下载文档原格式
脉冲雷达的原理及应用1. 脉冲雷达的基本概念脉冲雷达是一种利用脉冲波进行测距和目标识别的雷达系统。
它主要由发射机、接收机、天线和信号处理器等组成。
脉冲雷达的工作原理是通过将短时脉冲波发射到目标物体上，并通过接收回波信号的时间差来测量目标与雷达的距离。
2. 脉冲雷达的工作原理脉冲雷达的工作原理可以分为三个主要步骤：发射、接收和信号处理。
2.1 发射脉冲雷达的发射机生成一个宽度很窄的脉冲，该脉冲在一段时间内发射到目标上。
发射的脉冲波经过天线辐射出去，其中包含有关目标物体的信息。
2.2 接收接收机的主要作用是接收并放大从目标上反射回来的回波信号。
回波信号经过接收机放大后，进一步进行滤波和解调处理，以提取出目标的距离、速度和方位等信息。
2.3 信号处理接收到的回波信号由信号处理器进行处理，该处理器将对信号进行时域和频域分析，以得出目标的特征信息。
常见的信号处理算法包括距离测量算法、速度测量算法和目标识别算法等。
3. 脉冲雷达的应用脉冲雷达广泛应用于多个领域，下面列举了几个常见的应用场景。
3.1 雷达导航脉冲雷达在航空航天和船舶导航中起着重要作用。
通过测量目标与雷达的距离，可以实现准确的导航和定位，提高飞行和航行的安全性。
3.2 警戒系统脉冲雷达被广泛应用于安防领域，例如入侵警报系统和边界警戒系统等。
它可以检测到入侵者的存在并及时报警，有效保护人们的财产和安全。
3.3 气象预测脉冲雷达在气象预测中起到关键作用。
通过测量大气中的降水情况，可以准确预测天气状况，帮助人们做出合理安排和决策。
3.4 目标识别脉冲雷达在军事领域中被广泛应用于目标识别和跟踪。
它可以有效探测到敌方目标，帮助军事人员做出战略决策，并提高作战效率。
3.5 道路交通管理脉冲雷达还可以应用于道路交通管理系统中。
通过测量车辆的距离和速度，可以实现交通流量监测和拥堵预测，提高交通管理的效率和安全性。
总结脉冲雷达是一种常用的测距和目标识别工具，它利用发射短时脉冲波并接收回波信号的时间差来测量目标与雷达的距离。
脉冲雷达发射机的EMC研究现代为了解决电磁兼容问题，我国强制实施了电磁兼容标准。
该标准对电子设备产生的电磁干扰进行了限制，也对电子设备的抗干扰性提出了要求。
国标和国军标对军事电子装备的电磁兼容性做出了详细的规范和标准。
脉冲雷达发射机输人、输出功率大，工作在脉冲工作状态，是雷达系统中电磁辐射最为严重的设备。
良好的电磁兼容性设计是发射机本身、雷达系统乃至其他相关电子设备稳定工作的前提。
本文从电磁兼容的三个方面(干扰源、敏感源、祸合途径)人手，从电讯设计、结构工艺设计等角度简要分析并介绍了脉冲雷达发射机的电磁兼容性设计一思路和方法。
2脉冲雷达发射机干扰源分析脉冲雷达发射机不管采用栅极调制方式还是阴极调制方式都工作在高压大电流的脉冲状态，一般由发射管、脉冲调制器、直流高压当发射机正常工作时，其木身就是一个强干扰源，干扰源主要来自以下几方面。
2. 1脉冲调制干扰发射机工作时，受定时信号的控制，脉冲调制器为发射管提供性能合乎要求的视频调制脉冲，将直流高压电源的能量转换为脉冲能量。
这种工作状态相当于一个电控回路的等效电路如图3所示，为一个标准的RLC串联放电回路。
当由公式可知，脉冲电流的峰值与回路电感L、电容能W和负载2. 2高压开关电源干扰为了提高整机效率、减小体积，现代雷达的发射机中高压电源一般都采用开关电源，开关电源的形式有许多种，但不管何种形式的开关电源，其核心部分都是一个高电压、大电流的受控脉冲信号源，开关电源内脉冲信号产生的谐波电平对于其他电子设备来说即是EMI信号;另外，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰(EMD )源，它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度。
