雷达原理 第二章 雷达发射机 雷达原理 教学课件
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《雷达发射机》课件
调制后的射频信号经过功率放大器进行放大，达到足够的功率后 ，通过天线辐射到空间中。当信号遇到目标时，一部分信号会反 射回来，并被雷达接收机接收和处理。
通过测量发射信号与接收到的回波信号之间的时间差或相位差， 可以计算出目标与雷达之间的距离或距离变化率，从而实现目标 的探测、跟踪和识别等功能。
雷达发射机分类
特点
具有频率高、稳定性好、寿命长等优点。
波导管
01
02
03
作用
传输高频振荡信号，将磁 控管产生的高频振荡信号 传输到天线部分。
组成
由导电性能良好的金属管 制成，内部传输高频电磁 波。
特点
具有优良的导电性能、高 频率传输能力和良好的机 械强度。
冷却系统
作用
特点
为雷达发射机散热，确保发射机的正 常工作。
02
雷达发射机组成
电源
作用
01
为雷达发射机提供稳定的直流电源，确保发射机的正常工作。
组成
02
包括主电源和备份电源，主电源负责提供主要电能，备份电源
在主电源故障时提供备用电源。
特点
03
具有高稳定性、高效率和长寿命等优点。
调制器
作用
将低频信号调制到高频载波上，形成射频信号，用于雷达探测和目 标识别。
高效率技术
为了降低雷达系统的能耗和提高运行效率，高效率技术也是 雷达发射机的重要发展方向。通过采用先进的调制技术、高 效电源转换技术、热管理技术等手段，提高雷达发射机的能 源利用效率和热设计性能。
多功能化与智能化发展
多功能化
随着雷达应用领域的不断拓展，对雷达 的功能要求也越来越多样化。多功能化 是雷达发射机的重要发展趋势，通过采 用多波束形成技术、信号处理技术、多 模式工作技术等手段，实现雷达发射机 的一机多能，满足不同应用场景的需求 。
通过测量发射信号与接收到的回波信号之间的时间差或相位差， 可以计算出目标与雷达之间的距离或距离变化率，从而实现目标 的探测、跟踪和识别等功能。
雷达发射机分类
特点
具有频率高、稳定性好、寿命长等优点。
波导管
01
02
03
作用
传输高频振荡信号，将磁 控管产生的高频振荡信号 传输到天线部分。
组成
由导电性能良好的金属管 制成，内部传输高频电磁 波。
特点
具有优良的导电性能、高 频率传输能力和良好的机 械强度。
冷却系统
作用
特点
为雷达发射机散热，确保发射机的正 常工作。
02
雷达发射机组成
电源
作用
01
为雷达发射机提供稳定的直流电源，确保发射机的正常工作。
组成
02
包括主电源和备份电源，主电源负责提供主要电能，备份电源
在主电源故障时提供备用电源。
特点
03
具有高稳定性、高效率和长寿命等优点。
调制器
作用
将低频信号调制到高频载波上，形成射频信号，用于雷达探测和目 标识别。
高效率技术
为了降低雷达系统的能耗和提高运行效率，高效率技术也是 雷达发射机的重要发展方向。通过采用先进的调制技术、高 效电源转换技术、热管理技术等手段，提高雷达发射机的能 源利用效率和热设计性能。
多功能化与智能化发展
多功能化
随着雷达应用领域的不断拓展，对雷达 的功能要求也越来越多样化。多功能化 是雷达发射机的重要发展趋势，通过采 用多波束形成技术、信号处理技术、多 模式工作技术等手段，实现雷达发射机 的一机多能，满足不同应用场景的需求 。
雷达基本工作原理课件
雷达的分类
01
脉冲雷达
发射脉冲信号，通过测量脉冲 信号往返时间计算目标距离。
02
连续波雷达
