新雷达原理2雷达发射机ppt课件.ppt

调制方式： 振幅调制 CW pulse width，repeat frequency 频率调制 fixed freq 频率分集 freq coded LFM 频率捷变 相位调制 随机相位 相位相参 相位编码(1) (1) 主振放大式主振放大式fsfs主控振荡器主控振荡器中间射频中间射频功放功放末级射频末级射频功放功放脉冲调制器脉冲调制器定时器定时器电源电源fs(2) (2) 单级振荡式单级振荡式 至天线至天线定时器定时器脉冲调制器脉冲调制器大功率大功率射频振射频振荡器荡器电源电源 根根 据据 是雷达发射机电路设计、制作的依据。是雷达发射机电路设计、制作的依据。 频率与什么有关系？频率与什么有关系？或或 f fs s 直接影响直接影响 作用距离作用距离抗干扰抗干扰( (雨雪、海浪雨雪、海浪) ) 性能性能分辨率分辨率微波三、四极管UHF，VHFUHF，L、S、C、X磁控管、行波管、速调管、正交场放大管X波段以下目前可以用晶体管器件实现 P Pt t r rmaxmax 电路、结构复杂，可靠性电路、结构复杂，可靠性，造价，造价 距离分辨率距离分辨率 盲区盲区 Ptrmax 近量程近量程 窄窄 高分辨率高分辨率 0.05 0.1s 远量程远量程 宽宽 作用距离远作用距离远 0.5 1.2s 中量程中量程 中中 兼顾上述两者兼顾上述两者 0.2 o.4 s v F回波脉冲积累数个回波脉冲积累数个rmaxvF与测距关系与测距关系 F=4004000Hz 影响频谱纯度的两个因素？相位噪声相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标 寄生干扰 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)天线触发脉冲0Trt(a)t预调脉冲0(b)调制脉冲(c)射频脉冲tt00(d)分频器基准频率振荡器倍频器混频器调制器功率放大器天线开关接收机显示器FFFF/nMMF谐波产生器NF（NM）F频率捷变的主振放大发射机分频器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N1F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 NiF2.3.4 射频放大链应用举例射频放大链应用举例 某精密跟踪雷达用的发射机, 工作在C波段, 要求输出脉冲功率为2.5 MW, 1 dB带宽为1 %, 射频脉冲宽度为0.8s(前沿宽度不大于0.10.5s, 后沿宽度不大于0.150.2s), 脉冲重复频率可在600800 Hz的范围内以三种不同的值跳变。 其主振器(固体微波源)的输出功率为20 mW、 脉冲宽度为4 s的射频脉冲。dBG811020105 . 2lg1036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至天线表表 2.4 应用于雷达系统中的各种固态发射机的特性应用于雷达系统中的各种固态发射机的特性 (a)11: n12 n1n1:11: n2132 n2输入P n2AA11: n12 n1n1:11: n2132 n2输入n2:1P n2A损耗(b)A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(MMIC)的最新发展, 使固态收发模块在相控阵雷达中的应用达到实用阶段。微波单片集成电路采用了新的模块化设计方法, 将固态收发模块中的有源器件(线性放大器、低噪声放大器、饱和放大器或有源开关等)和无源器件(电阻、电容、电感、二极管和传输线等)制作在同一块砷化镓(GaAs)基片上, 从而大大提高了固态收发模块的技术性能, 使成品的一致性好, 尺寸小, 重量轻。 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 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频率高用铁氧体器件频率低用pin二极管典型的L波段相控阵发射/接收模块 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 1. 在相控阵雷达中的应用在相控阵雷达中的应用2 在全固态化高可靠性雷达中的应用在全固态化高可靠性雷达中的应用图 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)3. 在连续波体制对空监视雷达系统中的应用在连续波体制对空监视雷达系统中的应用 用于连续波对空监视雷达系统的固态发射机 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 任务：任务： 在在 控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。 