雷达原理2雷达发射机.ppt

雷达原理雷达原理四川大学电子信息学院杨晓庆1 1编辑编辑pptppt第二章学习提示第二章学习提示掌握雷达发射机的基本类型掌握雷达发射机的设计参考指标掌握各种雷达射频管和放大链的特点掌握脉冲调制器的基本原理2 2编辑编辑pptppt雷达发射机简介雷达发射机简介雷达发射机伴随着二次世界大战初出现的第一批搜索雷达的应用而诞生。(真空三极管发射机，工作频率限于VHF和UHF)在随后的年代相继出现了速调管（美国人Varian兄弟发明），磁控管（英国人Radall和Boot发明），行波管(Rudolph Kompfiner博士发明）等微波电子管，并付之实用。促使雷达发射机在微波频段获得大发展。3 3编辑编辑pptppt第二章第二章 雷达发射机雷达发射机2.1 雷达发射机的任务和基本组成 发射机的任务？发射机的任务？在在控制下产生周期性大功率微波脉冲振荡，作为雷达发射控制下产生周期性大功率微波脉冲振荡，作为雷达发射信号。信号。发射机的特点：发射机的特点：体积大体积大 重量重重量重 成本高成本高 消耗功率大消耗功率大 为何发射机功率如此之大？为何发射机功率如此之大？雷达距离雷达距离4 4次方与功率、天线孔径面积成正比。次方与功率、天线孔径面积成正比。是否可以通过增加天线孔径面积来提高作用距离？是否可以通过增加天线孔径面积来提高作用距离？天线与发射功率综合考虑。天线与发射功率综合考虑。4 4编辑编辑pptppt为何采用脉冲方式？成本增加？如象广播电台那样，只用连续波方式可以大大降低如象广播电台那样，只用连续波方式可以大大降低发射机成本？发射机成本？连续波雷达需要两个天线，会带来探测距离的连续波雷达需要两个天线，会带来探测距离的3dB3dB的的损失。损失。5 5编辑编辑pptppt调制方式：振幅调制 CW pulse width，repeat frequency 频率调制 fixed freq 频率分集 freq coded LFM 频率捷变 相位调制 随机相位 相位相参 相位编码6 6编辑编辑pptppt基本组成基本组成基本组成基本组成 (1)(1)主振放大式主振放大式 fsfs主控振荡器主控振荡器中间射频中间射频功放功放末级射频末级射频功放功放脉冲调制器脉冲调制器定时器定时器电源电源fs(2)(2)单级振荡式单级振荡式 至天线至天线定时器定时器脉冲调制器脉冲调制器大功率射大功率射频振荡器频振荡器电源电源7 7编辑编辑pptppt2.22.22.22.2、主要技术指标、主要技术指标、主要技术指标、主要技术指标 根根 据据 雷达用途雷达用途雷达用途雷达用途 使用性能使用性能使用性能使用性能 是雷达发射机电路设计、制作的依据。是雷达发射机电路设计、制作的依据。1.1.1.1.工作波段工作波段工作波段工作波段(发射管的选择？发射管的选择？发射管的选择？发射管的选择？)2.2.频率与什么有关系？频率与什么有关系？或或 f fs s 直接影响直接影响 作用距离作用距离抗干扰抗干扰(雨雪、海浪雨雪、海浪)性能性能分辨率分辨率微波三、四极管UHF，VHFUHF，L、S、C、X磁控管、行波管、速调管、正交场放大管X波段以下目前可以用晶体管器件实现8 8编辑编辑pptppt雷达发射机的瞬时带宽只针对主振放大发射机在不进行任何调整时工作频率的可变化范围，其输出功率值的变化小于1dB瞬时带宽大于所放大信号带宽瞬时带宽的大小决定了放大管的类型目标识别，成像9 9编辑编辑pptppt2.2.2.2.发射脉冲功率发射脉冲功率发射脉冲功率发射脉冲功率P P P Pt t t t：内射频振荡的功率（内射频振荡的功率（内射频振荡的功率（内射频振荡的功率（KWKWKWKW）P Pt t r rmaxmax 电路、结构复杂，可靠性电路、结构复杂，可靠性，造价，造价 1010编辑编辑pptppt1111编辑编辑pptppt1212编辑编辑pptppt1313编辑编辑pptppt1414编辑编辑pptppt1515编辑编辑pptppt3.3.脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度：射频振荡持续的时间。（：射频振荡持续的时间。（：射频振荡持续的时间。（：射频振荡持续的时间。（s s）距离分辨率距离分辨率 盲区盲区 Ptrmax 近量程近量程 窄窄 高分辨率高分辨率 0.05 0.1s 远量程远量程 宽宽 作用距离远作用距离远 0.5 1.2s 中量程中量程 中中 兼顾上述两者兼顾上述两者 0.2 o.4 s 4.4.脉冲重复频率脉冲重复频率脉冲重复频率脉冲重复频率F F：每秒钟发射的次数（：每秒钟发射的次数（：每秒钟发射的次数（：每秒钟发射的次数（HzHz）v F回波脉冲积累数个回波脉冲积累数个rmaxvF与测距关系与测距关系 F=4004000Hz 1616编辑编辑pptppt5总效率：发射机的输出功率与输入总功率之比6信号的稳定度或者频谱纯度：信号的各项参数，例如信号的振幅、频率（或相位）、脉冲宽度及重复频率是否随时间变化。1717编辑编辑pptppt影响频谱纯度的两个因素？相位噪声相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标 寄生干扰 1818编辑编辑pptppt真空电子管雷达发射机设计方法真空电子管雷达发射机设计方法方案考虑（1）确定发射机类型主振放大信噪比40dB以上单极振荡信噪比30dB以下大功率锁相技术1919编辑编辑pptppt（2）确定发射机组成形式1射频系统峰值功率在1MW以内的行波管或速调管放大链一级固体功率放大器驱动一级真空管放大器5MW一级固体功率放大器驱动二级真空管放大器2020编辑编辑pptppt2121编辑编辑pptppt2222编辑编辑pptppt2.32.3单级振荡和主振放大式发射机单级振荡和主振放大式发射机2323编辑编辑pptppt2424编辑编辑pptppt2525编辑编辑pptppt2626编辑编辑pptppt频率捷变的主振放大发射机2727编辑编辑pptppt2828编辑编辑pptppt2929编辑编辑pptppt3030编辑编辑pptppt3131编辑编辑pptppt3232编辑编辑pptppt3333编辑编辑pptppt3434编辑编辑pptppt3535编辑编辑pptppt3636编辑编辑pptppt3737编辑编辑pptppt3838编辑编辑pptppt速调管速调管3939编辑编辑pptppt行波管行波管4040编辑编辑pptppt正交场放大器正交场放大器4141编辑编辑pptppt各种射频管的比较各种射频管的比较速调管：增益高，带宽窄，造价较高，重量大行波管：增益较高，带宽较宽，造价高，重量大正交场放大管：增益低，带宽较宽，造价低，重量轻。4242编辑编辑pptppt射频放大链：行波管行波管行波管行波管 这种放大链具有较宽的频带这种放大链具有较宽的频带,可用较少的级数提供较高的增可用较少的级数提供较高的增益益,因而结构较为简单。因而结构较为简单。但是它的输出功率往往不大但是它的输出功率往往不大,效效率也不是很高率也不是很高,常应用于机载雷达及要求轻便的雷达系统中。常应用于机载雷达及要求轻便的雷达系统中。行波管速调管行波管速调管 它的特点是可以提供较大的功率它的特点是可以提供较大的功率,在增益和效率方面的性能在增益和效率方面的性能也比较好也比较好,但是它的频带较窄但是它的频带较窄,速调管本身以及要求的附属速调管本身以及要求的附属设备设备(如聚焦磁场及冷却和防护设备等如聚焦磁场及冷却和防护设备等),),使放大链较为笨重使放大链较为笨重,所以这种放大链多用于地面雷达。所以这种放大链多用于地面雷达。行波前向波管行波前向波管 这种放大链频带较宽这种放大链频带较宽,增益较低。体积重量相对不大增益较低。体积重量相对不大,因而因而在地面的机动雷达、相控阵雷达在地面的机动雷达、相控阵雷达(末级通常采用多管输出末级通常采用多管输出)以以及某些空载雷达中应用日趋增多。及某些空载雷达中应用日趋增多。