第2章雷达原理.ppt

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1、第2章雷达发射机2.1雷达发射机的任务和基本组成2.2雷达发射机的主要质量指标2.3单级振荡和主振放大式发射机2.4固态发射机2.5脉冲调制器1/127本章主要内容雷达发射机的任务、基本组成主振放大式发射机的特点、组成固态发射机特点、组合方式和应用脉冲调制器的作用、组成和工作原理2/127本章知识点雷达发射机的任务、分类主振放大式发射机的组成、特点雷达发射机的工作比、稳定度主振式发射机特点固态发射机组合方式、应用脉冲调制器组成、功能、分类、工作原理3/127本章重点雷达发射机的基本组成、各部分的作用雷达发射机的分类、主振式发射机的特点脉冲调制器的组成、功能

2、、基本原理4/127作业一部脉冲雷达，(a)要获得60nmi(海里)的最大非模糊距离，雷达的脉冲重复频率应是多少?(1海里=1852米)(b)当目标处于最大非模糊距离上，则雷达信号往返的时间是多长?(c)如果雷达的脉冲宽度为1.5us，则在距离坐标上脉冲能量在空间的范围(用m表示)是多少？(d)两个相等尺寸的目标如果要被1.5us的脉冲宽度完全分辨出来，则二者必须相距多远(m)?(e)如果雷达的峰值功率为800kW，则平均功率是多少?(f)这部雷达的占空因子是多少？5/1272.1雷达发射机的任务和基本组成雷达是利用物体反射电磁波的特性来发现目标并确定目标

3、的距离、方位、高度和速度等参数的。因此,雷达工作时要求发射一种特定的大功率无线电信号。发射机提供一个载波受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。6/127图2.1单级振荡式发射机7/127图2.2主振放大式发射机8/127单级振荡式与主振放大式相比，最大的优点：简单、经济,也比较轻便。实践表明,同样的功率电平,单级振荡式发射机大约只有主振放大式重量的1/3。因此,只要有可能,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须采用主振放大式发射机。9/1272.2雷达发射机的主要质量指标1.

4、工作频率或波段雷达的工作频率或波段是按照雷达的用途确定的。为了提高雷达系统的工作性能和抗干扰能力,有时还要求它能在几个频率上跳变工作或同时工作。工作频率或波段的不同对发射机的设计影响很大,它首先牵涉到发射管种类的选择,1000MHz以下：微波三、四极管；VHF、UHF频段；1000MHz以上：多腔磁控管、大功率速调管、行波管以及前向波管等。10/127微波电子管工作在微波波段的真空电子器件。简称微波管。电磁波谱中的微波波段通常指频率在300MHz到3000GHz，对应波长在1m～0.1mm之间的电磁波。微波电子管主要包括3类原理上不同的器件，即静电控制微

5、波电子管：微波三极管、微波四极管普通微波管：磁控管、速调管、行波管、正交场放大管新原理微波管：如回旋管微波三、四极管：按电极结构可分为平板电极和圆柱电极两种。一般可以工作到3000兆赫以上的频率，连续波功率在瓦级到几十瓦，脉冲功率从几百瓦到数千瓦量级。11/127速调管左边是发射电子流的阴极，这个电子流通过电子枪形成—个窄窄的圆柱形电子束。电子枪由产生电子的阴极，调制阳极或其他电子束控制电极组成。控制电极提供调制电子束v使之通或断的手段产生脉冲。在阴极左面上的电子发射密度比电子束所需要的小，所以要使用面积大的阴极，且使发射的电子会聚成一个高电子密度的窄窄的

6、电子束。对应于常规低频放大器的Ic谐振电路的多射频腔位于阳极电位。电子不像在其他一些管子中那样有意地由阳极收集；而是在电子束将其射频能量转让给输出射频腔以后，由集电极来收集(如右边所示)。12/127在第—腔的相互作用间隙上加上射频输入信号。在输入信号电压最大(正弦波的峰)时到达间隙的那些电子所受的电压，大于在输入信号电压最小(正弦波的波谷)时到达间隙的那些电子所受的电压。因此，碰上正弦波波峰的电子加速而碰上波谷的电子减速。这种某些电子加速而某些电子减速的过程叫速度调制。在漂移空间，在一个周期的峰上加速的电子赶上前一个周期减速的那些电子。结果就是速度调制后

7、的电子束的电子，在通过漂移空间以后聚成一束一束的或者密度被调制。通常，速调管有一个或多个适当定位的中间腔以加强电子束的聚会，提高了它的增益。如果输出腔的相互作用间隙位于最大聚会点上的话，就可以从密度调制的电子束中提取能量。在同步调谐(所有腔体都调到相同频率上)时，速调管的增益每级可达15—20dB。以至于四腔(3级)速调管增益可达50dB。13/127行波管和速调管都用速度调制的原理使电子束电流周期性地聚合(密度调制)。电子束通过慢波结构或周期延迟线的射频相互作用电路。射频信号的传播速度通过周期延迟线减慢，以至于使它几乎等于电子束的速度。这就是行波管中使用

8、的螺旋线和其他微波电路被称作慢波结构的原因。沿着这种慢波结构传播的