14-固态雷达发射机技术1[1]
全固态雷达发射机的使用分析
全固态雷达发射机的使用分析摘要随着电子元器件的不断升级发展与应用，我们已经使用了大量的全固态雷达发射机，全固态雷达发射机凭借它的众多优点取代了真空管雷达发射机。
同时随着电子元器件制造技术与工艺等方面的发展，全固态雷达发射机将继续进一步发展。
本文简单介绍了全固态雷达发射机的组成及其特点，并对全固态雷达发射机的故障监控、故障检测、信号测试方法等进行了论述。
关键词全固态雷达发射机；故障维修；电子元器件引言雷达发射机是为雷达系统提供射频发射信号，并将低频交流能量转换成高频率和大功率射频信号，然后经天馈线系统传输到天线并辐射到空间的设备。
其一般由调制器、荡源和功率放大器等组成。
在真空管雷达发射机中，主要器件都是由磁控管、真空管、闸流管等电子器件组成的。
随着晶体管电路的发展和应用，组成发射机的这些真空管器件逐步被晶体管代替。
因晶体管又被称为全固态器件，所以当发射机全部采用晶体管作为微波振荡源和放大器等组成发射机电路时，就被称为全固态雷达发射机。
由于发射机是雷达系统中最难实现全固态化的子系统，因此，雷达发射机全固态化以后，便实现了使整个雷达系统的全固态化，这样便减轻了系统的体积与重量，可大大提高雷达系统的可靠性与机动性。
1 全固态雷达发射机的介绍早期的全固态雷达发射机主要在HF、VHF和UHF波段工作。
但随着全固态雷达发射机的成熟应用和雷达系统的实际使用需求，其工作频段已逐步扩展至L波段和S波段。
全固態雷达发射机一般由前级放大器、末级功率放大器、功率分配器/合成器、电源、控保、冷却和监测指示电路等部分组成。
全固态雷达发射机目前基本上分为两大类：一类是采用高功率的、集中放大式的雷达发射机；第二类是采用分布式的有源相控阵雷达发射机。
前者一般用于要求具有高功率输出的单一天线发射的雷达系统；后者主要用于新型的有源相控阵雷达，此类雷达发射机的广泛应用，使雷达系统获得了更长的寿命、更高的可靠性，同时大大降低了雷达设备的维护、维修成本。
经典雷达资料-第22章 天基雷达(SBR)系统和技术-2
SBR系统的优缺点当传感器要完成探测太空、海洋和空中目标任务及完成导弹防御任务时，可考虑使用SBR。
与陆基雷达相比，这些部署在太空的雷达具有以下优点：（1）空间和时间覆盖范围仅受选定的轨道和卫星的数目限制。
如图22.9和图22.10所示。
大范围的连续观测是可以实现的[28]。
图22.9标明了从圆形极地轨道上提供连续覆盖整个地球表面所需要的轨道平面数量和卫星数量。
可以看出，当卫星的高度大于6 000n mile时，需要在两个轨道平面上使用6颗卫星，在卫星探测范围内没有天底孔。
图22.10说明了在赤道轨道的特殊情况下，实现连续覆盖所需要求卫星的数量。
这种情形仅限于扩展到图中所指定纬度的宽条形区，可看出：当卫星的高度大于6 000n mile时，4颗卫星能够覆盖一条60 宽的条形区。
时间上的覆盖范围如图22.11所示。
图中给出了目标被跟踪以后从太空卫星观测地面目标的最大时间[28]，可以看出，当轨道高度为6 000n mile时，一个地面目标能被观测的时间超过7 000s。
图22.9 极地轨道的全球覆盖[28]图22.10 赤道轨道的带状覆盖图[28]（2）使用电子扫瞄天线的SBR是可以完成多种任务的。
例如，一个雷达卫星系统能：第22章天基雷达（SBR）系统和技术·838·①搜索一个扇区，完全覆盖美国本土周围的防御区域，探测距海岸一定距离的轰炸机；②搜索一个覆盖极地的扇区以便在弹道导弹早期预警系统（BMEWS）发现之前发现洲际弹道导弹（ICBM）；③监视任何国外潜在的太空发射场地；④完成海洋地区的监视；⑤搜索一个海基弹道导弹（SLBM）防御区域；⑥探测可能对美国同步卫星构成威胁的太空目标。
任务的数量仅受限于重量和可用的主电源，但当采用航天飞机作为发射装置时，这些限制都能克服。
因此惟独技术和成本才是真正的限制。
（3）大气传播影响可以通过适当选择工作频率和有利的几何关系使之最小化。
