雷達原理（第6版） 課件 【ch02】雷達發(fā)射機

雷達發(fā)射機第二章雷達原理(第6版）高等學校電子信息類精品教材01概述PARTONE一、概述雷達發(fā)射機的任務是為雷達系統(tǒng)提供一種滿足特定要求的大功率射頻發(fā)射信號，經過饋線和收發(fā)開關并由天線輻射到空間。雷達發(fā)射機通常分為脈沖調制發(fā)射機和連續(xù)波發(fā)射機。應用最多的是脈沖調制發(fā)射機，脈沖調制雷達發(fā)射機通常又分為單級振蕩式發(fā)射機和主振放大式發(fā)射機兩類。單級振蕩式發(fā)射機主要有兩種：一種是早期雷達使用的微波三極管和微波器四極管振蕩式發(fā)射機，其工作頻率在VHF至UH頻段；另一種為磁控管振蕩式發(fā)射機，可覆蓋L波段至Ka波段(1~40GHz)。單級振蕩式發(fā)射機的組成相對比較簡單，成本也比較低，但性能較差，特別是頫率穩(wěn)定度低，不具有全相參特性。需要指出，磁控管發(fā)射機可以工作在多個雷達頻率波段，加上結構簡單、成本較低以及效率高等優(yōu)點，至今仍有不少雷達系統(tǒng)采用。1.雷達發(fā)送機的任務和功能一、概述主振放大式發(fā)射機的組成相對復雜，但性能指標好：具有很高的頻率穩(wěn)定度；發(fā)射全相參信號，能產生復雜的信號波形，可實現(xiàn)脈沖壓縮工作方式；適用于寬帶頻率捷變工作等。但是，主振放大式發(fā)射機成本高、組成復雜、效率也較低。迄今為止，大多數(shù)雷達，尤其是高穩(wěn)定、高性能的測控雷達和相控陣雷達等都采用主振放大式發(fā)射機。較早的應用實例是20世紀70年代代期世的采用大功率調管放大器的測控雷達發(fā)射機，20世紀80年代中期已開始裝備使用。緊接著，采用全固態(tài)相控陣的三坐標遠程警戒雷達發(fā)射機也投入使用。1.雷達發(fā)送機的任務和功能一、概述1．單級振蕩式發(fā)射機單級振蕩式發(fā)射機的基本組成如圖2.1所示，它主要由大功率射頻振蕩器、脈沖調制器和電源等部分組成。發(fā)射機中的大功率振蕩器在米波一般采用超短波真空三極管；在分米波可采用真空微波三極管、四極管及多腔磁控管；在厘米波至毫米波則常用多腔磁控管和同軸磁控管。2.單級振蕩式發(fā)射機和主振放大式發(fā)射機一、概述2．主振放大式發(fā)射機主振放大式發(fā)射機的組成如圖2.2所示，主要由射頻放大鏈、脈沖調制器、固態(tài)頻率源及高壓電源等組成。2.單級振蕩式發(fā)射機和主振放大式發(fā)射機一、概述圖2.3所示為現(xiàn)代全相參雷達的主振放大式發(fā)射機框圖，為了講述方便，圖中主要給出了主振放大式發(fā)射機和頻率源（見圖中虛線框）兩部分。在圖2.3中，頻率源主要由基準源、頻率合成器、波形產生器以及發(fā)射激勵(上變頻）組成。3.現(xiàn)代雷達對發(fā)射機的主要要求一、概述1.發(fā)射相位全相參信號現(xiàn)代雷達需要解決的首要問題是在各種強雜波背景中發(fā)現(xiàn)目標并準確地檢測出目標的各種參數(shù)。這里指的雜波，主要是地物、海浪、云雨和雪等形成的強反射回波。雷達系統(tǒng)抑制這些雜波主要采用動目標顯示(MTI)技術、動目標檢測(MTD)術和脈沖多普勒(PD)術。無論是MTIMTD還是PD技術，都要求輸出高穩(wěn)定的全相參信號，必須采用全相參的主振放大式發(fā)射機。這里所說的相參性，是指發(fā)射的射頻信號與雷達頻率源輸出的各種信號(見圖2.3)存在著確定的相位關系。對于單級振蕩式發(fā)射機，由于脈沖調制器直接控制振蕩器工作，每個射頻脈沖的起始相位是由振蕩器的噪聲決定的，因而相繼脈沖的射頻相位是隨機的，或者說單級振蕩器輸出的射頻信號是不相參的。因此通常把單級振蕩式發(fā)射機稱為非相參發(fā)射機。3.現(xiàn)代雷達對發(fā)射機的主要要求一、概述