发射连续波信号，通过测量信 号频率变化计算目标距离和速
度。
03
合成孔径雷达
利用高速平台对目标区域进行 扫描，形成高分辨率的合成孔
径图像。
雷达的应用
军事侦察
利用雷达探测敌方军事目标，如飞机、 坦克等。
气象观测
指雷达在存在欺骗干扰的情况下，仍能正常工作并检测到目标的能力 ，通常由信号鉴别和抗干扰算法决定。
多目标处理能力
跟踪能力
指雷达在同一时间内能够跟踪的 目标数量，通常由数据处理能力 和硬件资源决定。
分辨能力
指雷达在同一时间内能够分辨的 目标数量，通常由信号处理算法 和天线波束宽度决定。
05
雷达技术的发展趋势
天线是雷达系统的辐射和接收单元，负责发射和接收电磁波。
波束形成是天线的重要技术，通过控制天线阵列的相位和幅度，形成具有特定形状 和方向的波束。
天线的性能指标包括方向图、增益、副瓣电平和极化方式等。
信号处理与数据处理
信号处理是雷达系统的关键技术之一，负责对接收到的回波信号进行处 理和分析。
数据处理负责对雷达系统获取的数据进行进一步的处理、分析和利用。
当目标相对于雷达移动时，反 射的电磁波频率会发生变化， 这种变化被雷达接收并转换为 目标的相对速度。
速度测量的精度受到多普勒效 应的影响，而分辨率则受到雷 达工作频率和采样率的影响。
03
雷达系统组成
发射机
发射机是雷达系统的核心组件之 一，负责产生高功率的射频信号
。
它通常包括振荡器、功率放大器 和调制器等组件，用于将低功率 信号放大并调制为所需的波形。
雷达原理【ch02】雷达发射机 培训教学课件
还需要考虑其他有关问题：电波传播受气候条件的影响（吸收、散射和衰减等因素)；雷
达的测试精度、分辨力；雷达的应用环境（地面、机载、舰载或太空应用等）因素；目前
和近期微波功率管的技术水平。
雷达发射机的瞬时带宽是指输出功率变化小于 dB 的作频率范围。通常窄频带发射机
采用三极真空管、四极真空管、速调管和硅双极晶体管。宽带发射机则选用行波管、前向
图(d)出了宽带大功率行波管——前向波管发射机组成框图。这种发射机的特点是行波管
具有宽带、高增益，前向波管具有高功率和高效率。这是一种比较优选的放大链组合，主
要应用于可移动式车载测控雷达和机载预警雷达。
04
PA R T F O U R
真空微波管
雷达发射机
四 、 真空微波管雷达发射机
1.概述
在脉冲雷达中，用于发射机的真空微波管按工作原理可以分为三种：真空微波三极
至下降边幅度0.9A处之间的脉冲持续时间；脉冲上升边宽度 ，
为脉冲上升边幅度0.1A~0.94处之间的持续时间；脉冲下降边宽
度 为脉冲下降边0.9A~0.1A处之间的持续时间；顶部波动为顶
部振铃波形的幅度Au与脉冲幅度4之比；脉冲顶部倾斜为顶部倾
斜幅度与脉冲幅度A之比。上述发射信号检波波形的参数是表示
雷达发射信号的基本参数。
03
PA RT T H R E E
雷达发射机的主要
部件和各种应用
三 、 雷达发射机的主要部件和各种应用
1.概述
现代雷达已被广泛应用于国防、国民经济、航空航天、太空探测等领域。雷达发射机
技术除了应用于雷达外，在导航、电子对抗、遥测、遥控、电离探测、高能加速器、工业
微波加热、医疗设备、仪表设备、高能微波武器等方面都得到了广泛应用。
达的测试精度、分辨力；雷达的应用环境（地面、机载、舰载或太空应用等）因素；目前
和近期微波功率管的技术水平。
雷达发射机的瞬时带宽是指输出功率变化小于 dB 的作频率范围。通常窄频带发射机
采用三极真空管、四极真空管、速调管和硅双极晶体管。宽带发射机则选用行波管、前向