（4）如果数据经中继卫星获得，就不需要海外工作站。
雷达技术 第二章 雷达发射机4-6
8
2.1 雷达发射机的任务和基本组成
2. 主振放大式发射机：
先产生小功率的CW 振荡，再分多级进行调制和放大。 主控振荡器+射频放大链
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
增加载 频信息
脉冲 调制器 脉冲 调制器 脉冲 调制器
确定时 间前沿 及间隔
• 当雷达工作频率在1000MHz以上时, 通常选用线性电子 注微波管 (O 型管 ) 和正交场型微波管 (M 型管 ) 作为发射 机的射频放大管
27
2.3~2.5 几种典型的雷达发射机
当雷达工作频率在1000MHz以上时的放大链：
1) 行波管（O）—行波管（O）放大链 频带较宽, 增益大，
级数较少，结构较简单。 常应用于要求轻便的雷达系统中。 2) 行波管（O）—速调管（O）放大链 功率较大, 增益大， 常应用于地面雷达。 3) 行波管（O）—前向波管（M）放大链 增益较高，效率 高，频带较宽，体积重量较小。常应用于地面的机动雷达、 相控阵雷达以及机载雷达系统中。
28
级数较少，效率较高，但是频带较窄，要求一定的附属设备。
2.3~2.5 几种典型的雷达发射机
1.单级（自激）振荡式发射机
优点： 简单、成本低、比较轻便； 早期的地面警戒引导雷达、 火控雷达、气象雷达 缺点： 频率稳定性差、难以产生复杂波形，脉冲之间的 29 相位不相参。
2.3~2.5 几种典型的雷达发射机
分布型的寄生谱： 利用偏离主频 fm 处的单位频带的单边带功率与信号功 率之比（ dB/Hz ）来描述信号频谱纯度
偏离主频f m处的单边带B功率 L( f m ) 10lg dB / Hz B 信号功率
固态激光雷达原理
固态激光雷达原理
固态激光雷达（SolidStateLidar）是与传统的探测器相比，效
率更高的新型探测系统，它可以用来实现遥感探测和测距测量等。
目前，固态激光雷达在未来的研究方向上已受到广泛关注，因为它拥有强大的能力，可以用于实现精确的探测和测量。
固态激光雷达的工作原理，主要是利用一个可以在短时间内产生足够的能量的激光光源，将其发射到目标物体上。
此，在激光束与目标物体的接触时，由光能激发出的目标物体表面的反射光子将被激光雷达探测器探测，从而实现数据的收集。
一般来说，固态激光雷达的激光发射器由多种元件组成，如激光管、激光头和激光线圈等。
中激光管是固态激光雷达中最重要的部件，因其具有极高的功率和对目标物体的表面精确控制的能力。
光头是电激发器的容器，可将激光管中的电子蓄积的能量转化为可见的激光特征的出射能量。
另外，激光线圈可以生成用于调节激光源的电势，使得激光源出射出更多的电量。
此外，固态激光雷达还可以通过激光源滤波器来实现准确的激光二极管滤波，这不仅可以使激光雷达检测的准确度更高，而且还可以减少探测器在测距时误差的可能性。
因此，固态激光雷达的使用可以在多个领域都发挥着重要的作用，如安全监控、自动驾驶等。
可以创造安全而可靠的环境，以减少自动化的安全隐患。
外，固态激光雷达也可以用于视觉导航，以及实现精确的物体跟踪和探测。
总的来说，固态激光雷达的出现为许多领域的研究提供了新的可能性，它可以提供准确快速的探测和测量能力，从而帮助我们在未来取得更大的进步。
此，固态激光雷达在未来将继续受到重视，将给人们带来更多的福利。
雷达原理_第二章-雷达发射机
离 散 型 寄生输出
3
4
从图中可以看出，存在两种类型的寄生输出：一类是离散的；另一类 是分布寄生输出，前者相应于信号的规律性不稳定，后者相应于信号 的随机性不稳定。
2:雷达发射机的主要质量指标
•对于离散型寄生输出
主副比 10 lg 离散型寄生谱： 信号谱的最大功率 寄生谱的最大功率
•对于分布型寄生输出
•
AM
•
FM
•
PM PM其实也是频率调制，只是调制时对频率 的控制精度更高,调制电路也较为复杂。