3.現(xiàn)代雷達對發(fā)射機的主要要求02雷達發(fā)射機的主要質量指標PARTTWO二、雷達發(fā)射機的主要質量指標雷達發(fā)射機的頻率是按照雷達的用途確定的。為了提高雷達系統(tǒng)的工作性能和抗干擾能力，有時還要求發(fā)射機能在多個頻率或多個波段上跳變工作或同時工作。選擇工作頻率還需要考慮其他有關問題：電波傳播受氣候條件的影響（吸收、散射和衰減等因素)；雷達的測試精度、分辨力；雷達的應用環(huán)境（地面、機載、艦載或太空應用等）因素；目前和近期微波功率管的技術水平。雷達發(fā)射機的瞬時帶寬是指輸出功率變化小于dB的作頻率范圍。通常窄頻帶發(fā)射機采用三極真空管、四極真空管、速調管和硅雙極晶體管。寬帶發(fā)射機則選用行波管、前向波管、行波速調管、多注速調管和砷化場效應管。對于某些特殊應用的雷達(如成像雷達和目標識別雷達等)，信號帶寬很寬需要采用寬帶、超寬帶雷達發(fā)射機。1.工作頻率和瞬時帶寬二、雷達發(fā)射機的主要質量指標

2.輸出功率二、雷達發(fā)射機的主要質量指標1．信號形式迄今為止，已經有多種形式的雷達信號波形，并可以從不同觀點進行分類，通常是按照調制方式進行分類。按照調制方法，可以將雷達信號波形歸納為如圖2.4所示的幾種。根據(jù)雷達體制的不同，可選用相應的信號形式。表2.1示出了常用的幾種信號波形的調制方式和工作比r/T。3.信號形式和脈沖波形二、雷達發(fā)射機的主要質量指標

3.信號形式和脈沖波形03PARTTHREE雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用現(xiàn)代雷達已被廣泛應用于國防、國民經濟、航空航天、太空探測等領域。雷達發(fā)射機技術除了應用于雷達外，在導航、電子對抗、遙測、遙控、電離探測、高能加速器、工業(yè)微波加熱、醫(yī)療設備、儀表設備、高能微波武器等方面都得到了廣泛應用。在雷達系統(tǒng)中，根據(jù)雷達的體制對雷達發(fā)射機提出了不同的要求。雷達發(fā)射機按產生射頻信號的方式，分為單級振蕩式發(fā)射機和主振放大式發(fā)射機；按發(fā)射信號形式，分為連續(xù)波發(fā)射機和脈沖發(fā)射機；按發(fā)射機產生射頻信號所采用的器件，可分為電真空器件發(fā)射機和全固態(tài)發(fā)射機；按用途和應用平臺不同，可分為地面雷達發(fā)射機、艦載雷達發(fā)射機、機載雷達發(fā)射機和星載雷達發(fā)射機等。1.概述三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用1.射頻大功率振蕩器和射頻放大鏈單級振蕩式發(fā)射機采用與要求的輸出功率、工作頻率相對應的真空三極電子管、四極電子管振蕩器或磁控管振蕩器。對于主振放大式發(fā)射機，其峰值功率在1MW以內，一般采用行波管式速調管放大器，通?？