4343编辑编辑pptppt2.3.4 射频放大链应用举例射频放大链应用举例 某精密跟踪雷达用的发射机,工作在C波段,要求输出脉冲功率为2.5 MW,1 dB带宽为1%,射频脉冲宽度为0.8s(前沿宽度不大于0.10.5s,后沿宽度不大于0.150.2s),脉冲重复频率可在600800 Hz的范围内以三种不同的值跳变。其主振器(固体微波源)的输出功率为20 mW、脉冲宽度为4 s的射频脉冲。4444编辑编辑pptppt4545编辑编辑pptppt2.42.4固态发射机固态发射机 固体器件具有优势，但替代真空器件过程缓慢固体器件具有优势，但替代真空器件过程缓慢 具有优势：具有优势：（1 1）不用阴极加热，寿命长。）不用阴极加热，寿命长。不存在预热延时和灯丝功率浪费，使用寿命几乎无限。不存在预热延时和灯丝功率浪费，使用寿命几乎无限。（2 2）工作电压低，可靠性高。）工作电压低，可靠性高。固态电路工作电压是伏特级固态电路工作电压是伏特级（3 3）平均无故障时间长。）平均无故障时间长。固态电路固态电路MTBFMTBF大于大于1010万小时万小时（4 4）不需要脉冲调制器，效率高。）不需要脉冲调制器，效率高。固态雷达发射机通常工作于固态雷达发射机通常工作于C C类，它的射频的开和关是自触发的。类，它的射频的开和关是自触发的。（5 5）模块故障时，系统具有故障弱化功能。）模块故障时，系统具有故障弱化功能。出现模块故障，功率下降出现模块故障，功率下降20lgr20lgr，r r为工作放大器与总数之比。为工作放大器与总数之比。（6 6）可以获得很宽的带宽。）可以获得很宽的带宽。真空电子管带宽为真空电子管带宽为10102020。固态发射模块为。固态发射模块为5050以上。以上。4646编辑编辑pptppt表表 2.4 应用于雷达系统中的各种固态发射机的特性应用于雷达系统中的各种固态发射机的特性 4747编辑编辑pptppt固态微波功率的产生固态微波功率的产生 微波晶体管：微波晶体管：在较低频率成为微波真空管的代替品，主要在在较低频率成为微波真空管的代替品，主要在UHFUHFL L波段。功率输出为波段。功率输出为5050500W500W 在在L L波段由单个晶体管得到的连续波功率可以达到几十瓦。波段由单个晶体管得到的连续波功率可以达到几十瓦。微波晶体管的输出功率受到制约的因素：微波晶体管的输出功率受到制约的因素：集电极和基极结电压的击穿值集电极和基极结电压的击穿值器件的热损耗器件的热损耗器件的输入输出端的阻抗限制器件的输入输出端的阻抗限制 微波场效应管微波场效应管 砷化钾场效应管，硅功率场效应管砷化钾场效应管，硅功率场效应管 1 120GHz20GHz可以适用。可以适用。砷化钾场效应管与硅功率场效应管最大区别？砷化钾场效应管与硅功率场效应管最大区别？能工作在能工作在L L波段以上，但是这种器件的峰值功率和平均功率都很低，而且波段以上，但是这种器件的峰值功率和平均功率都很低，而且随着频率升高而变坏。随着频率升高而变坏。雪崩二极管和耿氏二极管雪崩二极管和耿氏二极管 300GHz 300GHz以上必须使用以上必须使用 电子碰撞半导体器件：电子碰撞半导体器件：兼有半导体和真空技术的器件。带宽大，增益高，高效率和长寿命。兼有半导体和真空技术的器件。带宽大，增益高，高效率和长寿命。4848编辑编辑pptppt表一为国外典型雷达发射机一览表表一为国外典型雷达发射机一览表 型号或代号型号或代号国国别别研制年研制年代代主要技术参数主要技术参数类型类型末级功放末级功放器件器件工作频率工作频率输出功率输出功率408408中中6060年代年代初初VHF VHF 常值功率常值功率1 1兆瓦兆瓦 平均功率平均功率4KW4KW自激振荡自激振荡四级管四级管TU-56TU-56AN/FPS-85AN/FPS-85美美6060年代年代初初VHF VHF 常值常值1 1兆瓦兆瓦 平均平均400KW400KW主振放大主振放大相控相控阵阵四级管四级管4CX2504CX250154-154-中中6060年代年代C C波段波段 常值常值1 1兆瓦兆瓦 平均平均1KW1KW自激振荡自激振荡同轴磁控同轴磁控管管AN/FPS-16AN/FPS-16美美5050年代年代中中C