第三節(jié)--雷達發(fā)射機.ppt

1、,1預調(diào)制器,在觸發(fā)脈沖控制下，預調(diào)制器產(chǎn)生一個具有一定寬度、一定幅度的正極性矩形脈沖(預調(diào)制脈沖)去控制調(diào)制器的工作。對預調(diào)制脈沖的波形和幅度的要求，視所用調(diào)制器的類型而定。在剛性調(diào)制器中，預調(diào)制脈沖的寬度和波形決定著發(fā)射脈沖的寬度和波形，因此對預調(diào)制器有著較嚴格的要求，而且，雷達脈沖寬度的轉(zhuǎn)換在這一級進行。,2調(diào)制器,調(diào)制器的作用: 是在預調(diào)制脈沖或觸發(fā)脈沖的作用下產(chǎn)生一個具有一定寬度、一定幅度(約1萬伏特)的負極性高壓矩形脈沖(調(diào)制脈沖)加給磁控管的陰極。,3磁控管振蕩器,磁控管振蕩器是一種被調(diào)制大功率超高頻振蕩器，它在調(diào)制脈沖的控制下產(chǎn)生寬度與調(diào)制脈沖相同的大功率超高頻振蕩脈沖(射頻脈

2、沖)經(jīng)波導送天線向外輻射。觸發(fā)脈沖及發(fā)射機各級波形的時間關(guān)系如圖l一24所示。,4發(fā)射機電源,發(fā)射機電源提供發(fā)射機所需的各種交直流電源及調(diào)制器、磁控管工作所需的特高壓電源。分別設有保險絲及指示燈。保險絲及指示燈一般都裝在明顯易見又便于拆裝的地方。 低壓電源與接收機電源裝在一起，產(chǎn)生除特高壓以外的其他所需的各種交直流電源。由變壓器及各整流濾波電路組成。,高壓電源部件一般與調(diào)制器、磁控管振蕩器一起裝在一個標有醒目“高壓危險”(DANGER!HIGH VOLTAGE)字樣的屏蔽盒(罩)內(nèi)，以引起使用維護人員的注意。高壓電源的輸入電路中一般都有幾個繼電器控制觸點。 中頻電源經(jīng)過收發(fā)機總保險絲、高壓保險

3、絲、雷達高壓(發(fā)射1)開關(guān)控制的觸點、高壓自動延時電路控制的觸點及門開關(guān)控制的觸點才能送到高壓變壓器的初級繞組，以實現(xiàn)對人及對雷達設備的安全保護。 高壓自動延時電路的作用是為了保證磁控管有足夠的(3 min5 min)的預熱時間。,二、發(fā)射機主要技術(shù)指標,1工作波長 發(fā)射機的工作波長就是磁控管振蕩器產(chǎn)生的超高頻脈沖波的波長。船用雷達的工作波長允許的范圍是： S波段 15 cm7.5 cm X波段3.75 cm2.4 cm 目前船用雷達使用的頻率范圍為： S波段2 900 MHz3 100 MHz X波段 9 300 MHz9 500 MHz,2脈沖寬度 脈沖寬度就是射頻脈沖振蕩持續(xù)的時間，一般

4、用表示。在船用雷達中常用s(微秒)為單位。船用雷達中，考慮了各種要求，一般選在0.05 s2s之內(nèi)。,3發(fā)射功率,發(fā)射功率可分為峰值功率(Peak Power)Pk和平均功率(Average Power)Pm。 峰值功率是指在脈沖期間的射頻振蕩的平均功率，一般較大，船用雷達的峰值功率在3 kW75 kW之內(nèi)。 平均功率是指在脈沖重復周期內(nèi)輸出功率的平均值，因此，數(shù)值很小。它們之間的關(guān)系為：,4脈沖波形,這里指的是發(fā)射脈沖的波形，即發(fā)射脈沖的包絡形狀。 波形越接近矩形越好。在相同的脈沖寬度下，越接近矩形，能量越大，作用距離越遠； 前后沿越陡，測距精度和距離分辨力越高； 矩形脈沖頂部越平坦，脈沖持