1:雷达发射机的任务和基本组成
• • • 数字调制: ASK FSK
•
•
PSK
OOK
1:雷达发射机的任务和基本组成
二、发射机的分类与组成
•单级振荡式发射机 •主振放大式发射机
1:雷达发射机的任务和基本组成
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 号。 对于常见的脉冲雷达，要求发射机产生具有 一定宽度、一定重复频率、一定波形的大功率射
耦合度：耦合端口与输入端口的功率比, 单位用dB。
隔离度：本振或信号泄露到其他端口的功率与原有功 率之比，单位dB。
1:雷达发射机的任务和基本组成
天线增益（dB）：指天线将发射功率往某一指定方向集 中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上的场强E与
固态雷达发射机电源及均流技术
中图分类 号 ： Ｎ ３ Ｔ ８４
文献标 识码 ： Ｂ
文章 编号 ：Ｎ ２ ４３２０）１ １２０ Ｃ ３— １（０８０— １—３ １ ０
Ｐｏ ｒ Ｓ ｐｐ ｙ ｏ ｏ ｉ ・ ｔ ｔ ｄ ｒ Ｔｒ ｎ ｍ ｉｔ ｒ ａ ｈａ ｉ － ｕ ｒ ｎｔＴｅ ｈｎ ｑｕ ｗｅ ｕ ｌ ｆ Ｓ ｌｄ。 ａ ｅ Ｒａ ａ ａ ｓ ｔｅ ｎｄ Ｓ ｒ ｎｇ ｃ ｒ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓ
付 寒 瑜
（ 船舶 重工 集 团公 司 ７ ３所 ， 州 ２ ５ ０ ） ２ 扬 ２ ０ １
摘要： 分布式电源系统在现代武器装备 中得到了越来越广泛的应用 。介绍 了一种固态雷达发射机 的分布式脉 冲电
源 系 统 的 设计 及 均 流技 术 。
关键 词 ： 固态雷达发射机 ； 分布式 电源 ； 均流
ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｉ ｄ ｏ ｉｔ ｉ ｕ ｅ ｕ ｓ ｏ ｒｓ ｓ ｅ ｆ ｒｓ ｌ — ｔ ｔ ａ ａ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓｔ ｅｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆａｋ ｎ ｆ ｓ ｒｂ ｔ ｄ ｐ ｌｅｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ｉ ｓ ａ ｅｒ ｄ ｒ ｄ ｄ
路如图 １ 所示 。
其功率 放大器 组件 工作 电压较 低 ， 常在 ５ 以下 通 ＯＶ
（ 电真空管 则需很 高 的工 作 电压 ， 常为几 万伏 ） 而 通 。
脉 冲雷 达发 射机通 常 需 要很 高 的峰值 功 率 ， 在低 而
… ． ． ． ．
电压下 要输 出高功 率 ， 必然要 求很 高的峰 值 电流 。 则
假 设雷 达射 频 脉 冲工 作 比为 ５ ， 放 组件 的平 均 功
一
一 ＿
Байду номын сангаас
固态雷达工作原理
固态雷达工作原理
固态激光雷达是一种利用固态激光器发射激光束并通过接收反射激光信号来感知和测量周围环境的雷达系统。
其工作原理主要包括激光发射和激光接收两个步骤。
在激光发射过程中，固态激光器产生高能量、短脉冲的激光光束。
当激光束遇到目标物体后，一部分被反射的光信号会被固态激光雷达的接收器接收。
在激光接收过程中，接收器将接收到的反射光信号转换为电信号，并进行放大和处理。
像海伯森的HPS-3D系列就是最新一代基于ToF原理的高性能面阵固态激光雷达传感器，它采用的3D FLASH技术，通过发射面阵光，一次拍摄即可生成3D点云数据，结合高速通讯接口实现实时数据传输。
固态发射机模块名词解释
固态发射机模块名词解释
固态发射机模块是指多个微波功率器件和微波单片集成电路集成到一起构成一个基本的功能模块。
这种模块广泛应用于相控阵雷达和机载雷达。