C波段波段 常值常值1 1兆瓦兆瓦 平均平均640W640W自激振荡自激振荡磁控管磁控管4949编辑编辑pptpptAN/FPS-50AN/FPS-50美美6060年代中年代中 波段波段 常值常值5 5兆瓦兆瓦 平均平均300KW300KW主振放大主振放大速调管速调管70107010中中7070年代年代 波段波段 常值常值5 5兆瓦兆瓦 平均平均50KW50KW（单管）（单管）主振放大主振放大无源相控阵无源相控阵速调管速调管XX1XX1中中9090年代年代S S波段波段 常值常值250KW250KW 平均平均5KW5KW主振放大主振放大无源相控阵无源相控阵多注速调管多注速调管5050编辑编辑pptppt型号或代号型号或代号国国别别研制年代研制年代主要技术参数主要技术参数类型类型末级功放器件末级功放器件工作频率工作频率输出功率输出功率XX0XX0中中7070年代末年代末C C波段波段 常值常值2.52.5兆瓦兆瓦 平均平均6KW6KW主振放大主振放大速调管，双工兼异速调管，双工兼异联联AN/FPS-108AN/FPS-108美美7070年代年代L L波段波段 常值常值15.415.4兆瓦兆瓦 平均平均1 1兆瓦兆瓦 ，9696个行波管推个行波管推9696个子个子阵，空间合成阵，空间合成主振放大主振放大相控阵相控阵行波管行波管QKW-1723QKW-1723AN/TPQ-37AN/TPQ-37美美7070年代年代S S波段波段 常值常值125KW125KW 平均平均5KW5KW主振放大主振放大无源相控阵无源相控阵行波管行波管1743H1743HXX71XX71中中8080年代年代S S波段波段 常值常值3.53.5兆瓦兆瓦平均平均6.26.2兆瓦，兆瓦，宽带放大宽带放大200MHZ200MHZ主振放大主振放大栅控行波管栅控行波管XX73XX73中中8080年代末年代末X X波段波段 常值常值10KW 10KW、1KW1KW 平均平均200W200W主振放大主振放大双模栅控行波管双模栅控行波管AN/TPS-70AN/TPS-70美美8080年代初年代初S S波段波段 常值常值3.53.5兆瓦兆瓦平均平均6.26.2兆瓦，宽带放大兆瓦，宽带放大200MHZ200MHZ主振放大主振放大行波速调管行波速调管AN/MPS-39AN/MPS-39(MOTR)(MOTR)美美8080年代中年代中C C波段波段 常值常值500KW500KW平均平均5KW5KW，宽带放大宽带放大500MHZ500MHZ主振放大主振放大无源相控阵无源相控阵前向波放大管前向波放大管VXC-1659VXC-16595151编辑编辑pptppt型号或代号型号或代号国别国别研制年代研制年代主要技术参数主要技术参数类型类型末级功放器件末级功放器件工作频率工作频率输出功率输出功率172172中中8080年代末年代末C C波段波段 常值常值500KW500KW平均大于平均大于1KW1KW，宽带放大宽带放大400MHZ400MHZ主振放大主振放大前向波放大管前向波放大管AN/FPS-115AN/FPS-115(Pave pows)(Pave pows)美美7070年代年代 波段波段 常值常值582.4KW582.4KW平均平均145KW145KW，两个局阵有源组件两个局阵有源组件主振放大主振放大有源相控阵有源相控阵全固态（末级全固态（末级功放管功放管115W115W）AN/SPS-40AN/SPS-40美美6060年代年代 波段波段 常值常值250KW250KW平均大于平均大于4KW4KW主振放大主振放大高功率相加高功率相加全固态（末级全固态（末级功放管功放管450W450W）AN/FPS-117AN/FPS-117美美7070年代年代L L波段波段 常值常值24.75KW24.75KW平均大于平均大于5KW5KW主振放大主振放大行馈相控阵行馈相控阵全固态（末级全固态（末级功放管功放管100W100W）XX61XX61中中7070年代年代 波段波段 