图(d)出了宽带大功率行波管——前向波管发射机组成框图。这种发射机的特点是行波管
具有宽带、高增益，前向波管具有高功率和高效率。这是一种比较优选的放大链组合，主
要应用于可移动式车载测控雷达和机载预警雷达。
04
PA R T F O U R
真空微波管
雷达发射机
四 、 真空微波管雷达发射机
1.概述
在脉冲雷达中，用于发射机的真空微波管按工作原理可以分为三种：真空微波三极
至下降边幅度0.9A处之间的脉冲持续时间；脉冲上升边宽度 ，
为脉冲上升边幅度0.1A~0.94处之间的持续时间；脉冲下降边宽
度 为脉冲下降边0.9A~0.1A处之间的持续时间；顶部波动为顶
部振铃波形的幅度Au与脉冲幅度4之比；脉冲顶部倾斜为顶部倾
斜幅度与脉冲幅度A之比。上述发射信号检波波形的参数是表示
雷达发射信号的基本参数。
03
PA RT T H R E E
雷达发射机的主要
部件和各种应用
三 、 雷达发射机的主要部件和各种应用
1.概述
现代雷达已被广泛应用于国防、国民经济、航空航天、太空探测等领域。雷达发射机
技术除了应用于雷达外，在导航、电子对抗、遥测、遥控、电离探测、高能加速器、工业
微波加热、医疗设备、仪表设备、高能微波武器等方面都得到了广泛应用。
雷达原理ppt课件68页PPT知识讲解
雷达对抗的重要性
取得军事优势的重要手段和保证
典型战例1：二次世界大战的诺曼地登陆，盟军 完全掌握了德军德40多不雷达的参数何配置， 通过干扰何轰炸，使德军雷达完全瘫痪。盟军 参战的2127艘舰船，只损失了6艘。 海湾战争：多国部队凭借高技术优势，在战争 的整个过程中使用了各种电子对抗手段，使伊 军的雷达无法工作、通信中断、指挥失灵。双 方人员损失为百人比数十万人。
电子战（EW）的含义
电子战是敌我双方利用电磁能和定向能破 坏敌方武器装备对电磁频谱、电磁信息 的利用或对敌方武器装备和人员进行攻 击、杀伤，同时保障己方武器装备效能 的正常发挥和人员的安全而采取的军事 行动。
电子战（EW）的含义
传统的电子战： 电子对抗（ECM）,包括电子侦察、干扰、
隐身、摧毁。 电子反对抗（ECCM）,包括电子反侦察、
先看几个著名的电子战经典战例：
——1982年6月9日，叙以贝卡谷地之战，以军一方面用 RC-707电子战飞机施放强烈电子干扰，同时用E-2"鹰眼" 空中预警机掩护导航，用"标准"和"狼"式反辐射导弹将叙 军苦心经营10年的19个导弹基地全部摧毁。
——1986年4月美军空袭利比亚。"软杀伤"与"硬摧 毁"手段紧密结合，双管齐下，仅仅12分钟就完成了代号 为"黄金峡谷"的军事行动，被称为"外科手术式"的攻击战， 使利比亚的防空体系毁于一旦。
处于抗干扰和反侦察地需要，许多雷达具有改变发射 信号的载波频率、脉冲重复频率、脉冲波形或者其它调 制参数，变化的时间可能在秒、毫秒甚至脉间。 信号威胁程度高、反应时间短
2）近年的分类方法
电子干扰
雷达原理介绍ppt课件
的射频信号进行下变频以转化为视频信号（即中心频率等
于0）。正交解调接收机即可完成这样的下变频处理：
sm(t) = s(t) exp(-j2 f0t) 可见，正交解调处理将信号的中心频率降低了 f0 。
|s( f )|
s(t)
sm(t)
正交解 调前
exp(-j2 f0t)
0 |sm( f )|
f0
f
正交解
基本原理
发射系统 接收系统
目标
将雷达的接收信号与发射信号进行比较，就可 以获得目标的位置、速度、形状等信息，根据这些 信息，雷达进而可以完成对目标的检测、跟踪、识 别等任务。
基本原理