很强的电磁骚扰信号通过空间辐射和电源线的传导而干扰邻近的敏感设备。
除了功率开关管和高频整流二极管外，产生辐射干扰的主要元器件还有脉冲变压器及滤波电感等。
2. 3微波泄漏根据不同体制雷达的使命和功能，发射机的工作频段会有所不同。
雷达发射机的分类
1. 连续波雷达发射机呀，就像不知疲倦的小蜜蜂，持续不断地发送信号。
比如汽车上的倒车雷达不就是这样嘛！
2. 脉冲雷达发射机呢，如同有节奏的鼓手，一下一下地发出信号。
你想想那些用于探测飞机的雷达不就是这样工作的咯！
3. 频率捷变雷达发射机呀，简直就是个机灵的小猴子，能快速灵活地改变频率。
这不就像玩游戏时快速变换战术的我们嘛！
4. 相位编码雷达发射机，宛如一个擅长加密的神秘高手，让信号变得特别神秘。
这跟我们设置复杂密码来保护自己的东西很像呢！
5. 多模雷达发射机呢，那可真是个全能选手，多种模式都能驾驭。
就好像一个人既会唱歌又会跳舞还会演戏一样厉害！
6. 固体雷达发射机，如同坚固的磐石，稳定可靠。
这不就像家里那个从来不出故障的老电器嘛！
7. 真空管雷达发射机，好像一位老当益壮的前辈，虽然有点年纪了但依然有它的用处。
是不是很像我们敬重的那些老一辈呀！
8. 分布式雷达发射机，就如同一张大网，分布在各个地方发挥作用。
这和我们大家一起合作完成一件大事不是很像吗！我觉得呀，这些不同类型的雷达发射机都有着自己独特的魅力和用途，真是太神奇啦！。
脈沖雷达的原理及应用一、脈沖雷达的原理脈沖雷达是一种利用电磁波原理测量距离和确定目标方位的设备。
它通过发射短脉冲的电磁波，并根据电磁波的反射信号来确定目标的距离和位置。
1. 发射脉冲信号脈沖雷达工作时，发送方会发射一束高能量短脉冲信号（射频脉冲）。
这个脉冲信号会在空间中传播，直到遇到目标物体。
2. 反射信号接收当脉冲信号遇到目标物体时，部分能量会被目标物体吸收，而一部分能量会被目标物体反射回来。
接收器就是用来接收这些反射信号的。
3. 信号处理接收到的反射信号会经过一系列的信号处理操作，包括放大、滤波、时域处理等。
这些操作可以帮助提取出目标物体的信息，如距离、速度、方向等。
4. 目标定位经过信号处理后，系统会根据反射信号的时间延迟、幅度、相位等信息来确定目标物体的位置。
通过测量信号的往返时间，可以计算出目标物体与雷达的距离。
二、脈沖雷达的应用脈沖雷达具有广泛的应用领域，下面列举了几个常见的应用场景。
1. 航空航天脈沖雷达在航空航天领域起到重要作用。
它可以被安装在飞机、卫星等平台上，用来监测周围的空域，实时获取空中目标的位置、速度等信息。
这些信息对于飞行安全、空域管理等都至关重要。
2. 智能交通系统在智能交通系统中，脈沖雷达常被用于车辆检测、行人检测、交通流量监测等方面。
通过将脈沖雷达安装在道路旁边或者交通信号灯上，可以实时获取路面上的目标物信息，为交通系统提供实时数据支持。
3. 环境监测脈沖雷达还可以用于环境监测，例如气象雷达用于测量降水的情况、风暴的位置等。
此外，脈沖雷达还可以用于地质勘测、海洋测量等领域，帮助科学家研究地球的自然现象。
4. 安防监控脈沖雷达广泛应用于安防监控系统中。
它可以被用于室内外的监控摄像头中，实时监测目标物体的移动并发出警报。
此外，脈沖雷达还可以用于人员定位、入侵检测等方面，提高安全性能。
5. 医疗设备脈沖雷达在医疗设备中的应用也越来越广泛。
例如，它可以用于呼吸监测、心跳监测等方面，通过对信号的处理可以获得患者的生命体征信息。