梢杂梢患壒虘B(tài)放大器驅動一級電真空放大器組成；高增益的行波管——行波放大鏈具有較寬的瞬時帶寬，可用較少的級數(shù)提供高的增益，常用于機載雷達以及輕便式移動雷達；峰值功率大于1MW的行波或速調管發(fā)射機和峰值功率在100kW以上的前向波管發(fā)射機，則可由一級固態(tài)放大器（前級放大器)、一級中功率放大器和一級高功率放大器組成；當需要獲得更高的峰值功率和平均功率而采用單個末級微波功率管有困難時，則可采用由多個中、大功率微波管并聯(lián)合成法獲得，其方法有集中合成法和空間合成法兩種。2.發(fā)射機的主要部件三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用2.調制器、高壓電源和冷卻系統(tǒng)調制器是雷達發(fā)射機的重要組成部分。高峰值功率陰極調制徼波管需要大功率線型調制器或剛性調制器，其線型調制器的高壓電源一般采用多相整流的低頻（50Hz或400Hz）電源，而發(fā)射機的冷卻系統(tǒng)一般采用強迫風冷卻加液體冷卻或者強迫風冷卻、液體冷卻加蒸發(fā)冷卻的方式。對于柵極調制（可分為陽極調制、聚焦電極調制以及控制電極調制等）徼波管發(fā)射機，通常采用浮動板調制器。由于它的高壓電源較高、功率較大，而且電源的穩(wěn)定度和紋波直接影響輸出信號的質量，因此一般采用穩(wěn)定度較高的高頻逆變電源，而冷卻系統(tǒng)通常采用強迫風冷卻加液體冷卻的方式。2.發(fā)射機的主要部件三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用1.自激（單級）振蕩式發(fā)射機早期的常規(guī)脈沖雷達對發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度沒有嚴格要求，一般都選擇簡單的自激振蕩式發(fā)射機。圖(a）示出了自激振蕩式發(fā)射機的組成框圖。工作頻率在VHF至UHF波段，振蕩器采用真空三極管、四極管；工作頻率在L波段至Ka波段（1~40GHz)，采用多腔磁控管或同軸磁控管振蕩器。早期的地面警戒引導雷達、火控雷達以及氣象雷達等大多采用自激振蕩式發(fā)射機。自激振蕩式發(fā)射機的優(yōu)點是簡單、成本低、比較輕便。它的主要缺點是頻率穩(wěn)定性差(10～103)、難以產生復雜波形、相繼高頻脈沖之間的相位不相參，因而難以滿足脈沖多普勒和脈壓縮等現(xiàn)代雷達的要求。3.幾種典型的雷達發(fā)射機三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用2.高功率速調管發(fā)射機圖(b)示出了采用高功率速調管發(fā)射機的典型組成。對于大型地面固定雷達，如遠程預警雷達、精密跟蹤雷達，要求發(fā)射機的輸出功率高、瞬時帶寬較窄，脈沖寬度和重復頻率變化不大，應首選高功率速調管發(fā)射機。這種發(fā)射機大都采用高功率陰極調制單注速調管，具有功率大、效率高、壽命長、運行費用低等優(yōu)點。需要說明一點，高功率速調管放大鏈需要附加設備〈如聚焦磁場、防護設備等）多，從而使放大鏈較為笨重，所以較多地應用于窄帶工作的地面雷達。3.幾種典型的雷達發(fā)射機三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用3.