发射信号：
Tp
t
Tr
雷达发射周期性脉冲，记脉冲宽度为 Tp，重复周期为 Tr，雷达峰值功率（即脉冲期间的平均功率）为Pt，雷达 平均功率（即周期内的平均功率）为Pav，工作比（即脉冲 宽度与重复周期之比）为D。显然有：
SNR = Ps / Pn 显然SNR越高，目标回波就越显著，就越有利于信号分析。
发射功率
不考虑各种损耗，影响目标回波峰值功率Ps的因素有：
雷达发射峰值功率Pt、目标的雷达截面积（RCS） 、目
标与雷达的相对距离R。它们之间存在关系：
Ps= Pt /R4 是与雷达系统及环境有关的常数。若 过小或R过大，则
Tp
t
响应的 3dB宽度称为雷 达距离分辨率，它表征 了雷达将相邻目标区分 开的能力。若接收机没 有脉冲压缩，可用发射
与雷达相距r的目标回波相对于发射脉冲 脉宽Tp近似距离分辨率；
的延时 = 2r / c，c为电磁波的传播速度。 若有脉冲压缩，分辨率
那么，与雷达的相对距离差为r的两个
《雷达原理与系统》PPT课件
W
G 发射天线增益
倍
Ar 接收天线有效面积（孔径）m2
工作波长 m
目标的雷达截面积 m2
R 雷达与目标之间的距离 m
Pr min 接收机灵敏度 W
未考虑因素：大气衰减与路径（多精径选，课件曲p率pt），目标特性与起伏
9
1.1 雷达的任务
举例：
某雷达发射脉冲功率为200KW，收发天线增益为30dB，波长0.1m，抗研究所 2014年2月
精选课件ppt
1
主要内容
1、绪论
2、雷达发射机
3、雷达接收机
4、雷达终端显示器与录取设备
5、雷达作用距离
6、目标距离的测量
7、目标角度的测量
8、目标速度的测量
精选课件ppt
2
主要内容
9、连续波雷达 10、脉冲多普勒雷达 11、相控阵雷达 12、数字阵列雷达 13、脉冲压缩雷达 14、双基地雷达 15、合成孔径雷达
收发信号载波频率的差（多卜勒频率）
举例：
fd
ttrt2Vr
2t
tr 2R0Vrt c
频率为10GHz的雷达，当目标径向速度为300m/s时，其多卜勒频率为
c f3 1 1 18 0 H m 0 0/s z0 .0m 3 ,fd2 0 3 .0m m 0 3 /s 0 2K 0Hz
精选课件ppt
8
灵敏度为-110dBm，不考虑大气损耗等，试求其对=1m2目标的最大作用
距离
1
Rm
ax
2
105 1032 0.12
4 3 1014
1
4
1
2 1023
4 3
4
100.786km
精选课件ppt
雷达原理第2章雷达发射机
雷达原理第2章雷达发射机雷达发射机是雷达系统的核心组成部分，主要负责产生雷达信号并将其发射出去。
本章将介绍雷达发射机的工作原理及其主要组成部分。
雷达发射机的主要任务是通过发射出的脉冲信号来检测目标并获取目标信息。
脉冲信号的发射过程一般分为两个阶段：调制和功放。
调制是指将雷达信号与相关的调制信号相乘，从而得到具有特定特征的脉冲信号。
调制信号一般是一个周期性时间信号，根据需要可以选择不同的调制方式，常见的有连续波调制、脉冲调制和相位调制等。
调制过程实际上就是对高频载波信号进行幅度、频率或相位的调制，目的是为了提高信号的传输效率和抗干扰能力。
调制完成后，接下来需要将调制后的信号进行功率放大，以便能够将信号发送到目标并接收到目标返回的回波信号。
功放是将调制信号的功率增大的过程。
为了达到足够大的功率，一般会采用射频功率管或半导体功放器来提供足够的增益。
功放器的选择需要根据雷达系统的功率要求和频率范围来确定。