T特性：特性：周期性周期性 脉冲工作比脉冲工作比 脉冲孔度比脉冲孔度比 很很大大很很小小 TTsw 电源利用率电源利用率很低。很低。 spTIEcaoattaoapIEp tcpp 可否采用可否采用“水库式水库式”工作？工作？ 储能元件与振荡器储能元件与振荡器“并联，限制器兼并联，限制器兼作充电限流元件。作充电限流元件。 K “1”充电储能充电储能K“2”放电、放能放电、放能K“1”：电源以：电源以“细水长流细水长流”方式。如同水库平时储水；方式。如同水库平时储水； 以小功率，长时间储能在以小功率，长时间储能在“储能元件储能元件”内；内；K“2”；以大功率，短时间放能到负载（磁控管）；以大功率，短时间放能到负载（磁控管）“振荡器振荡器”； 以以“长时间长时间”换取大功率，所得增益为换取大功率，所得增益为S。 储能元件与振荡器储能元件与振荡器“串联串联”；限制器还防止；限制器还防止K闭合时电源被短路闭合时电源被短路。 q 脉冲调制器构成主要器件：脉冲调制器构成主要器件： 储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）；储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）； 限制器：限流电阻、扼流圈；限制器：限流电阻、扼流圈； 刚性开关刚性开关 软性开关软性开关 固态开关固态开关 调制开关：电子管、调制开关：电子管、 闸流管、闸流管、 磁开关、可控硅磁开关、可控硅 真空电子管等开关元件属于刚性开关，通断利索闸流管磁开关、可控硅 ，只能控制导通，不能控制它的断开，属于软性开关。 ER1CV1LV3C0V2Eg工作过程工作过程 +E经经R1、L对对C充电至充电至 UCmax+E C经经V1向向V2放电，产生放电，产生 来来 ：使：使V1通，通，“K”闭合闭合 结束：结束：V1又止，又止，C又由又由+Ea充电。充电。 无无 入：一入：一Eg使使V1止止图 2.19 用脉冲变压器耦合的阴极脉冲调制器 高压电源R1L1CV调制管的耐压必须略大于负载工作电压，而通常负载电压都很高（几十千伏），可在调制器和负载之间加上脉冲变压器进行耦合图 串联式阴极脉冲调制器 高压电源C1 串联式调制器省去了重复充电电路, 所以可适用于高重复频率工作, 特别适用于脉冲串工作, 那里可能要求串内的各脉冲间的间隔很小.只要电容C足够大, 就可以适应各种不同的脉冲宽度工作2一般说来, 串联式调制器的体积要比并联式的小些.3电路等都是处在对地有高压变动的电位上, 这样就使得结构大大复杂。因此, 一般常规雷达还是较多地采用并联式阴极脉冲调制器。 调制阳极脉冲调制器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。这样做还可以避免电子注电压(阴极电压)在上升与下降过程中产生寄生的模振荡。图 浮动板调制器 偏 压 与激励电路偏 压偏 压 与激励电路V2RV1E前沿触发00后沿触发0后沿触发浮动板C0V1是接通管，V2是截尾管无脉冲时，V1和V2都截至，O型管调制阳极和阴极负偏压，电子注电流截止有前沿脉冲时，V1导通，调制阳极与阴极正偏，电子注不截止后沿脉冲时，V2导通，V1截止，调制阳极与阴极再次反偏，电子注截止 1) 工作过程工作过程 无无 V1止，在止，在T内，内，+Ea经经Lch、Vd1、变压器初级对、变压器初级对PFN充电、储能。充电、储能。 Vc=Vcmax2Ea后由后由Vd1隔离保持。隔离保持。 来来 V1通，经通，经V1对变压器初级等效负载放电，若负载与对变压器初级等效负载放电，若负载与PFN特性阻抗匹配，则特性阻抗匹配，则初级获得幅度为初级获得幅度为Vcmax/2、宽度为、宽度为的调制脉冲，经升压后送到的调制脉冲，经升压后送到V2。 磁控管打火时，仿真线上出现反向充电，并和下周期仿真磁控管打火时，仿真线上出现反向充电，并和下周期仿真线充电电压叠加、打火继续，仿真线上电压越积累越高，甚至线充电电压叠加、打火继续，仿真线上电压越积累越高，甚至达达6E a，接接Vd 1、R 1可放掉仿真线上反极性电压。可放掉仿真线上反极性电压。 1) 保护电路保护电路 (1) 仿真线保护电路仿真线保护电路Vd 1、R 1 Vd 1、R 1是仿真线保护电路，以免仿真线、闸流管过压受损。仿真线是仿真线保护电路，以免仿真线、闸流管过压受损。仿真线过压成因：过压成因： (2) 预调器保护电路预调器保护电路低通滤波器低通滤波器 低通滤波器可消除闸流管起燃时，在闸流管控制栅极上出现的高电压脉冲低通滤波器可消除闸流管起燃时，在闸流管控制栅极上出现的高电压脉冲，以免预调器被击穿。，以免预调器被击穿。 （3） 消肩峰电路消肩峰电路精品课件精品课件！精品课件精品课件！