浅谈脉冲雷达发射机的电磁兼容问题发表时间：2020-12-24T09:59:39.980Z 来源：《科学与技术》2020年25期作者：杜景青[导读] 脉冲雷达发射机的电磁干扰是电缆干扰信号，是能够减少信号的完整的电子噪声,电磁辐射源导致脉冲雷达发射机电磁干扰产生。
杜景青陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西宝鸡， 721006摘要：脉冲雷达发射机的电磁干扰是电缆干扰信号，是能够减少信号的完整的电子噪声,电磁辐射源导致脉冲雷达发射机电磁干扰产生。
十九世纪八十年代，英国人希维赛德发表了一篇有关干扰类的文章，这代表着研究电磁兼容问题的开端。
脉冲雷达发射机受到寄生频率的严重干扰。
为了提高整个雷达发射机的性能，需要进行电磁兼容问题分析。
一、引言世界正在快速发展，电子电气设备的数量和种类日益增加，但这个电磁环境却会变得愈加严峻。
脉冲雷达发射机发射机有触能高、效率高、使用范围广的特点，而脉冲雷达发射机的缺点是很容易受到各种其他信号的干扰。
首先，脉冲雷达发射机是一种电子设备，电子设备就会存在一个工作频率的问题，如果干扰源的频率与脉冲雷达发射机的频率构成临频或者是倍频关系的话，就会形成相互干扰的局面；其次，脉冲雷达发射机是利用无线电波来工作的，同样，如果干扰源的频率与无线电波是临频或者是倍频关系的话，就会与干扰相关的问题。
而且强烈的电磁干扰会容易破坏掉电子设备。
硅晶体管的的反向击穿电压在2-5V，容易损害我们的设备，而且这个反向击穿电压与温度成反比关系。
电磁干扰引起的尖峰电压会增加某些杂质的浓度，导致晶体管发生故障。
在脉冲雷达发射机高射频电磁场中工作的晶体管会吸收很多的能量，致使温度超过允许的温度而被损害，发射机会生成很强烈的辐射，这种辐射场会引起灵敏电子引爆装置失控导致过早启动，它会使导弹偏离飞行轨迹，增加射程误差，对飞机来说，它会造成操作系统不稳定、高度显示错误、航向不准确等问题[1]。
它先发射电磁波，被目标反射后再被雷达发射，雷达的工作原理是通过计算波的传播时间和反射面大小来计算目标的距离、位置和类型。
第27卷第4期2020年12月气象灾害防御METEOROLOGICAL DISASTER PREVENTIONVol.27No.4December.2020雷达发射脉冲包络检测及波形参数分析曲绍君1李方军2裴建勋1姜方达1（1.吉林省气象探测保障中心，吉林长春130062；2.辽源市气象局，吉林辽源136200）摘要：以CC雷达为例，介绍了雷达发射脉冲产生与包络检测过程，提出了发射脉冲包络顶部倾斜大、宽度不足、顶部底部多抖动、尖脉冲或三角波、顶部拖尾等波形异常的原因及解决办法。
讨论了波形参数异常对雷达探测的影响，结果指出，脉冲宽度对雷达探测影响是最主要的，脉冲宽度误差越大，导致雷达探测反射率因子误差就会更大,对雷达距离分辨率基本无影响；此外脉冲上下沿及顶降波形质量对雷达发射功率、极限改善因子等性能指标的影响较大；为了保证雷达探测数据质量，发生脉冲波形异常情况应及时检查调整。
关键词：天气雷达;发射脉冲；波形;检测；误差1引言包络检测是雷达运行维护中经常性检测项目,普遍检测方法是利用包络检波器检出脉冲包络，通过示波器测量并记录脉冲宽度、上升/下降沿、顶降等项参数叭发射脉冲是雷达射频能量的主要载体,其波形一般为近似矩形调幅脉冲，采用矩形脉冲调制的好处是易于测距，但有时因各种原因,出现脉冲顶部倾斜大、宽度不足、顶部底部多抖动、尖脉冲或三角波、顶部拖尾等波形异常情况。
国内文献介绍了部分脉冲波形异常原因及解决办法3］。