固态发射机模块具有以下特点：
1.体积小、重量轻：由于采用了半导体器件，固态发射机模块的体
积和重量大大减小，有利于雷达系统的便携性和灵活性。
2.高效率：固态发射机模块采用了高效的功率合成技术，具有较高
的功率合成效率，能够降低能耗，提高雷达系统的续航能力。
3.高可靠性：固态发射机模块的半导体器件具有较长的寿命和较高
的可靠性，能够保证雷达系统的稳定性和可靠性。
4.高稳定性：固态发射机模块采用了先进的温度补偿技术，能够在
宽温度范围内保持稳定的性能，提高了雷达系统的测量精度和稳定性。
5.高适应性：固态发射机模块具有较强的适应性，能够适应不同的
工作环境和要求，提高了雷达系统的适应性和灵活性。
6.易于维护：固态发射机模块的半导体器件具有较低的故障率，同
时模块化的设计使得故障排查和维修更加方便快捷。
总之，固态发射机模块具有体积小、重量轻、高效率、高可靠性、高稳定性、高适应性和易于维护等特点，能够满足各种雷达系统的需求，是现代雷达技术的重要发展方向之一。
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（3）微波功率晶体管S参数表征法
（4）微波功率放大器设计准则
• 全固态雷达发射机组成和特征
（1）全固态雷达发射机类型
集中式 分布式 行馈
（2）固态发射机功率合成技术
2
Ⅰ.概述
（1）发射技术
把低频50周或400周交流能量（少数直流电能—蓄 电池）转换成高频几十兆赫至几十千赫射频能量经馈线天 线系统向空中发射。
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Ⅱ.固态发射技术基础
（1）微波功率晶体管
Si双极晶体管： 频率：几兆赫到4GHz—短波，VHF,UHF(P波 段)，L波段，S波段
增益：十几—（6～7）dB
MOSFET LDMOS： 同上
GaAsFET
频率： 4GHz-40GHz
增益： 8-4dB
固态毫米波器件IMPATT，GUNN
IMPATT：Impact Avalanch Transit Diode
3）宽带晶体管放大器的设计：宽带含义大于30% a. 采用共基极电路
b.低频端用双调谐电路，3dB带宽为 2 倍。 c.多级放大器用参差调谐，两级参差增加 2 倍。
d.选择优质输入调谐电容，并尽可能紧接管子输入端并要求寄生电 感非常小，损耗小。
e.采用衰减频率特性有一定斜率的输入匹配网络。 f.采用内匹配晶体管。 g.选用甲类工作状态。
波比
8
微波晶体管功率放大器的阻抗匹配设计法和S参数设计法是从各个不 同方面来描述放大器设计过程。
阻抗匹配： 前提电路稳定工作，原理上输入、输出电路共轭匹配， 放大器输出功率最大。发挥晶体管最大潜力，所需数据少， 不能预测稳定性，没明确Gp，Pout表达式。
S参数法： 从电路稳定性出发，得出放大器的插入功率增益和输出功 率，满足集电极（漏极）效率，输入共轭匹配，输出由
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（3）固态发射技术历程 固态发射机伴随着半导体三极管的发明而诞生，1947年
（1948）在美国Bell实验室发明了世界上第一只半导体锗晶体三极 管，五十年代Si三极管研制成功，固态器件应用更早，半导体二极 管，检波器，混频器在二次大战中广泛应用。
我国第一只半导体晶体三极管在1956年由东北人民大学（58年 改称吉林大学）研制成功，固态器件的应用获得了飞速发展，在中 视频电路、数字运算电路中发展尤其迅猛，出现了大规模，超大规 模集成电路。另一方面在高频电路中应用取得了突破性进展，固态 放大器替换原有电子管放大器，这就使固态发射技术应运而生。
Pˆout ,c 决定。
（4）微波功率放大器设计准则：
1）晶体管放大器稳定性准则： K 1, S11 1, S22 1
绝对稳定
严格条件 K 1, S12S21 1 S11 2 , S12S21 1 S22 2