用于機載雷達的寬帶高增益行波管發(fā)射機機載雷達發(fā)射機目前大多工作在X波段，也有機載全相參雷達工作在Ku波段的。峰值功率從幾千瓦至幾十千瓦，平均功率為幾百瓦至幾千瓦。早期的機載雷達采用磁控管發(fā)射機，目前大多數(shù)機載雷達都采用寬帶高增益行波管發(fā)射機，其典型組成框圖如圖(c)所示。它的主要優(yōu)點是增益高、瞬時帶寬較寬、體積小、質量輕、成本較低。3.幾種典型的雷達發(fā)射機三、雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用4.寬帶大功率行波管-前向波管發(fā)射機對于寬頻帶大功率發(fā)射機，一般采用行波管放大器推動前向波管放大的多級放大鏈。圖(d)出了寬帶大功率行波管——前向波管發(fā)射機組成框圖。這種發(fā)射機的特點是行波管具有寬帶、高增益，前向波管具有高功率和高效率。這是一種比較優(yōu)選的放大鏈組合，主要應用于可移動式車載測控雷達和機載預警雷達。3.幾種典型的雷達發(fā)射機04PARTFOUR真空微波管雷達發(fā)射機四、真空微波管雷達發(fā)射機在脈沖雷達中，用于發(fā)射機的真空微波管按工作原理可以分為三種：真空微波三極管、四極管；線性電子注微波管（又稱線性注管或О型等)；正交場微波管（又稱M型管)。真空微波三極管、四極管的工作原理是基于柵極的靜電控制，但在結構上做了較大改進，減小了電子渡越效應、引線電感和極間電容的影響。目前，微波三極管、四極管的最高工作頻率可達2GHEz，但在發(fā)射機中作為功放級，大都在1GHz以下。О型管和M型管都屬于動態(tài)控制的微波管，它們包括電子槍(或陰極)、相互作用區(qū)（諧振腔或慢波系統(tǒng)）和收集極三部分。О型管主要有行波管（螺旋線行波管、耦合腔行波管等)、速調管及行波速調管三種。M型管主要分為諧振型和非諧振型兩類：諧振型中最具有代表性的管種就是常規(guī)雷達中用得最多的磁控管；非諧振型主要有前向波管、返波管等。1.概述四、真空微波管雷達發(fā)射機根據(jù)發(fā)射機的不同用途和真空微波管的性能特點，擇優(yōu)選用所需的真空微波管，以滿足雷達系統(tǒng)對發(fā)射機各項技術指標的要求，可以考慮從以下幾個方面選擇真空徼波管。1.單級振蕩式發(fā)射機磁控管振蕩器在早期雷達中使用已久，應用廣泛。它的突出優(yōu)點是工作電壓較低、效率高、體積質量小和價格低。因此，只要能滿足雷達系統(tǒng)的要求，磁控管仍是優(yōu)選的微波管。但是，磁控管發(fā)射機存在著頻率穩(wěn)定性差、射頻脈沖間不具相位相參性以及不適應產生復雜波形的要求，使它在現(xiàn)代雷達的應用中受到限制。2.地面固定雷達發(fā)射機對于地面固定雷達，如遠程搜索警戒雷達或精度測控雷達，要求發(fā)射機輸出功率高、脈沖寬度和重復頻率變化不大、瞬時帶寬較窄。應首選陰極調制的高功率、高增益的單注速調管，它具有功率大、效率高、易冷卻、電路較簡單、壽命長和運行費用低等優(yōu)點。2.真空微波管的選擇四、真空微波管雷達發(fā)射機3.機載偵察及火控雷達機載偵察及火控雷達是一種多功能雷達，具有多種工作模式，因而要求發(fā)射機的脈沖寬度和重復頻率變化范圍大、瞬時頻帶寬、工作效率高、可靠性好，而且體積小、質量輕。應首選具有降壓收集極的柵控調制、高增益行波管。4.機載預警雷達發(fā)射機機載預警雷達要求發(fā)射機的輸出功率大、瞬時頻帶寬、脈沖寬度和重復頻率變化范圍大、效率高、可靠性好、體積小而且質量輕，可采用柵極調制的耦合腔行波管，也可以選用控制極調制或陰極調制的多注速調管。近年來，直流運行的前向波管也受到越來越多的重視。2.真空微波管的選擇四、真空微波管雷達發(fā)射機5