常值常值20KW20KW平均平均5KW5KW主振放大主振放大行馈相控阵行馈相控阵全固态（末级全固态（末级功放管功放管50W50W）XX2XX2中中8080年代初年代初 波段波段 常值常值40KW40KW平均平均6KW6KW集中式高功集中式高功率合成率合成全固态（末级全固态（末级功放管功放管100W100W）5252编辑编辑pptppt型号或代号型号或代号国国别别研制年代研制年代主要技术参数主要技术参数类型类型末级功放器件末级功放器件XX5XX5中中8080年代年代L L波段波段 常值常值90KW90KW平均平均9KW 9KW 空间合成空间合成主振放大主振放大行馈相控行馈相控阵阵全固态（末级全固态（末级功放管功放管220W220W）XX65XX65中中8080年代末年代末S S波段波段 常常值大于值大于15KW15KW平均平均1.5KW1.5KW主振放大主振放大集中集中式高式高功率功率全固态（末级全固态（末级功放管功放管100W100W）24K24K功放组件功放组件每个功率每个功率大于大于800W800WXX3XX3中中9090年代初年代初S S波段波段 常值大于常值大于60KW60KW平均大于平均大于6KW 6KW 空间合成空间合成主振放大主振放大有源相控有源相控阵阵全固态（末级全固态（末级功放管功放管65W65W）24K24K功放组件功放组件567567个功个功率大于率大于110W110W5353编辑编辑pptppt 发射机工作频率是由雷达所执行任务来确定的，选择发射机工作频率是由雷达所执行任务来确定的，选择频率要考虑大气层和各种气候对电波的影响（吸收、发频率要考虑大气层和各种气候对电波的影响（吸收、发射、衰减等因素），测量精度和分辨要求以及允许发射射、衰减等因素），测量精度和分辨要求以及允许发射机体积、重量等。机体积、重量等。一般地面对空搜索，远程警戒雷达选用工作频率较低，一般地面对空搜索，远程警戒雷达选用工作频率较低，精密跟踪测量雷达选用频率较高，一般在精密跟踪测量雷达选用频率较高，一般在C C波段波段（5.4GHZ-5.9GHZ5.4GHZ-5.9GHZ）。）。大多数机载雷达受体积、重量、尺寸的严格限制，工作大多数机载雷达受体积、重量、尺寸的严格限制，工作频率大都选在频率大都选在X X波段。波段。工作频率不同，发射机类型也不同，早期远警戒雷达发工作频率不同，发射机类型也不同，早期远警戒雷达发射机用真空三、四极管，工作频率在射机用真空三、四极管，工作频率在VHFVHF、UHFUHF，后来，后来多腔磁控管，大功率速调管，以及行波管，正交场放大多腔磁控管，大功率速调管，以及行波管，正交场放大管等工作频率管等工作频率L L波段，波段，S S波段等。波段等。5454编辑编辑pptppt 在在S S波段以下发射机大多数选用全固态发射机，并波段以下发射机大多数选用全固态发射机，并广泛地取代原有真空管发射机。广泛地取代原有真空管发射机。在在C C波段和波段和X X波段，大功率发射机仍以真空管为主，波段，大功率发射机仍以真空管为主，但砷化镓场效应晶体管放大器与先进有源相控阵技但砷化镓场效应晶体管放大器与先进有源相控阵技术相结合，在此两频段上也可实现全固态发射机。术相结合，在此两频段上也可实现全固态发射机。此项指标决定了发射机选用放大管的准则，对窄带此项指标决定了发射机选用放大管的准则，对窄带发射机可选用三四级管、速调管、微波晶体管等器发射机可选用三四级管、速调管、微波晶体管等器件。对宽带发射机可选用行波管，前向波管，多注件。对宽带发射机可选用行波管，前向波管，多注速调管，多注速调管及固态放大器件等。速调管，多注速调管及固态放大器件等。5555编辑编辑pptppt 固态雷达发射机功率合成固态雷达发射机功率合成 集中相加式高功率固态发射机集中相加式高功率固态发射机 典型代表为典型代表为XX2XX2，工作在，工作在P P波段，输出功率峰值波段，输出功率峰值大于大于40KW40KW，平均大于，平均大于6KW6KW。分布式空间合成有源相控阵雷达。分布式空间合成有源相控阵雷达。