除了调制和功放，雷达发射机还需要考虑其他因素，如发射机的频率稳定性、调制信号的带宽、功放器的线性度等。
频率稳定性是指雷达信号的频率变化幅度，对于雷达系统的测量精度和距离分辨率都有着重要的影响。
调制信号的带宽决定了雷达发射信号的分辨率和抗干扰能力。
功放器的线性度决定了输出信号的失真程度，对于雷达系统的距离测量和目标识别都有着重要的影响。
综上所述，雷达发射机是雷达系统中非常重要的一个组成部分，它负责产生和放大雷达信号，并将信号发送到目标上，以便对目标进行探测和测量。
在设计雷达系统时，需要根据具体的应用需求选择适当的调制方式、功放器和其他相关参数，以保证雷达系统在不同环境下能够正常工作。
《雷达基本工作原理》PPT课件(2024)
雷达抗干扰与隐身技术探讨
2024/1/28
15
常见干扰类型及抗干扰措施
有源干扰
通过发射与雷达信号相似的干扰信号，使雷达难以区分目标 回波和干扰信号。
2024/1/28
无源干扰
利用反射、散射等方式，使雷达信号偏离目标或产生虚假目 标。
16
常见干扰类型及抗干扰措施
01
02
03
信号处理技术
采用先进的信号处理技术 ，如脉冲压缩、动目标检 测等，提高雷达抗干扰能 力。
2024/1/28
雷达定义
利用电磁波的反射原理进行目标 探测和定位的电子设备。
发展历程
从20世纪初的萌芽阶段到二战期 间的广泛应用，再到现代雷达技 术的不断创新和发展。
4
雷达应用领域及重要性
应用领域
军事、民用航空、气象、海洋监测、 地质勘探等。
重要性
在各个领域发挥着不可替代的作用， 如保障国家安全、提高航空安全、预 测天气变化等。
强化信号处理部分
信号处理是雷达技术的核心，建议增加相关 课时和实验，深入讲解信号处理技术。
2024/1/28
33
课程安排建议和拓展学习资源推荐
• 引入新技术：随着科技的发展，新型雷达技术不断涌现，建议课程中加入新型雷达技术的介绍和 讨论。
2024/1/28
34
课程安排建议和拓展学习资源推荐
2024/1/28
02
在安检、反恐、生物医学等领域 具有潜在应用价值。
2024/1/28
30
06
总结回顾与课程安排建议
2024/1/28
31
关键知识点总结回顾
雷达基本概念
雷达是一种利用电磁波进行探测和测 距的电子设备，广泛应用于军事、民 用等领域。
雷达原理第三版丁鹭飞
2.3.2
1.
在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下, 必须采用主 振放大式发射机。 因为在单级振荡式发射机中, 信号的载频直 接由大功率振荡器决定。由于振荡管的预热漂移、温度漂移、 负载变化引起的频率拖曳效应、 电子频移、 调谐游移以及校准 误差等原因, 单级振荡式发射机难于达到高的频率精度和稳定度。
第2章 雷达发射机
在1000 MHz以上放大链通常有行波管-行波管、 行波管-速 调管和行波管-前向波管等几种组成方式:
1) 行波管-行波管式放大链 这种放大链具有较宽的频带, 可 用较少的级数提供高的增益, 因而结构较为简单。 但是它的输 出功率往往不大, 效率也不是很高, 常应用于机载雷达及要求轻 便的雷达系统中。
冲重复周期为Tr, 则有
Pav
Pt
Tr
Ptf r
式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。 常
规的脉冲雷达工作比的典型值为D=0.001, 但脉冲多卜勒雷达的
工作比可达10-2数量级, 甚至达10-1数量级。显然, 连续波雷达的
D=1。
第2章 雷达发射机
3.
