雷达发射机
雷达基本理论与基本原理
描。
325承受机的灵敏度指雷达承受微弱信号的能力，用承受机载一定的噪声电平时所能感知的输入 功率的大小来表示。
326终端装置和雷达输出数据的形式 327电源供给飞机和船舶上的雷达，为减轻重量，常常采用高频的交流电源 4、雷达方程与目标检测4.2.1提高雷达作用距离的途径：（1） 尽可能选用大孔径天线，即加大天线的有效面积或增益，但因此会影响雷达的抗风能力设计，机动能力设计和构造设计等；（2） 提高发射功率，但因此可能会出现高压打火以及增加设备的重量和 体积等问题；（3） 尽可能提高接收机的灵敏度，但也可能出现抗噪声性能下降等问题; （4） 尽可能降低系统的传输损耗L 。
4.2.2其他因素（1） 最小可检测信号的统计特性； （2） 目标雷达反射面积的统计特性； （3） 地球外表或大气传播的准确特性； （4） 雷达本身可能存在的各种损耗。
4.3对雷达方程的进一步讨论4.3.1检测因子：检测目标信号所需的最小输出信噪比，用D o 表示，其中:4.3.2用检测因子和能量表示雷达方程5、4.1根本雷达方程： 4.2雷达方程的讨论:[7PA/ 2S •Li min ■D oE L N o)omin(SNR)ominE r 为信 号冃匕量。
上图是主振放大式发射机组成框图，主振放大式发射机具有很高的频率稳定度，可以发射相位相参信号，能产生复杂的调制波形，并且适用于频率捷变雷达。
2.3雷达发射机的主要技术指标 2.3.1工作频率和射频带宽工作频率和雷达的工作能力和抗干扰性能有关，射频带宽和雷达的距离 分辨率有关。
2.3.2输出功率影响雷达的威力和抗干扰能力。
2.3.3总效率发射机的输出功率与输入总功率之比。
对于减轻整机的体积与重量很有意 义。
2.3.4调制形式根据雷达体制的不同选择不同的调制方式。
2.3.5信号稳定度与谱纯度信号的稳定度指信号的各项参数是否随时间做不应有的起伏变化，可分为 规律不稳定和随机不稳定两类。
雷达原理第二章-雷达发射机
提纲
1.雷达发射机的任务和基本组成 2.雷达发射机的主要质量指标 3.单级振荡式和主振放大式发射机 4.固态发射机 5.脉冲调制器：提供合适的视频调制脉冲
1:雷达发射机的任务和基本组成
一、发射机的任务 二、发射机的分类与组
1:雷达发射机的任务和基本组成
一、发射机的任务 产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信
信号参数的不稳定可分为规律性的与随机性的两类, 规律性的不稳定 往往是由电源滤波不良、机械震动等原因引起的, 而随机性的不稳定 则是由发射管的噪声和调制脉冲的随机起伏所引起的。
பைடு நூலகம்
2:雷达发射机的主要质量指标
相
对
1
振 幅
Tr
sinf f
f0－
1
f0
f0＋
1
矩形射频脉冲列的理想频谱
由图可知：主瓣宽度2/τ，随τ↑而↓。主要能量集中在主瓣。
1:雷达发射机的任务和基本组成
• 相对功率的dB表示 射频信号的相对功率常用dB和dBc两种形式表示， 其区别在于：dB是任意两个功率的比值的对数表示 形式，而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率 的比值的对数表示形式。
1:雷达发射机的任务和基本组成
天线传播相关单位简介 _补充3
• 天线增益 天线增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天线相对 于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对 于半波振子Dipole 的功率能量密度之比，半波振子 的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi。
2:雷达发射机的主要质量指标
0 －20
信号的 第一谱线
/(dB/Hz)
－40 －60 －80
分布型寄生输出
离散 型 寄生输出
雷达发射机主要指标
雷达发射机的主要质量指标
1.雷达工作频率RF 天线面积不变时，雷达检测目标的最大作用距离1224max
2min
