第-2-章--雷达发射机.ppt

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1、2.1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。发射机在雷达中就是起这一作用的,也就是说,它为雷达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。图2.1单级振荡式发射机图2.2主振放大式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

2、优先采用单级振荡式方案。但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。2.2雷达发射机的主要质量指标1.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,例如,目前在1000MHz以下主要采用微波三、四极管,在1000MHz以上则有多腔磁控管、大功率速调管、行波管以及前向波管等。目前各类发射管所能提供

3、的射频功率与带宽能力如图2.3所示。2.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能力。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。有时为了测量方便,也可以规定在指定负载上的功率为发射机的输出功率。如果是波段工作的发射机，则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。图2.3微波发射管功率与带宽能力现状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。Pt是指脉冲期间射频振荡的平均功率(注意不要与射频正弦振荡的最大瞬功率相混淆)。Pa

4、v是指脉冲重复周期内输出功率的平均值。如果发射波形是简单的矩形脉冲列,脉冲宽度为τ,脉冲重复周期为Tr,则有式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。常规的脉冲雷达工作比的典型值为D=0.001,但脉冲多卜勒雷达的工作比可达10-2数量级,甚至达10-1数量级。显然,连续波雷达的D=1。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。因为发射机通常在整机中是最耗电和最需要冷却的部分,有高的总效率,不仅可以省电,而且对于减轻整机的体积重量也很有意义。对于主振放

5、大式发射机,要提高总效率,特别要注意改善输出级的效率。4.信号形式(调制形式和工作比τ/T)表2.1雷达的常用信号形式1图2.4三种典型雷达信号和调制波形图2.4中:(a)表示简单的固定载频矩阵脉冲调制波形，其中τ为脉冲宽度，Tr为脉冲重复周期；(b)表示脉冲压缩雷达中所用的线性调频信号；(c)表示相位编码脉冲压缩雷达中使用的相位编码信号(5位巴克码信号)，这里τ0表示子脉冲宽度。5.信号的稳定度或频谱纯度信号稳定度是指信号的各项参数,例如信号的振幅、频率(或相位)、脉冲宽度及脉冲重复频率等是否随时间作不

6、应有的变化(高、低)。雷达信号的任何不稳定都会给雷达整机性能带来不利影响。例如对动目标显示雷达,它会造成不应有的系统对消剩余,在脉冲压缩系统中会造成目标距离旁瓣以及在脉冲多卜勒系统中会造成假目标等。信号参数的不稳定可分为规律性的与随机性的两类,规律性的不稳定往往是由电源滤波不良、机械震动等原因引起的,而随机性的不稳定则是由发射管的噪声和调制脉冲的随机起伏所引起的。图2.5矩形射频脉冲列的理想频谱考察任意雷达信号s(t),则s(t)可以看做一个平稳遍历性的随机过程，所以它谱密度S(f)存在，如果s(t)没有任

7、何寄生调制而是一个完全稳定的信息。(演化状态服从概率分布的过程)例如，一个理想的矩形射频脉冲列，则其谱密度为纯离散谱结构，仅在f0±nfr(fr为脉冲重复频率，n=1,2,…)各个傅立叶频率上有分量，相对于载频f0的振幅随着抽样函数绝对值变化的。图2.6实际发射信号的频谱图2.6看出：存在两种类型的寄生输出：一类是离散的；另一类是分布寄生输出。前者相应于信号的规律性不稳定，后者相应于信号的随机性不稳定。对于离散型寄生输出，信号频谱纯度定义为该离散分量单边带功率与信号功率之比，以分贝(dB)计。对于分布性寄生

8、输出则以偏离载频若干赫的傅里叶频率(以fm表之)上每单位频带的单边带功率与信号功率之比来衡量,其单位以dB/Hz计。由于分布性寄生输出对于fm的分布是不均匀的,所以信号频谱纯度是fm的函数,通常用L(fm)表示。假如，测量设备的有效带宽不是1Hz而是ΔBHz,那么所测得的分贝值与L(fm)的关系可近似认为等于现代雷达对信号的频谱纯度提出了很高的要求,例如,对于脉冲多卜勒雷达一个典型的要求是-80dB。为了满足信号