脉冲波形质量不好会直接影响脉冲参数的真实性，对于雷达探测数据有较大影响。
本文通过实践全面总结了脉冲波形异常的处理方法,同时对脉冲波形参数对雷达探测的影响进行了探讨，希望对雷达保障人员在雷达日常维护中起到参考帮助作用。
2发射脉冲产生及检测方法CC雷达是由安徽四创电子股份有限公司生产的C波段新一代天气雷达，在国内多个省份广泛应用。
本文以CC雷达为例，简要介绍发射脉冲产生过程。
2.1发射脉冲产生CC雷达发射脉冲产生过程如图1所示。
脉冲雷达发射机举例一、单级振荡式发射机单级振荡式发射机是应用最广泛的一种雷达发射机。
诸如导航雷达、气象雷达、搜索引导雷达和炮瞄雷达几乎都采用这一种程式。
下面介绍一部航海导航雷达中的发射机。
某工作在X波段的航海导航雷达，其发射机的主要技术指标是：工作频率f0=9370± 30MHz发射脉冲的脉冲宽度。
和重复频率FT 1 = 50 〜8iQ 相应的Fr1=200HzT 2 = 0. 1 6 〜0Us2f 应的Fr2=2000HzT 3 = 0. 45 〜（hs相应的Fr3=1000Hz脉冲功率P T > 14kW该发射机由预调器、调制器和磁控管振荡器三大部分组成，图画出了其方框图。
1.预调器预调器除产生激励调制器的调制开关脉冲外，同时输出一个幅度为8〜15V的正极性触发脉冲去触发显示器作为定时信号。
此外还提前输出一个极性为正、幅度大于8V的脉冲去触发海浪抑制（时间增益控制）电路。
预调器由控制脉冲形成电路、触发脉冲产生器和预调脉冲形成电路三部分组成。
控制脉冲形成电路的原理线路如图所示。
由电源变压器来的21V、1000Hz的交流电压对称地加至二极管D1和D2的负端，在其正端得到一个负的脉动电压，此电压经过稳压管D3 和D4限幅后形成方波，它再经电容C1和电阻R3组成的微分电路变成正负相间的尖脉冲送至由BG1组成的限幅放大器，由于BG1处于零偏置的截止状态，故正极性尖脉冲不起作用，而当负尖顶脉冲输入时，它便由截止状态进入导通状态，在其集电极获得一正极性脉冲波，该脉冲一路经过电阻R2进入海浪抑制电路，作为该电路的触发信号；另一路则经耦合电容C2和由R5、C5组成的积分电路变成有较长上升边的脉冲波，然后经由BG2组成的射极踉随器输出至触发脉冲产生器去启动可控硅SCR工作。
积分电路R5C5的作用是使海浪抑制触发脉冲能提前于发射脉冲，以防止由于海浪抑制电路的接入而干扰接收机工作。
继电器J3用来转换触发脉冲的重复频率，当雷达工作在量程为0.5〜4浬范围内时，继电器J3动作，二极管D1和D2同时工作，相当于全波整流，此时重复频率为2000Hz （相应的脉冲宽度为80mus 或0.25us）,在其它量程则继电器J3不动作，只有二极管D1工作，相当于半波整流，脉冲重复频率转换为1000Hz。
脉冲雷达发射机举例
一、单级振荡式发射机
单级振荡式发射机是应用最广泛的一种雷达发射机。
诸如导航雷达、气象雷达、搜索引导雷达和炮瞄雷达几乎都采用这一种程式。
下面介绍一部航海导航雷达中的发射机。
某工作在X波段的航海导航雷达，其发射机的主要技术指标是：
工作频率f0=9370±30MHz
发射脉冲的脉冲宽度τ和重复频率F
150~80
τ=ns相应的Fr1=200Hz
20.16~0.2
τ=us相应的Fr2=2000Hz
30.45~0.6
τ=us相应的Fr3=1000Hz
脉冲功率Pτ≥14kW
该发射机由预调器、调制器和磁控管振荡器三大部分组成，图画出了其方框图。
1.预调器
预调器除产生激励调制器的调制开关脉冲外，同时输出一个幅度为8~15V的正极性触发脉冲去触发显示器作为定时信号。
此外还提前输出一个极性为正、幅度大于8V的脉冲去触发海浪抑制（时间增益控制）电路。