5、續(xù)期中的發(fā)射功率和頻率越穩(wěn)定。,5發(fā)射脈沖頻譜,發(fā)射脈沖頻譜就是組成射頻脈沖信號的所有頻率成分的能量分布。矩形射頻脈沖的理想頻譜如圖125所示。由圖可見：大部分發(fā)射能量集中在f。1 的頻帶內(nèi)。為保持原來的脈沖波形，接收機通頻帶寬度至少不能小于2 。對發(fā)射脈沖頻譜通常要求譜線穩(wěn)定、對稱；旁瓣的最大值不大于主瓣最大值的25。,三、磁控管振蕩器,1磁控管的結(jié)構(gòu) 磁控管振蕩器中的磁控管由燈絲、陰極、陽極、永久磁鐵和輸出耦合裝置等組成。磁控管外形如圖126所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖127所示。,磁控管陰極為圓柱形旁熱式的氧化物陰極，它位于磁控管中央。陰極表面具有很強的發(fā)射能力。陰極圓筒里面裝有燈絲，以加熱陰極。

6、燈絲電壓一般為63 V，也有用12 V的。交直流均有使用。燈絲一端與陰極相連，兩根引線穿過高壓絕緣罩接入負向高壓調(diào)制脈沖和燈絲電壓。,陽極是一塊厚約1 cm的圓形大銅環(huán)。圓孔中央放著陰極，陰極和陽極塊同心。陰極和陽 極之間的空間稱為作用空間。陽極塊圓環(huán)四周沿其軸線方向開有偶數(shù)個(一般為8個14個) 圓孔(諧振腔)。 腔體(圓孔及縫隙)的尺寸大小基本決定了磁控管的振蕩頻率。工作時陽極塊會發(fā)熱，為了便于散熱，陽極塊外面往往裝有散熱片。 另外，為了安全及便于高壓與機殼間絕緣。磁控管的陽極接地(接機殼)而把負極性調(diào)制脈沖接到陰極上。,永久磁鐵用來產(chǎn)生控制電子運動的恒定磁場，磁力線與陰極軸線平行。磁場要

7、有一定的強度和均勻性。波長越短，所需磁場強度越大。 輸出耦合裝置的作用是通過裝在一個諧振腔中的耦合環(huán)將磁控管振蕩器產(chǎn)生的所有振蕩能量取出并通過同軸線或波導耦合至主波導中去。,2磁控管的工作條件,要使磁控管正常工作，除磁控管本身要完好外，還必須滿足如下條件： 1)燈絲加上額定工作電壓，將陰極加熱到一定溫度； 2)陰一陽極間加上額定的負極性調(diào)制脈沖； 3)應保證磁控管的輸出負載匹配，即波導與天線應連續(xù)、不變形及內(nèi)部光潔等，否則，磁控管輸出功率及頻率將發(fā)生波動，甚至使磁控管跳火，以至損壞。,3磁控管振蕩原理,1）起振 2）能量補充,4磁控管的檢查,1)磁控管未通電時 可用萬用表測燈絲電阻，阻值應為幾

8、個歐姆，再用兆歐表測陽一陰極間絕緣電阻，阻值應大于200 M 。,2)磁控管通電工作時,可用下列方法進行檢查： (1)查磁控管電流 這是常用的方法。各量程段的電流值應分別在相應的規(guī)定范圍內(nèi)。如電流為零，說明磁控管不工作，無發(fā)射； 如電流偏大或偏小，說明高壓偏高或偏低，或磁控管已衰老；如電流表指針抖動或很大(滿刻度)，表示磁控管內(nèi)部有打火現(xiàn)象。,(2)用氖燈檢查,用此法檢查時，要先關(guān)掉高壓，拆開收發(fā)機口波導接頭并把波導從收發(fā)機口完全移開(不能半遮半開)，然后將氖燈放在收發(fā)機波導出口處，再開高壓。氖燈一般應在離波導口10 cm15 cm 發(fā)亮。如不亮，說明磁控管未工作。,用此法時應特別注意兩點：