[]4t r i P A RF R c S σπ= 即雷达作用距离max R 正比于1/2RF
目前参考使用的发射频率为L 波段、S 波段；期望的发射频率为C 波段
2.输出功率
脉冲雷达发射机的输出功率分为峰值功率t P 和平均功率av P ① 波段工作的发射机，结合我们需要的雷达最大作用距离，可定出我们需要的整个波段中输出功率的最低值。
即确定max RF 、max R 之后，1224max 2min
[]4t r i P A RF R c S σπ=计算出的t P （峰值功率）为最低值。
② 平均功率最少应为峰值功率的0.1倍。
尚需确定的参数1.根据我们需要测量的最大作用距离确定发射机波段
2.波段确定后即可定出我们需要的最低峰值功率。
雷达的工作原理
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷达测速利用了物理学中的多普勒原理：当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
雷达的工作原理
雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
雷达测距原理
雷达测距原理
雷达测距是利用电磁波的特性来测量目标距离的一种技术。
雷达系统通常由发
射机、接收机、天线和信号处理器等组成。
雷达发射机产生一束电磁波并将其发射出去，当这束电磁波遇到目标时，一部分电磁波会被目标反射回来，接收机会接收到这部分反射回来的电磁波，并通过信号处理器来计算目标的距离。
雷达测距的原理主要包括了发射和接收两个过程。
在发射过程中，雷达发射机
会产生一定频率和脉冲宽度的电磁波，并将其转换成天线所需的形式进行辐射。
这些电磁波会沿着一定方向传播，并当遇到目标时会被目标部分反射回来。
在接收过程中，雷达接收机会接收到目标反射回来的电磁波，并将其转换成电信号进行处理。
雷达测距的原理基于电磁波在空间中的传播和反射规律。
当电磁波遇到目标时，部分电磁波会被目标反射回来，而其反射回来的时间和接收机接收到的信号强度会与目标的距离有关。
通过测量电磁波的往返时间和接收信号的强度，可以计算出目标的距离。
雷达测距的原理还涉及到了雷达信号的处理和分析。
接收到的雷达信号会经过
信号处理器进行滤波、放大、解调等处理，最终得到目标的距离信息。
在实际应用中，还需要考虑到地球曲率、大气折射等因素对雷达测距的影响，需要进行相应的修正和校正。
总的来说，雷达测距的原理是利用电磁波的传播和反射规律来测量目标的距离。
通过发射和接收电磁波，并对接收到的信号进行处理和分析，可以准确地获取目标的距离信息。
雷达测距技术在军事、航空、航海、气象等领域有着广泛的应用，对于提高测距的精度和准确性起着重要作用。
飞机雷达原理
飞机雷达原理飞机雷达是现代航空器上常用的导航设备之一，它利用无线电波进行探测和测量，提供大量的信息，包括目标的距离、方位、高度和速度等。
它在飞机的导航、避碰、定位和着陆等方面起到关键作用。
飞机雷达的原理主要分为发射机、天线和接收机三个部分。
首先是发射机，飞机雷达的发射机主要由高频振荡器和放大器组成。
高频振荡器产生特定的频率无线电波，并经过放大器放大后送入天线。
接下来是天线，天线是飞机雷达的核心部件之一，它负责辐射和接收无线电波。
飞机雷达通常使用旋转天线，它能够360度旋转，不断地辐射无线电波。
在雷达工作时，天线通过旋转不断地改变辐射方向，使得无线电波能够覆盖整个周围的空域。
天线主要由发射单元和接收单元组成。
发射单元负责将经过放大的无线电波辐射出去，辐射的方式有两种：一种是相位扫描，即改变天线发射的相位，从而改变波束的方向；另一种是频率扫描，即改变发射频率，从而改变波束的角度。
这两种方式可以根据需要进行切换。
接收单元负责接收反射回来的无线电信号，并进行信号处理。
接收到的信号会通过天线传导到接收单元，接收单元将信号进行放大和滤波处理，然后送入接收机。
最后是接收机，接收机主要由放大器、混频器和解调器组成。
接收机接收到的信号将被放大和混频，然后解调成飞行员可以理解的信号。
接收到的信号包含了目标的方位、距离、高度和速度等信息。
将这些信息传递给飞行员，飞行员就可以根据这些信息进行导航、避碰和着陆等操作。