.艦載雷達發(fā)射機艦載雷達發(fā)射機的性能指標和基本組成與地面雷達發(fā)射機類似，早期采用單級振蕩式磁控管發(fā)射機。近年來也開始使用主振放大式發(fā)射機。當要求窄帶工作時，一般來說前級采用固態(tài)放大器，中間級采用行波管來推動末級大功率速調管﹔當要求寬帶工作時，采用前級固態(tài)放大器推動末級大功率前向波管放大器。6.星載雷達發(fā)射機星載雷達主要用來進行地形測繪成像，也用于開發(fā)自然資源等方面。要求發(fā)射機壽命長、效率高、體積小、質量輕和可靠性高。應首選高效率、長壽命的行波管放大器，有時也采用永磁速調管放大器，也可選用由微波集成電器和微型行波管集成的微波功率模塊(MPM)。目前越來越多的星載雷達發(fā)射機采用全固體徼波晶體管放大器。2.真空微波管的選擇四、真空微波管雷達發(fā)射機7.低頻大功率超視距雷達發(fā)射機超視距雷達發(fā)射機要求輸出功率大、相對頻帶寬、脈沖寬度寬、重復頻率低或連續(xù)波工作方式?？梢允走x具有連續(xù)波工作能力的柵控管或固態(tài)微波功率放大器。8.高功率毫米波小目標測試、目標識別和成像雷達由于要求發(fā)射機輸出功率高、工作頻帶寬、多種信號形式，因而可首選毫米波回旋管放大器，當要求功率較小時也可以選用毫米波行波管。表2.3列出了各種用途雷達發(fā)射機、導航信標及電子對抗發(fā)射機中常用的微波功率器件。2.真空微波管的選擇四、真空微波管雷達發(fā)射機1.行波管在雷達發(fā)射機中，行波管是一種應用范圍最廣和工作頻率范圍最寬的微波放大器件。行波管的結構包括電子槍(或陰極)、相互作用區(qū)（慢波結構）和收集極三部分。小功率和中功率行波管通常作為前級激勵放大器去推動大功率多腔速調管或M型微波放大管。在機載雷達發(fā)射機中，普遍采用寬頻帶、大功率柵控行波管作為末級放大器。根據(jù)行波管慢波結構的不同，可分為螺旋線行波管〈含環(huán)圈、環(huán)桿行波管）和耦合腔行波管等幾種。按功能要求，可分為寬帶行波管、大功率行波管以及雙模行波管等。在雷達發(fā)射機中，主要使用中、大功率的耦合腔行波管、雙模行波管以及用于微波功率模塊的微型行波管等。圖2.14示出了螺旋線行波管和耦合腔行波管的內部結構。3.線性注管(О型管)四、真空微波管雷達發(fā)射機3.線性注管(О型管)四、真空微波管雷達發(fā)射機2.速調管速調管的工作原理和性能與行波管類似，同屬于線性電子注真空微波功率管。不同之處是速調管依靠腔體之間隙處的外加射頻場對電子注中的電子進行速度調制而實現(xiàn)能量交換。在雷達發(fā)射機中，主要采用單注多腔速調管、多注速調管和行波速調管三類。圖2.15示出了單注多腔速調管的結構示意圖。3.線性注管(О型管)四、真空微波管雷達發(fā)射機多注速調管的電子槍多為帶控制電極的電子槍，電子注數(shù)目可多達6~36個，它的相互作用結構由輸入腔、諧振腔、漂移腔和輸出腔組成，該相互作用結構為多個電子注共用，其結構比較復雜。圖2.16給出了多注速調管的內部結構示意圖。多注速調管的工作電壓較低，可以方便地采用控制電極調制和永磁聚焦。