XX3XX3，工作频率，工作频率S S波段，瞬时带宽大于波段，瞬时带宽大于300MHZ300MHZ，T/RT/R组件功放组件功放567567个，功放组件输出功率个，功放组件输出功率峰值大于峰值大于110110瓦，工作比瓦，工作比10%10%，空间合成功率峰值，空间合成功率峰值为为60KW60KW左右。左右。5656编辑编辑pptppt 固态器件不能固态器件不能替代真空电子替代真空电子微波器件主要微波器件主要原因？原因？功率合成：功率合成：方式方式：1 1空间合空间合成成 无损耗无损耗 主要用于相控主要用于相控阵雷达阵雷达 2 2微波网络合成微波网络合成 有插入损耗有插入损耗5757编辑编辑pptppt微波单片集成微波单片集成(MMIC)收发模块收发模块 微波单片集成电路(MMIC)的最新发展,使固态收发模块在相控阵雷达中的应用达到实用阶段。微波单片集成电路采用了新的模块化设计方法,将固态收发模块中的有源器件(线性放大器、低噪声放大器、饱和放大器或有源开关等)和无源器件(电阻、电容、电感、二极管和传输线等)制作在同一块砷化镓(GaAs)基片上,从而大大提高了固态收发模块的技术性能,使成品的一致性好,尺寸小,重量轻。5858编辑编辑pptppt 用于相控阵雷达的单片集成收发模块组成框图 频率高用铁氧体器件频率低用pin二极管5959编辑编辑pptppt典型的L波段相控阵发射/接收模块 1.在相控阵雷达中的应用在相控阵雷达中的应用6060编辑编辑pptppt2 在全固态化高可靠性雷达中的应用在全固态化高可靠性雷达中的应用图 2.15 L波段高可靠性全固态化发射机 6161编辑编辑pptppt3.在连续波体制对空监视雷达系统中的应用在连续波体制对空监视雷达系统中的应用 用于连续波对空监视雷达系统的固态发射机 6262编辑编辑pptppt 2 5 脉脉 冲冲 调调 制制 器器 一、任务、特点一、任务、特点一、任务、特点一、任务、特点 任务：任务：在在 控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。T特性：特性：周期性周期性 脉冲工作比脉冲工作比 脉冲孔度比脉冲孔度比 电源利用率电源利用率很低。很低。可否采用可否采用“水库式水库式”工作？工作？6363编辑编辑pptppt二、组成分类二、组成分类二、组成分类二、组成分类 1.1.并联电路并联电路并联电路并联电路方案之一方案之一方案之一方案之一 储能元件与振荡器储能元件与振荡器“并联，限制器兼作并联，限制器兼作充电限流元件。充电限流元件。K “1”充电储能充电储能K“2”放电、放能放电、放能K“1”：电源以：电源以“细水长流细水长流”方式。如同水库平时储水；方式。如同水库平时储水；以小功率，长时间储能在以小功率，长时间储能在“储能元件储能元件”内；内；K“2”；以大功率，短时间放能到负载（磁控管）；以大功率，短时间放能到负载（磁控管）“振荡器振荡器”；以以“长时间长时间”换取大功率，所得增益为换取大功率，所得增益为S。6464编辑编辑pptppt2.2.串联电路串联电路串联电路串联电路方案之二方案之二方案之二方案之二 储能元件与振荡器储能元件与振荡器“串联串联”；限制器还防止；限制器还防止K闭合时电源被短路。闭合时电源被短路。6565编辑编辑pptpptq 脉冲调制器构成主要器件：脉冲调制器构成主要器件：储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）；储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）；限制器：限流电阻、扼流圈；限制器：限流电阻、扼流圈；刚性开关刚性开关 软性开关软性开关 固态开关固态开关 调制开关：电子管、调制开关：电子管、闸流管、闸流管、磁开关、可控硅磁开关、可控硅 真空电子管等开关元件属于刚性开关，通断利索闸流管磁开关、可控硅，只能控制导通，不能控制它的断开，属于软性开关。