飞机雷达的工作原理是基于回波的物理原理。
当无线电波辐射到目标上时，会被目标反射回来，这些反射回来的信号叫做回波。
飞机雷达接收到这些回波信号后，通过对回波信号的处理，可以计算出目标与飞机之间的距离、方位、高度和速度等信息。
飞机雷达利用这些信息进行导航、避碰和定位等操作，确保飞机的飞行安全。
总结来说，飞机雷达通过发射器发射特定频率的无线电波，经过天线辐射到周围的空域，当波束遇到目标时，会产生回波信号，飞机雷达通过接收器接收并解析这些回波信号，然后提取并计算出目标的各项信息，进而为飞行员提供导航、避碰和定位等数据，确保飞机的安全飞行。
雷达组成和工作原理
雷达组成和工作原理雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的设备，广泛应用于军事、民用、气象等领域。
雷达的组成和工作原理是雷达技术的基础，下面将详细介绍。
一、雷达的组成雷达主要由以下几部分组成：1.发射机：发射机是雷达的核心部件，它产生高频电磁波并将其送入天线。
2.天线：天线是雷达的接收和发射装置，它将发射机产生的电磁波转换成空间电磁波，并将接收到的回波转换成电信号送入接收机。
3.接收机：接收机是雷达的信号处理部件，它将接收到的电信号进行放大、滤波、解调等处理，得到目标的距离、速度、方位等信息。
4.显示器：显示器是雷达的输出部件，它将接收机处理后的信息以图像或数字的形式显示出来，供操作员进行判断和决策。
二、雷达的工作原理雷达的工作原理是利用电磁波的特性进行探测和测距。
雷达发射机产生高频电磁波，经过天线转换成空间电磁波，向周围环境发射。
当电磁波遇到目标时，一部分电磁波被目标反射回来，经过天线转换成电信号送入接收机。
接收机对接收到的信号进行放大、滤波、解调等处理，得到目标的距离、速度、方位等信息。
最后，将处理后的信息以图像或数字的形式显示出来，供操作员进行判断和决策。
雷达的探测距离和精度与电磁波的频率、功率、天线的大小和形状、目标的反射特性等因素有关。
一般来说，雷达的探测距离越远，精度越高，需要的电磁波功率越大，天线越大，目标反射特性越好。
三、雷达的应用雷达广泛应用于军事、民用、气象等领域。
在军事领域，雷达可以用于侦察、监视、导航、武器控制等方面。
在民用领域，雷达可以用于航空、航海、交通、地质勘探、环境监测等方面。
在气象领域，雷达可以用于探测降水、测量风速、预测天气等方面。
雷达是一种非常重要的探测和测距设备，它的组成和工作原理是雷达技术的基础。
随着科技的不断发展，雷达技术也在不断创新和进步，为人类的生产和生活带来了更多的便利和安全。
雷达发射机的分类
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！。
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信号参数的不稳定：规律性、随机性
第2章 雷达发射机
相 对 振 幅
1 Tr
sin f f
f0 －
1
f0
f0 ＋
1
图 2.5 矩形射频脉冲列的理想频谱
第2章 雷达发射机
0 －20
信号的 第一谱线
/(dB/Hz)
－40 －60 －80 － 1 00 0 1 2 fm / kHz 3 4 分布型寄生输出 离 散 型 寄生输出
信号的稳定度是指信号的各项参数, 例如信号的振幅、 频率
(或相位)、 脉冲宽度及脉冲重复频率等是否随时间作不应有的
变化。
雷达信号的任何不稳定都会给雷达整机性能带来不利的影响。 例如对动目标显示雷达, 它会造成不应有的系统对消剩余, 在脉 冲压缩系统中会造成目标的距离旁瓣以及在脉冲多卜勒系统中 会造成假目标等。
主振放大式发射机采用多级射频放大链, 它的设计质量与射 频放大管的选择关系密切。
时为了测量方便, 也可以规定在指定负载上(馈线上一定的电压 驻波比 ) 的功率为发射机的输出功率。如果是波段工作的发射 机，则还应规定在整个波段中输出功率的最低值 , 或者规定在 波段内输出功率的变化不得大于多少分贝。
第2章 雷达发射机
脉冲雷达发射机的输出功率又可分为峰值功率Pt和平均功率Pav。
Nk F
图 2.9 采用频率合成技术的主振放大式发射机
…
第2章 雷达发射机 4.