它具有瞬時頻帶寬、效率高、體積小、質量輕等優(yōu)點，是高機動雷達的優(yōu)選微波管之一。3.線性注管(О型管)四、真空微波管雷達發(fā)射機3.行波速調管行波速調管由輸出腔、相互作用電路和輸出腔三部分組成。它采用速調管的輸入部分和行波管的輸出部分，因而兼有兩者的優(yōu)點，其頻帶比速調管寬，但不及行波管。行波速調管的效率較高，很適合用于功率大、瞬時頻帶寬的場合。一個典型的應用實例是S波段主振放大式發(fā)射機：峰值功率3.5MW，平均功率為6.2kW，瞬時帶寬為200MHz。3.線性注管(О型管)四、真空微波管雷達發(fā)射機4.正交場微波管(M型管)1.磁控管磁控管主要有普遍磁控管（多腔磁控管）和同軸磁控管兩種。圖2.17示出了兩種常用磁控管的結構示意圖，其中圖2.17(a）為普通磁控管結構，圖2.17(b)為同軸磁控管結構。磁控管振蕩器在早期雷達中已經廣泛使用，它的突出優(yōu)點是工作電壓低、效率高、體積小、質量輕、成本低。但是，磁控管存在頻率穩(wěn)定度差、射頻脈沖間沒有相參性、不能產生多種信號波形等缺點，從而限制了其在現(xiàn)代雷達發(fā)射機中的應用。四、真空微波管雷達發(fā)射機2.前向波管在現(xiàn)代雷達中，常用的前向波管有兩種結構：一種是陰極調制結構；另一種是直流運用結構。在目前的雷達發(fā)射機中應用更多的是直流運用結構的前向波管，圖2.18示出了其結構示意圖。4.正交場微波管(M型管)四、真空微波管雷達發(fā)射機4.正交場微波管(M型管)直流運用結構的前向波管采用冷陰極工作方式，通過控制電極進行脈沖調制。它的控制極是將陰極分離一部分而構成的，控制極相對于陰極是絕緣的，見圖2.18。這種行波管在工作時直流電壓一直加在陰極。輸入的射頻激勵脈沖通過冷陰極二次發(fā)射效應使管子啟動并放大射頻信號。當射頻輸入結束時，需要在控制極上加一個相對陰極為正的熄滅脈沖以收集通過漂移區(qū)的電子，從而使管子終止工作。此外，加熄滅脈沖還可以防止在射頻激勵脈沖結束后產生寄生振蕩。采用控制極進行調制可以省去體積龐大的陰極調制器，而且適用于復雜調制信號的雷達發(fā)射機。四、真空微波管雷達發(fā)射機直流運用前向波管是現(xiàn)代雷達發(fā)射機的優(yōu)選微波功率器件，它具有如下優(yōu)點：（1）采用冷陰極工作方式，提高了抑制寄生振蕩的能力，并延長了使用壽命。（2）可以輸出較大的射頻功率，輸出的波形很好，不會產生上升和下降過程的噪聲。（3）效率高、瞬時頻帶寬、適用于脈沖壓縮、相位編碼體制的雷達發(fā)射機。（4）采用控制極調制，電路簡單，僅需要一個穩(wěn)定性好的高壓電源和一個小功率脈沖調制器。體積小、質量輕，適用于機動性強的場合。（5）斷開前向波管電壓或者適當降低高壓電源，可以實現(xiàn)快速改變射頻輸出功率，從而實現(xiàn)功率的程控輸出。4.正交場微波管(M型管)05固態(tài)雷達發(fā)射機PARTFIVE五、固態(tài)雷達發(fā)射機隨著新型砷化鐐場效應晶體管(GaAsFET)工作頻率的不斷擴展（最高工作頻率可達30~100GHz)和輸出功率的不斷提高(C波段單管輸出功率已達50W，X波段為20W)，已經在C波段、X波段采用GaAsFET做成微波功率放大器組件，從而使C波段、X波段甚至毫米波段的全固態(tài)雷達發(fā)射機從研制水平開始進入試用階段。