)的總平均功率3.總效率定義：發(fā)射機(jī)輸出總功率和輸入總功率之比。ps為輸404.信號(hào)形式（調(diào)試形式）4.信號(hào)形式（調(diào)試形式）41三種典型雷達(dá)信號(hào)和調(diào)制波形三種典型雷達(dá)信號(hào)和調(diào)制波形42

信號(hào)的穩(wěn)定度或頻譜純度信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，如信號(hào)的振幅、頻率（或相位）、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率等隨時(shí)間作不應(yīng)有的變化的大小。信號(hào)參數(shù)的不穩(wěn)定規(guī)律性：電源濾波不良、機(jī)械震動(dòng)引起隨機(jī)性：發(fā)射管噪聲、調(diào)制脈沖的起伏引起信號(hào)的穩(wěn)定度或頻譜純度信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，如信號(hào)的振幅、頻率（43衡量信號(hào)不穩(wěn)定的指標(biāo)時(shí)域頻域信號(hào)某項(xiàng)參數(shù)的方差，如振幅方差、相位方差等。雷達(dá)信號(hào)在應(yīng)有的信號(hào)頻譜之外的寄生輸出。信號(hào)的頻譜純度衡量信號(hào)不穩(wěn)定的指標(biāo)時(shí)域頻域信號(hào)某項(xiàng)參數(shù)的方差，如振幅方差、44頻譜純度離散型寄生譜分布型寄生譜頻譜純度離散型寄生譜分布型寄生譜45發(fā)射機(jī)的分類1、按調(diào)制方式：①連續(xù)波發(fā)射機(jī)②脈沖發(fā)射機(jī)2、按工作波段：①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按產(chǎn)生信號(hào)方式：①單級(jí)振蕩式②主振放大式4、按功率放大使用器件：①真空管發(fā)射機(jī)②固態(tài)發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)的分類1、按調(diào)制方式：①連續(xù)波發(fā)射機(jī)②脈沖46發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)單級(jí)振蕩式由振蕩器直接產(chǎn)生大功率的射頻震蕩信號(hào)主振放大式由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)產(chǎn)生射頻信號(hào)，再通過(guò)第二級(jí)電路進(jìn)行功率放大發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)單級(jí)振蕩式47單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、輕便缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度差，難以形成復(fù)雜波形，相繼射頻脈沖之間不相參非相參發(fā)射機(jī)單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、輕便非相參發(fā)射機(jī)48主振放大式發(fā)射機(jī)放大鏈?zhǔn)椒糯箨囀街髡穹糯笫桨l(fā)射機(jī)放大鏈?zhǔn)椒糯箨囀?9主振放大式發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)具有很高的頻率穩(wěn)定度發(fā)射相位相參信號(hào)，相參發(fā)射機(jī)適用于頻率捷變雷達(dá)能產(chǎn)生復(fù)雜的波形主振放大式發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)具有很高的頻率穩(wěn)定度50固態(tài)電子器件：利用固體內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)原理制成的具有一定功能的電子器件。固體一般可分為絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體3類。半導(dǎo)體的電學(xué)性能容易受各種環(huán)境因素如摻雜、光照等的控制，易于制成電子功能器件，因此絕大部分的固態(tài)電子器件是用半導(dǎo)體材料制成的。電子管（真空管）是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。

發(fā)射機(jī)真空管發(fā)射機(jī)固態(tài)發(fā)射機(jī)固態(tài)電子器件：利用固體內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)原理制成的具有一定功能的電51真空電子管發(fā)射機(jī)---行波管基本結(jié)構(gòu)

電子槍慢波結(jié)構(gòu)收集極輸入輸出裝置真空電子管發(fā)射機(jī)---行波管基本結(jié)構(gòu)電子槍慢波結(jié)構(gòu)52行波管功率放大原理電子束和電場(chǎng)相對(duì)靜止行波管功率放大原理電子束和電場(chǎng)相對(duì)靜止53電子束相對(duì)電場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)電子聚集在加速場(chǎng)電子束相對(duì)電場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)電子聚集在加速場(chǎng)54電子束相對(duì)電場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)電子聚集在減速場(chǎng)電子束相對(duì)電場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)電子聚集在減速場(chǎng)55射頻信號(hào)被放大的條件:

慢波結(jié)構(gòu)射頻信號(hào)被放大的條件:慢波結(jié)構(gòu)56第二章-雷達(dá)發(fā)射機(jī)課件57固態(tài)發(fā)射機(jī)---基本組成單元微波晶體管雙極晶體管場(chǎng)效應(yīng)管BipolarPH3135-90SPulsedPowerTransistor3.1-3.5GHz,90WUF28150JMOSFETPowerTransistor100-500MHz,150W固態(tài)發(fā)射機(jī)---基本組成單元微波晶體管雙極晶體管Bipola58晶體管特性晶體管特性59固態(tài)高功率放大器模塊應(yīng)用先進(jìn)的集成電路工藝和微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將多個(gè)微波大功率晶體管的輸出功率并行組合，制成固態(tài)高功率放大器模塊。固態(tài)高功率放大器模塊應(yīng)用先進(jìn)的集成電路工藝和微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將60集中合成輸出結(jié)構(gòu)空間合成方式集中合成輸出結(jié)構(gòu)空間合成方式61固態(tài)發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與微波電子管發(fā)射機(jī)相比,固態(tài)發(fā)射機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):不需要陰極加熱、壽命長(zhǎng)具有很高的可靠性體積小、重量輕工作頻帶寬、效率高系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)用靈活維護(hù)方便，成本較低固態(tài)發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與微波電子管發(fā)射機(jī)相比,固態(tài)發(fā)射機(jī)具有如下62雷達(dá)發(fā)射機(jī)的分類和主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)