这时可得出，放大器最大功率增益和线性功率输出。
9
2）潜在不稳定晶体管放大器设计： 大多数微波晶体管放大器属此类， 即有条件稳定工作放大器，这时不 存在最大增益，选择合适功率增 益 ，从S参数计算出此功率增益下 的负载阻抗轨迹，即负载反射系数 平面上等增益圆，输入电路按共轭 匹配设计。
无线电的发明在一百多年前，1895年赫兹，马格尼， 波波夫发明了无线电通讯，这一百多年中无线电通讯、雷 达、导航等电子技术得到了飞速发展。
3
（2） 14所高功率部已经历了50多年发展历程。今天的 高功率部有员工200多人，技术力量雄厚，研发水平 高。 主要发射技术包含：发射机总体，高频技术（振 荡器和放大器）研制，脉冲调制器，高压电源（现在 的低压大电流电源），特殊元件：高压变压器，脉冲 变压器，充电电感，仿真线及开关电源高频变压器等， 发射机结构、冷却技术等，还包括电站，油机电源， 低压通用电源。
Zo1
RL2
X
2 L
实数+1/4λg线
பைடு நூலகம்
4）不定长度微带线直接匹配法：
X
2 L
1,
RL (R RL )
R2
X
2 L
R RL
5）T型或π型网络匹配法：微波低端，集中参数元件与分布元件相结合。
6）多级并联导纳匹配法：
y3 y2
y1
晶体管 输入端
7）渐变线（指数线）匹配法：指数线呈容抗，宜作输入匹配。
7
8)1/4波长多阶梯阻抗变换器匹配法：
9）短阶梯阻抗变换器匹配法 10）低通型变阻滤波器匹配法
用的最多的是变阻滤波器匹配法，现在有许多种不同版本微波软件 可直接进行设计。
（3）微波功率晶体管S参数表征法 微波功率晶体管特性的描述，常用表示方法：输入、输出阻抗（或
测试架阻抗），两者共轭关系。 另一种表述法：S参数即散射参数法[S11 S12 S21 S22] 其物理意义：输入驻波比，正向传输系数，反向传输系数，输出驻
固态发射技术简介
潘厚忠
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固态发射技术讲座主要内容
• 概述
（1）发射技术特性 （2）14所发射技术实力 （3）固态发射技术简史
• 固态发射技术基础
（1）微波功率晶体管的选择
• 固态发射机实例
（1）国外雷达发射机简介 （2）我国全固态雷达发射机概况 （3）固态发射机小结
• 固态发射机未来动向
（2）固态放大器电路的设计方法
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4）宽带线性晶体管功率放大器的设计：要选甲类工作，用CW管子，MOSFET
5）宽带丙类功率放大器设计： 目前还没有完整描述此类放大器的微波软件， 设计比小信号复杂，设计首先满足输出功率、集电极效率的要求，输出 功率与增益有矛盾，大信号S参数功放设计，只对放大器稳定性、增益及 平坦度有效，S参数对大信号放大器设计的两个重要参数饱和输出功率及 集电极效率没有反映，大信号要用负载特性法确定输出功率、效率、功 率增益、稳定性之间关系，测试费时且复杂。应用大信号晶体管的一级 近似输出等效电路带宽设计：
碰撞雪崩渡越时间二极管
固态发射机设计师要正确选择设计功率放大器用的微波功率晶体管。
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(2)固态放大器电路的设计
放大电路设计
输入、输出匹配电路设计
设计方法： 1）串联阻抗匹配法：串接一电抗元件达到共轭匹配（并联导纳） 2）1/4波长线+电抗调配线： Zo R1R2
3）1/8波长线匹配法：1/8波长,选择特性阻抗
美国人在二十世纪五十年代末到六十年代就开始了大量固态发 射机研制工作，到七十年代至八十年代初有一系列固态发射机去替 换原有电子管发射机，如AN/SPS-40,AN/SPS-49,AN/FPS-50等。
我们所七十年代初开始固态发射机研制课题114，后来研制产 品1461，这是我国首台全固态雷达发射机。