隨著微波功率器件制造水平的不斷提高和固態(tài)雷達發(fā)射技術的不斷進步和完善，必將會有越來越多的固態(tài)雷達發(fā)射機替換原有的電子管雷達發(fā)射機。固態(tài)發(fā)射機由多個功率放大器組件直接合成，或者在空間合成得到需要的輸出功率。所使用的功率放大組件從幾十個、幾百個到成千上萬個。即使有個別功率放大組件失效，對整機的輸出功率也沒有太大影響，因此使發(fā)射機具有故障弱化特性。固態(tài)發(fā)射機特別適用于高工作比和寬脈沖的工作方式，它具有工作電壓低、可靠性高、維護性好、故障率很低和機動性好等優(yōu)點。固態(tài)發(fā)射機現(xiàn)已廣泛應用在地面、車載、艦載、機載和星載等雷達領域，在電子對抗和通信領域也得到廣泛應用。1.概述五、固態(tài)雷達發(fā)射機

2.微波晶體管及其發(fā)展概況五、固態(tài)雷達發(fā)射機2.砷化鐐場效應晶體管（GaAsFET)目前，砷化鐐場效應晶體管是金屬半導體場效應晶體管〈MESFET)中應用最廣的固態(tài)微波器件，其工作頻率可高達30GHz。在過去20多年中，GaAsMESFET(通常簡稱GaAsFET)在微波低噪聲放大器、中小功率放大器和單片集成電路中占據(jù)了支配地位，它的主要優(yōu)點如下:（1）是一種電壓控制器件，由柵極上的電壓來控制多數(shù)載流子的流動。（2）具有電流增益，同時還具有電壓增益。（3）具有低噪聲和高效率性能。（4）器件可工作在很高的頻率，可高達30GHz。（5）與雙極型晶體管相比，抗輻射性能強。2.微波晶體管及其發(fā)展概況五、固態(tài)雷達發(fā)射機固態(tài)發(fā)射機通常分為兩種類型：一種是集中合成式全固態(tài)發(fā)射機；另一種是分布式空間合成有源相控陣雷達發(fā)射機。全固態(tài)雷達發(fā)射機的典型組成框圖如圖2.13所示。3.固態(tài)發(fā)射機的分類和特點五、固態(tài)雷達發(fā)射機圖2.26示出了固態(tài)雷達發(fā)射機輸出功率合成方式。圖2.26(a)示出了固態(tài)雷達發(fā)射機集中合成輸出結構，它可以單獨用于中小功率的雷達發(fā)射機，將多個這種集中合成輸出結構作為基本單元再次進行集中合成或空間合成，可以構成超大功率的全固態(tài)雷達發(fā)射機。圖2.26(b)為空間合成輸出結構，主要用于全固態(tài)有源相控陣雷達。這種空間合成輸出結構也可以作為全固態(tài)相控雷達的子陣，將多個子陣按設計要求組合，即可構成超大功率的全固態(tài)有源相控陣雷達發(fā)射機。固態(tài)雷達發(fā)射機中的微波功率放大模塊(組件)是最重要的核心部件，設計和制造高性價比的功率模塊，對全固態(tài)雷達發(fā)射機的性能和成本起著十分關鍵的作用。3.固態(tài)發(fā)射機的分類和特點五、固態(tài)雷達發(fā)射機全固態(tài)雷達發(fā)射機與真空微波管發(fā)射機（如速調管、行波管和正交場管發(fā)射機等）相比，具有以下優(yōu)點:（1）不需要陰極加熱，壽命長。發(fā)射機不消耗陰極加熱功率，也沒有預熱延時，使用壽命幾乎是無限的。（2）固態(tài)微波功率模塊工作電壓低，一般不超過50V。不需要體積龐大的高壓電源（一般真空微波管發(fā)射機要求幾千伏，甚至幾萬伏、幾百萬伏的高壓〉和防護射線等附加設備，因此體積較小、質量較輕。