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雷达发射机(2):''全相参雷达''和''固态雷达''

 goandlove 2019-10-29

昨天我们的文章《雷达发射机(1):功率和信号》主要讨论了发射机的功率和信号的问题,今天我们讨论什么是“相参雷达”和“固态雷达”,这也是现代雷达中常遇到的两个概念。

雷达发射机(1):功率和信号

雷达发射机可分为单级振荡式发射机和主振放大式发射机。

单级振荡式发射机由一级大功率射频振荡器和脉冲调制器组成。振荡器直接产生大功率射频振荡,调制器通过一定振幅、宽度、频率和功率的脉冲来控制振荡器的输出。单级振荡式发射机结构简单,成本低,频率稳定度低,不具有相位相参特性。

主振放大式发射机由固体微波源、脉冲调制器和射频放大链组成。固体微波源产生低功率但频率稳定的射频振荡,经过多级脉冲调制器和功率放大器,输出大功率射频脉冲。主振放大式发射机能够提供全相参、频率高度稳定、波形非常复杂的信号输出,并且可实现宽频带、快速变频等要求。

相参性

雷达信号中,相参性也叫相干性,是现代雷达的一个重要概念。信号相参是指发射信号与雷达主振频率源信号存在固定的相位关系。

对于单级振荡式发射机和主振放大式发射机,只有后者可以发射相位相参信号,这是因为主控振荡器提供具有高稳定度连续波信号,射频脉冲通过脉冲调制器控制射频功率放大器形成,相继脉冲之间具有固定的相位关系。

相参有多种类型,上面图示的第二行的信号每个PRT初始相位与主控振荡器连续波的信号相位相同,因此是相参的。而普遍采用的方法则是控制PRT和波长的关系让每个脉冲的第一个波前与前一个脉冲相同相位的最后一个波前的间隔严格恰好是波长的整数倍。

第一个脉冲初始相位的随机性并不影响相参性,但若像第三行信号那样每个脉冲的初始相位都是随机的,那便是非相参发射机了。

全相参

如果雷达系统中,发射信号、本振电压、相参振荡电压和定时器的触发脉冲均由同一个基准频率源提供,所有这些信号之间均保持了确定的相位关系,这种雷达系统则被称为全相参雷达。

全相参是实现脉冲多普勒处理、脉冲压缩技术、频率捷变抗干扰等技术的基础,并且能产生复杂信号波形。

固态雷达

雷达发射机根据采用的器件主要有:电真空器件和半导体器件。“固态”就是相对于电真空器件(电子管)来说的,指的是半导体材料(晶体管),诸如“硅”、砷化镓场效应管等。

多个微波功率器件和微波单片集成电路集成后构成一个基本的“固态发射模块”,再由几十个或几千个固态发射模块构成“固态雷达发射机”。固态发射机具有体积小、重量轻、工作频带宽、效率高、寿命长、高可靠性和低成本等优势。

随着微波半导体大功率器件的飞速发展,应用先进的微波单片集成和优化设计的微波网络技术,已将多个微波功率器件、低噪声接收器件等组成固态收发模块。这样的固态收发组件具有很高的可靠性和灵活性,做成标准件后可以根据任务要求灵活组合应用,并且出现损坏后可随时替换,维护方便。

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