第三节 雷达发射机
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雷达发射机是雷达系统的一个重要组成部分,它产生满足要求的大功率射频发射信号,经馈线系统再由天线辐射出去,从而照射远处目标。
典型脉冲雷达框图如下,其中发射机(Transmitter)主要由三部分组成:高压电源,脉冲调制器和射频放大器。
发射机性能的好坏直接影响雷达整机的性能和质量,首先发射的电磁波信号必须具备一定的发射功率,对于不同体制和不同任务的雷达,发射机功率量级差别很大,例如,脉冲雷达的峰值功率可达到兆瓦级,而连续波雷达功率几十瓦就已经很高了。
雷达发射机输出功率的大小将直接影响雷达的探测威力,通常可分为峰值功率和平均功率。
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,峰值功率指脉冲期间射频振荡的平均功率,用Pt 表示;而平均功率则是脉冲重复周期(PRI)输出功率的平均值,常用Pav 表示。
对于简单的矩形脉冲列来说,峰值功率和平均功率有如下关系:av t t P P P PRF Tττ=⋅=⋅⋅其中T 表示脉冲重复周期,τ表示脉冲宽度。
由于平均功率是决定雷达潜在探测距离的一个关键因素,雷达发射总能量等于平均功率乘以时间。
之前有人问:对于相参雷达,在不改变雷达设备硬件的基础下,怎么提高探测距离?这里从雷达发射机的角度给出几个方法:不改变雷达设备,说明峰值功率功率也已调制最高了,那么可以做的一种方法是:提高雷达的占空比D ,也就是要么增大脉冲宽度,要么增大PRF ;另外,多个脉冲积累会有效提高信噪比,从而改善雷达对目标的发现能力,也就是提高积累时间来获得更多的发射能量。
对于这个问题还需要结合具体的雷达和修正后的雷达方程来分析哪些参数是不能变的,哪些参数是方便改变的。
修正的雷达方程相关知识可见:对于发射电磁波信号的另一个特点是载波受到了调制,简单的如矩形脉冲,线性调频矩形脉冲,复杂的如相位编码信号,复杂的脉内和脉间调制信号等。
雷达的许多性能是与信号形式相关的。
例如早期的雷达发射的是载频固定的矩形调制脉冲,信号的时宽和带宽的乘积等于1,这就使增加时宽或带宽来获得速度或距离分辨率成为了一对相互制约的矛盾,而采用大时宽带宽积的复杂发射信号的脉冲压缩技术则解决了这对矛盾。
<航海雷达与ARPA>第一章基本工作原课第一节测距测方位基本原理1.测距a)利用电磁波特性:1).直接传播(微波波段)2).匀速传播(同一媒质中)3).反射特性(在任何两种媒质的边界面)b)计算公式:S=C(t2-t1)/2其中:S:目标和本船距离;t1:发射时刻;t2:接收时刻;C:电波速度;为300000公里/秒为准确测量(t2-t1),发射信号包络为矩形脉冲。
2.测向着天波的转动,实现不同方向的测距。
第二节基本组成及各部分作用1)触发电路:(触发电路决定工作开始的时间)2率,3电源,雷达电源有中频逆变器、中频变流机组二种。
1:触发脉冲产生器:相当于时钟电路,使雷达各部分同步工作。
2.调制器及预调制器:触发脉冲一到,预调制器输出具有一定宽度的小功率正方波,控制预调制器产生的方波的起始时刻,预调制器产生的方波控制调制器,使调制器产生大功率负高压脉冲。
有的雷达没有预调制器,预调制器的功能由调制器完成。
所以;调制器是产生高压的部件。
3:磁控营:在调制器输出的负高压作用下,磁控营产生矩形调制的微波振荡脉冲.实现能量转换,调制器相当于高压电源。
5.2):磁控营基本结构及工作原理磁控营是实现微波振荡的元件,其结构、工作原理,与实际使用中的调试、维护等等事宜有关。
下面我们扼要介绍之。
A:基本结构阴极和阳极之间的空间,称为空腔,空腔内为真空。
空腔内,有永久磁铁提供的恒定磁场,如图示。
阴极内含有灯丝,加调制器送来的负高压前,灯丝先通电3min,用于加热阴极,阴极表面有氧化物涂层,加热使其产生自由电子,能量转换是自由电子完成的,没有3min加热,磁控管不能正常工作。
B:工作原理调制器负高压脉冲一到,阴极和阳极之间激起微波振荡。
阴极附件的自由电子,在飞向阳极过程中,由调制器提供的高压,使电子获得能量。
又在恒定磁场的作用下,把自由电子获得的能量,传给微波振荡,使原本微弱的微波振荡强大起来。
载波频率采用下列二种:S波段—(2900~3100)MHZ—10cm(波长)X波段—(9300~9500)MHZ—3cm(波长)5.4):工作状态判断:●微波辐射会发亮。