（3）固態(tài)發(fā)射機模塊均工作在C類放大器工作狀態(tài)，不需要大功率、高電壓脈沖調制器，從而進一步減小了體積和質量。3.固態(tài)發(fā)射機的分類和特點五、固態(tài)雷達發(fā)射機（4）固態(tài)發(fā)射機可以達到比真空微波管發(fā)射機寬得多的瞬時帶寬。對于高功率真空管發(fā)射機，瞬時帶寬很難超過10%~20%，而固態(tài)發(fā)射機的瞬時帶寬可高達30%~50%。（5）固態(tài)發(fā)射機很適合高工作比、寬脈沖工作方式，效率較高，一般可達20%。而高功率、窄脈沖調制、低工作比的真空管發(fā)射機的效率僅為10%左右。（6）固態(tài)發(fā)射機具有很高的可靠性。一方面是固態(tài)微波功率模塊具有很高的可靠性，目前平均無故障間隔時間(MTBF）可達100000~200000h；另一方面，固態(tài)發(fā)射模塊已做成統(tǒng)一的標準件，當組合應用時便于設置備份件，可做到現(xiàn)場在線維修。（7）系統(tǒng)設計和應用靈活。一種設計良好的固態(tài)收發(fā)（T/R〉模塊可以滿足多種雷達使用。固態(tài)發(fā)射機應用在相控陣雷達中具有更大的靈活性，相控陣雷達可根據(jù)相控陣天線陣面尺寸和輸出功率來確定模塊的數(shù)目，可以通過關斷或降低某些TR模塊的輸出功率來實現(xiàn)有源相控陣發(fā)射波瓣的加權，以降低天線波束副瓣。3.固態(tài)發(fā)射機的分類和特點五、固態(tài)雷達發(fā)射機1.L波段高可靠性全固態(tài)發(fā)射機圖2.27示出了一個L波段高可靠性全固態(tài)發(fā)射機的應用實例。這個固態(tài)發(fā)射機的輸出峰值功率為8kW，平均功率為1.25kW。4.幾種典型的全固態(tài)雷達發(fā)射機五、固態(tài)雷達發(fā)射機其主要特點是:（1）功率放大級由64個固態(tài)放大集成組件組成，每個集成組件峰值功率為150W，增益為20dB，帶寬為200MHz，效率為33%。（2）采用高性能的1∶8功率分配器和8∶1的功率合成器，保證級間有良好的匹配和高功率傳輸效率。（3）采用兩套前置預放大器（組件65和66)，如果一路預放大器失效，轉換開關將自動接通另一路。上述三點使這個固態(tài)發(fā)射機具有高可靠性，而且體積小、質量輕、機動性好。4.幾種典型的全固態(tài)雷達發(fā)射機五、固態(tài)雷達發(fā)射機2.P波段30kW全固態(tài)雷達發(fā)射機圖2.28示出了Р波段30kW全固態(tài)雷達發(fā)射機組成框圖。該發(fā)射機采用集中功率合成結構，射頻輸入的激勵信號通過超脈沖寬度、超工作比的脈沖保護電路，輸入到前級放大器，前級放大器的輸出功率大于1kW;經過1∶16功率分配器將信號再分成16路，分別輸入到16個功率放大器組件，然后經過這些功率放大器進行放大。16路功率放大器組件的輸出在16∶1的功率合成器中相加合成后，經過定向耦合和高功率環(huán)行器，最終得到大于30kW的輸出功率。4.幾種典型的全固態(tài)雷達發(fā)射機06脈沖調制器PARTSIX六、脈沖調制器

1.線型脈沖（軟性開關）調制器六、脈沖調制器線型脈沖調制器的主要優(yōu)點:（1）轉換功率大，電路效率高。這是因為軟性開關導通時內阻很小，可以通過的電流很大。目前典型的氫閘流等導通脈沖電流為500~10000A，轉換功率可達