复杂波形发射机 波 形 产生器 主振放大 式发射机 收发 开关 天线 控制与 定时器 稳 频 振荡器
信 号 处理器 输出
接收机
图 2.10 能产生复杂波形的主振放大式发射机
第2章 雷达发射机
2.3.3 射频放大链的性能与组成
Pav Pt
Tr
Ptf r
式中的 f r=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
第2章 雷达发射机
2.1 雷达发射机的任务和基本组成
雷达是利用物体反射电磁波的特性来
发现目标并确定目标的距离、方位、高度
和速度等参数的。因此, 雷达工作时要求发 射一种特定的大功率无线电信号。发射机 在雷达中就是起这一作用的, 也就是说, 它 为雷达提供一个载波受到调制的大功率射 频信号, 经馈线和收发开关由天线辐射出去。 S波段全固态发射机
第2章 雷达发射机
触发脉冲 fr＝F/n
分频器 ÷n F 基准频率 振 荡 器 F 倍频器 ×M MF 上变频 混频器 相参振荡电压 F 谐 波 产生器 N1F N2F N3F 控 制 器 NiF fC＝MF 调制器 多 级 放大链 发射信号至天线 f0＝ (Ni＋M)F
稳定本振电压 fL＝NiF
(b )
100 耦合腔行波管 10 速调管 1 0.1 1 10
行波速调管 速调管
100 1000 峰值功率 /kW
10 000
图 2.3 微波发射管功率与带宽能力现状
(c)
第2章 雷达发射机 2. 输出功率 发射机的输出功率直接影响雷达的威力和抗干扰能力。 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。 有
第2章 雷达发射机
2.2 雷达发射机的主要质量指标
1. 雷达的工作频率或波段是按照雷达的用途确定的。 频率捷变
频率分集：提高雷达系统的工作性能和抗干扰能力。
工作频率或波段的不同对发射机的设计影响很大。 1000MHz以下主要采用微波三、四极管, 1000 MHz以上则有多腔磁控管、 大功率速调管、行波管以及前 向波管等。
第2章 雷达发射机 单级振荡式发射机与主振放大式发射机相比，最大的优点 是简单、经济, 也比较轻便。实践表明, 同样的功率电平, 单级
振荡式发射机大约只有主振放大式重量的1/3。因此, 只要有可
能, 还是尽量优先采用单级振荡式方案。但是, 当整机对发射机 有较高要求时, 单级振荡式发射机往往无法满足而必须采用主 振放大式发射机。
注意改善输出级的效率。
第2章 雷达发射机
4. 信号形式(调制形式)
表 2.1 雷达的常用信号形式
第2章 雷达发射机
Tr t (a ) t
Tr t
t
0＋ ＋＋－ Nhomakorabea(b )
＋
＋＋＋
－
＋
＋ ＋＋
－
＋
t
t (c)
图 2.4 三种典型雷达信号和调制波形
第2章 雷达发射机 5 . 信号的稳定度或频谱纯度
触发脉冲
0 预调脉冲
Tr
t
(a)
0 调制脉冲 0
(b)
t t
(c) 射频脉冲 0 (d) t
图 2.8 单级振荡式发射机各级波形
第2章 雷达发射机
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。 2. 发射相位相参信号 脉冲多普勒（PD）雷达 3. 适用于频率捷变雷达
第2章 雷达发射机
Tr 大功率射 频振荡器 至天线
Tr 定时信号 脉冲调制器
Tr
电 源
图 2.1 单级振荡式发射机
第2章 雷达发射机
主控振荡器 固 体 微波源 射频放大链 中间射频 功率放大器 输出射频 功率放大器 至天线
脉冲 调制器
脉冲 调制器
脉冲 调制器
定时器
电 源
触发脉冲
图 2.2 主振放大式发射机
第2章 雷达 发射机 10 000
1000
平 均 功 率 /kW
4 100 4 PF 2 微波 管 边界
100
功 率 / MW
10 3 5 2
3 1
2
10
1.0
5
1 1 0.1 1 10 100 1000 频率 /GHz
0.1
6
0.01
0.1
1.0
10 频率 /GHz
100
(a )
螺线行波管
带宽( % )
图 2.6 实际发射信号的频谱
第2章 雷达发射机
2.3 单级振荡和主振放大式发射机
2.3.1 单级振荡式发射机
电源、控制、 保护电路 (d) 预调器 (a) 定时器 (b) 发射机 调制器 (c) 振荡器 天线 天线 开关
显示器
接收机
天线控 制系统
图 2.7 单级振荡式发射机组成方框图
第2章 雷达发射机