发射机的总效率是指发射机的输出功率与它的输入总功率 之比。 因为发射机通常在整机中是最耗电和最需要冷却的部 分, 有高的总效率, 不仅可以省电, 而且对于减轻整机的体积重 量也很有意义。对于主振放大式发射机, 要提高总效率, 特别要 注意改善输出级的效率。
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
第2章 雷达发射机 表 2.3 微波三、四极管的主要电性能
1.
在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下, 必须采用主 振放大式发射机。 因为在单级振荡式发射机中, 信号的载频直 接由大功率振荡器决定。由于振荡管的预热漂移、温度漂移、 负载变化引起的频率拖曳效应、 电子频移、 调谐游移以及校准 误差等原因, 单级振荡式发射机难于达到高的频率精度和稳定度。
第2章 雷达发射机
在1000 MHz以上放大链通常有行波管-行波管、 行波管-速 调管和行波管-前向波管等几种组成方式:
1) 行波管-行波管式放大链 这种放大链具有较宽的频带, 可 用较少的级数提供高的增益, 因而结构较为简单。 但是它的输 出功率往往不大, 效率也不是很高, 常应用于机载雷达及要求轻 便的雷达系统中。
冲重复周期为Tr, 则有
Pav
Pt
Tr
Ptf r
式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。 常
规的脉冲雷达工作比的典型值为D=0.001, 但脉冲多卜勒雷达的
工作比可达10-2数量级, 甚至达10-1数量级。显然, 连续波雷达的
D=1。
第2章 雷达发射机
3.
发射机的总效率是指发射机的输出功率与它的输入总功率 之比。 因为发射机通常在整机中是最耗电和最需要冷却的部 分, 有高的总效率, 不仅可以省电, 而且对于减轻整机的体积重 量也很有意义。对于主振放大式发射机, 要提高总效率, 特别要 注意改善输出级的效率。
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
第2章 雷达发射机 表 2.3 微波三、四极管的主要电性能
雷达原理第二章课件
进一步分析表明：所需电源： 部分放电时， Ea≈Uc3min极近于Uc3max !完全放电时， Ea≈1.6Uc3max部分放电时， ηc → 100%
分析思路： 画充放电等效电路 → 列微分议程 → 按初始条件简化方程，得充放电流、电压表达式→ 画曲线、分析 → 结论。
结论：从所需电源高低及充电效率高低看，均采用部分放电较有利，只有对于更大功率雷达，要Ua 、Iao很大， C3 、G1承受不了，才不得不用完全放电式。
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
a
a
cm
保
L
隔
E
由
后
τ内
c
1
V
G
G1通，经G1对B初级等效负载放电，若负载与X特性阻抗匹配，则B初级获得幅度为Vcmax/2 、宽度为τ 的调制脉冲，经B升压后送到G2。
L ++Ei
2. 工作概述
式中：
图
来
C 3
21
r 0
—
a
c
∵ 是全部放电 UComin=0 ∵ 实际可做到充电电路品质因数 Q0=10~20
振荡器振荡频率↑的因素：
特殊结构的必要性:
限制普通L 、C
5
2) 阳极v 园柱形铜块，四周挖有8~14个对称园 洞，每洞有缝隙，构成振荡腔体。(壁——等效L；缝——等效C) 两侧有盖极.
v 各腔高频场有磁交连，缝口构成直→ 交流能量交换的作用空间。
6
同轴线 λ=3.10cm时用2. 结构特点：1)管、路合一；2)有阴、阳极，形同二极管；但阴极上有腔体，其尺寸决定了分布电感，分布电容值，从而决定固有f s ； 3)加有磁场，电子受正交电、磁场双重控制、故称“磁控管” 。