预调器由控制脉冲形成电路、触发脉冲产生器和预调脉冲形成电路三部分组成。
控制脉冲形成电路的原理线路如图所示。
由电源变压器来的21V、1000Hz的交流电压对称地加至二极管D1和D2的负端，在其正端得到一个负的脉动电压，此电压经过稳压管D3和D4限幅后形成方波，它再经电容C1和电阻R3组成的微分电路变成正负相间的尖脉冲送至由BG1组成的限幅放大器，由于BG1处于零偏置的截止状态，故正极性尖脉冲不起作用，而当负尖顶脉冲输入时，它便由截止状态进入导通状态，在其集电极获得一正极性脉冲波，该脉冲一路经过电阻R2进入海浪抑制电路，作为该电路的触发信号；另一路则经耦合电容C2和由R5、C5组成的积分电路变成有较长上升边的脉冲波，然后经由BG2组成的射极跟随器输出至触发脉冲产生器去启动可控硅SCR工作。
积分电路R5C5的作用是使海浪抑制触发脉冲能提前于发射脉冲，以防止由于海浪抑制电路的接入而干扰接收机工作。
继电器J3用来转换触发脉冲的重复频率，当雷达工作在量程为0.5~4浬范围内时，继电器J3动作，二极管D1和D2同时工作，相当于全波整流，此时重复频率为2000Hz（相应的脉冲宽度为80mus或0.25us），在其它量程则继电器J3不动作，只有二极管D1工作，相当于半波整流，脉冲重复频率转换为1000Hz。
触发脉冲发生器的电路如图所示，实质上是一个最简单的线型调制器，SCR作为调制开关，电容C7用作储能和脉冲形成，当控制极触发脉冲还没有到来时，SCR的控制极电流Ig=0，管子处于正向阻断状态，这时电源电压Ec就通过电感L1、二极管D5向电容C7谐振充电。
当控制极触发脉冲到来且达到规定的触发电平后，SCR就进入正向导通状态，于是电容C7就经SCR、脉冲变压器MB初级绕组放电。
与此同时，在脉冲变压器MB的次级绕组感应出一个幅度近于300V的正极性脉冲，它被送至下一级去触发它激式间歇振荡器工作。
当放电电流减少到SCR的维持电流时，SCR恢复到正向阻断状态，重复前述过程，如此周而复始就得到一系列的脉冲串。
预调脉冲形成电路采用它激式间歇振荡器，图画出了它的电原理图。
在脉冲间歇期内，电子管G1因栅极接有负偏压而处于截止状态，一旦正极性的触发脉冲到来，电子管G1导通，
电路形成间歇振荡，在脉冲变压器MB2或MB3的1、6绕组上分别输出脉宽为0.5us、0.2us、60mus的正极性脉冲去激励调制器工作。
电路中继电器J1、J2、J3是用来转换脉冲宽度和每次频率的，它们同时受显示器面板上的量程转换开关控制。
在0.5、1浬量程上，继电器J1、J2、J3全部吸动，电容C10脉冲变压器MB3决定了间歇振荡器形成的脉冲宽度（60mus 相应的脉冲重复频率2kHz）。
在2、4浬量程上，继电器J1、J2不动作，只有继电器J3动作，电容C8、C9和脉冲变压器MB2决定了间歇振荡器形成的脉冲宽度(0.2us其重复频率仍为2kHz)。
在8、16、32浬量程上，继电器J1、J2、J3都不动作，这时间歇振荡器的脉冲宽度由电容C9和脉冲变压器MB2决定，其数值为0.5us，相应的重复频率为1kHz。
电路中的由电容C11、电阻R11组成的串联网络和电感L2都是用来控制脉冲前沿的，以使预调脉冲不至于有过大的上冲量和明显的顶部脉动，从而有效地防止磁控管产生频谱遗漏和寄生调频。
电阻R16是电子管G1的阳极负载电阻。
电阻R15二个作用，其一是构成负反馈以提高电路工作的稳定性，其二是获得与预调脉冲同步的显示器触发脉冲。
电阻R10、R12构成了电子管G1的栅极馈电电路。
电阻R17和电容C13则构成帘极馈电电路。
2. 调制器
该发射机采用刚性调制器，图是它的电原理图。