9、開高壓時切勿用睛眼直視波導口，以防大功率射頻脈沖損傷眼睛； 試后立即關(guān)高壓，以免損傷磁控管。,5磁控管使用注意事項,1)在檢修維護保養(yǎng)時，要謹防特高壓觸電傷人，接觸管子陰極前，應先關(guān)機，并將高壓放電。 2)嚴防大功率超高頻電磁波損傷人腦及眼睛。雷達發(fā)射時不要站在開口波導前或天線輻射窗面前。 3)接觸磁控管時，應先脫去手表，以防手表磁化。 4)加高壓前，應保證陰極已充分預熱(3 min5 min)。頻繁使用雷達，可不關(guān)低壓只關(guān)高壓，以免燈絲忽冷忽熱而損壞。這樣可保護陰極發(fā)射性能和延長使用壽命。,5)要注意保護磁場。存放時離開鐵磁體至少10 cm，兩個磁控管間至少離開20 cm。嚴禁敲打、震動。

10、6)要保證負載匹配。要防止波導或天線內(nèi)積水或有污物堵塞或斷裂、變形或連接不良等現(xiàn)象發(fā)生，否則，會使輸出功率、頻率發(fā)生變化，使磁控管內(nèi)發(fā)生打火，甚至損壞。,7)新管或長期保存(超過6個月)未用的管子，加高壓前要先進行“老練”。 “老練 ”的方法是：先給磁控管加上燈絲電壓半小時以上，然后再加較低的高壓，工作半小時或幾小時，再將高壓加到正常值。“老練”的時間視具體情況而定，應保持在逐漸加大高壓的過程中管內(nèi)不打火。 實踐證明，輪流使用備品管，可延長管子使用壽命。,四、脈沖調(diào)制器,1作用與要求 脈沖調(diào)制器(Modulator)的作用如本節(jié)“一”中所述。 由于調(diào)制脈沖的形狀直接決定了磁控管振蕩器工作的好壞

11、，如前所述，調(diào)制脈沖的波形也要求前后沿要陡，平頂波動要小。 2組成及原理 磁控管需要的高壓調(diào)制脈沖的脈沖功率很大，而平均功率卻很小。脈沖調(diào)制器是產(chǎn)生這種高壓調(diào)制脈沖的裝置，一般由“儲能元件”、“限流元件”、“調(diào)制開關(guān)” 及“儲能通路”元件組成，如圖l一210所示。,在脈沖休止期內(nèi)(預調(diào)制脈沖未到時)，調(diào)制開關(guān)斷開，特高壓電源通過限流元件、儲能通路元件緩慢地向儲能元件充電。在脈沖持續(xù)期(預調(diào)制脈沖作用期問)，調(diào)制開關(guān)接通，儲能元件通過調(diào)制開關(guān)向負載(磁控管)放電形成調(diào)制脈沖。,3分類及特點,根據(jù)所用開關(guān)元件的不同，調(diào)制器可分為剛性調(diào)制器、軟調(diào)制器、磁調(diào)制器及可控硅調(diào)制器。 后兩者稱為固態(tài)調(diào)制器 。 不同的調(diào)制器，所用的限流元件、儲能元件也不同。剛性調(diào)制器常用電容作儲能元件，軟調(diào)制器和可控硅調(diào)制器常用仿真線作儲能元件，磁調(diào)制器常用電容或仿真線作儲能元件。 磁調(diào)制器及可控硅調(diào)制器不需要預調(diào)制器。,五、發(fā)射機調(diào)整,發(fā)射機的調(diào)整項目一般包括如下兩項： 1高壓自動延時電路調(diào)整 雷達先停機冷卻15 min30 min，再開機核查高壓自動延時電路的繼電器是否在3 min5 min內(nèi)動作(或預備指示燈是否在規(guī)定