其工作原理是：在脉冲间歇期内，由于调制管G2栅极上加有大于截止偏压的负偏压而处于截止状态，这时高压电源经限流电阻R18和截尾电阻R22、R23向储能电容充电。
当调制管受到正极性的预调脉冲触发时，调制管导通，储能电容向磁控管放电，从而在其阴极上建立起一高压负脉冲激励起磁控管的高频振荡。
电阻R19可有效地抑制寄生振荡，R21构成负反馈，用来增进工作稳定性，电阻R23取样磁控管电流，电阻R20、电容C16构成帘栅极馈电电路。
调制器的高压电源由高压变压器B1、电容器C14、C15、硅堆D6、D7组成两倍压整流电路。
电容器C15既是储能电容又是整流器滤波电容，两者合用一只电容器也是该电路设计的优点之一。
3. 磁控管振荡器
磁控管振荡器的线路如图所示，磁控管G3是一个小型的包装式磁控管，它在调制脉冲的作用下能产生脉冲功率大于14kW的射频(9370MHz)振荡。
由于磁控管的阴极处于负高压电位，所以磁控管灯丝变压器必须能承受高压。
电容C17使磁控管灯丝的两端对调制脉冲处于同电位。
二、多级主振放大式发射机
某雷达由于采用了脉冲压缩体制，所以其发射机程式为多级主振放大式。
图是该发射机的组成方框图，它的高频部分由四级组成。
第一级固态微波源是主振信号源，产生频率足够稳定、信号强度达几十毫瓦的高频信号，其后是三级高频放大器，将信号放大至兆瓦量级。
前级放大器和第二级放大器采用中小功率的行波管放大器，每级的增益各为20~30dB，末级功率放大器是一高功率速调管放大器，其增益也在30dB左右，为了防止各级之间相互影响，每一级间都加有隔离器。
各高频放大器都被矩形脉冲调制，前级和第二级都是栅极调制，末级则为阴极调制。
各级调制脉冲的宽度各不相同且逐级加宽，以保证高频脉冲能够在调制脉冲的中间部分通过，同时这些调制脉冲都受定时脉冲控制，使它们的起始时间保持一定的关系。
1.级间放大器
图表示了由行波管放大器1构成前级放大器、行波管放大器2构成第二级放大器以及插入在它们之间的连接装置。
来自固态微波源的高频信号进入前级放大器，经放大后馈送至第二级放大器再行放大。
其间插入有同轴线波导转换器、隔离器、窄带滤波器和波导-同轴线转换器。
二级行波管放大器分别由灯丝电源、偏压电源和高压电源供给各自所需的灯丝、偏压和高压。
其中的高压电源、偏压电源都加有稳压措施，以保持行波管放大器的相位不变，否则会导致信号失真。
激励器（栅极调制器）供给行波管放大器以栅极调制脉冲。
因为灯丝和偏压都处于负高压电位，所以栅极调制脉冲必须经过一个高电压隔离脉冲变压器或高压电容进行耦合。
前级放大器采用高压电容耦合并由扼流圈L1隔离调制脉冲对负偏压电源的影响。
第二级放大器则采用高电位隔离脉冲变压器耦合。
级间的同轴线-波导、波导-同轴线转换器仅仅是为了便于相互连接。
波导隔离器用来隔离后级对前级的影响。
窄带滤波器将符合工作频率的信号传输给下级，而阻止其它频率的成分通过，从而可以有效地防止寄生振荡产生。
2. 末级速调管高功率放大器
末级功率放大器采用高功率的多腔速调管，其前三腔采用参差调谐，输出腔则为复合腔以保证其瞬时带宽（1dB）大于1%。
外加磁场线圈提供管子的聚焦磁场，水冷系统保证管体、收集极和输出窗得到充分的冷却。
3. 调制方式
该发射机的各高放级都被矩形脉冲所调制。
级间放大器采用的是栅极调制。
栅极调制器是一低电平调制器，它类似于一般性调制器的预调器。
末级功率放大器采用阴极调制，该调制器采用的是高压、大功率线型调制器。
各矩形调制脉冲的脉冲宽度都大于高频脉冲的宽度，且逐级增宽，以保证高频脉冲信号得到完整的放大，此外各调制脉冲的顶部都做得相当平坦，没有明显的波动，以保证高频信号的相位不变。