6666编辑编辑pptppt刚性脉冲调制器（阴极调制）刚性脉冲调制器（阴极调制）刚性脉冲调制器（阴极调制）刚性脉冲调制器（阴极调制）工作过程工作过程+E经经R1、L对对C充电至充电至 UCmax+E C经经V1向向V2放电，产生放电，产生 来来 ：使：使V1通，通，“K”闭合闭合 结束：结束：V1又止，又止，C又由又由+Ea充电。充电。无无 入：一入：一Eg使使V1止止6767编辑编辑pptppt图 2.19 用脉冲变压器耦合的阴极脉冲调制器 调制管的耐压必须略大于负载工作电压，而通常负载电压都很高（几十千伏），可在调制器和负载之间加上脉冲变压器进行耦合6868编辑编辑pptppt图 串联式阴极脉冲调制器 1 串联式调制器省去了重复充电电路,所以可适用于高重复频率工作,特别适用于脉冲串工作,那里可能要求串内的各脉冲间的间隔很小.只要电容C足够大,就可以适应各种不同的脉冲宽度工作2一般说来,串联式调制器的体积要比并联式的小些.3电路等都是处在对地有高压变动的电位上,这样就使得结构大大复杂。因此,一般常规雷达还是较多地采用并联式阴极脉冲调制器。6969编辑编辑pptppt 调制阳极脉冲调制器调制阳极脉冲调制器 为了减小调制器的尺寸和调制功率,对于具有调制阳极或栅极的O型管,可以采用调制阳极调制或栅极调制。这样做还可以避免电子注电压(阴极电压)在上升与下降过程中产生寄生的模振荡。7070编辑编辑pptppt图 浮动板调制器 V1是接通管，V2是截尾管无脉冲时，V1和V2都截至，O型管调制阳极和阴极负偏压，电子注电流截止有前沿脉冲时，V1导通，调制阳极与阴极正偏，电子注不截止后沿脉冲时，V2导通，V1截止，调制阳极与阴极再次反偏，电子注截止7171编辑编辑pptppt软性开关调制器软性开关调制器闸流管闸流管闸流管闸流管与刚性开关脉冲调制器相比与刚性开关脉冲调制器相比,软性开关调制器的软性开关调制器的优点是优点是:转换功率大转换功率大,线路效率高。线路效率高。这是因为软性开这是因为软性开关导通时内阻小关导通时内阻小,可以通过的电流大。可以通过的电流大。例如例如,国国产氢闸流管的定型产品转换功率可达产氢闸流管的定型产品转换功率可达10 MW10 MW以以上上,电流达电流达1000 A1000 A。它要求的触发脉冲振幅小它要求的触发脉冲振幅小,功率低功率低,对波形的对波形的要求不严格要求不严格,因此预调器比较简单。因此预调器比较简单。7272编辑编辑pptppt主要缺点：主要缺点：脉冲波形一般不如刚性开关调制器好脉冲波形一般不如刚性开关调制器好 对负载阻抗的适应性差对负载阻抗的适应性差 对波形的适应性也差对波形的适应性也差 软软性性开开关关调调制制器器适适宜宜应应用用在在精精度度要要求求不不高高,波波形形要要求求不不严严而而功功率率要要求求较较大大的的雷雷达达发发射射机机中中,例例如如远程警戒雷达中。远程警戒雷达中。其他固态开关也同样属于软性开关。其他固态开关也同样属于软性开关。7373编辑编辑pptppt7474编辑编辑pptppt2.2.工作概述工作概述工作概述工作概述 1)工作过程工作过程 无无 V1止，在止，在T内，内，+Ea经经Lch、Vd1、变压器初级对、变压器初级对PFN充电、储能。充电、储能。Vc=Vcmax2Ea后由后由Vd1隔离保持。隔离保持。来来 V1通，经通，经V1对变压器初级等效负载放电，若负载与对变压器初级等效负载放电，若负载与PFN特性阻抗匹配，则特性阻抗匹配，则初级获得幅度为初级获得幅度为Vcmax/2、宽度为、宽度为的调制脉冲，经升压后送到的调制脉冲，经升压后送到V2。磁磁控控管管打打火火时时，仿仿真真线线上上出出现现反反向向充充电电，并并和和下下周周期期仿仿真真线线充充电电电电压压叠叠加加、打打火火继继续续，仿仿真真线线上上电电压压越越积积累累越越高高，甚甚至至达达6E a，接接Vd 1、R 1可放掉仿真线上反极性电压。可放掉仿真线上反极性电压。1)保护电路保护电路(1)仿真线保护电路仿真线保护电路Vd 1、R 1 Vd 1、R 1是仿真线保护电路，以免仿真线、闸流管过压受损。仿真线是仿真线保护电路，以免仿真线、闸流管过压受损。仿真线过压成因：过压成因：(2)预调器保护电路预调器保护电路低通滤波器低通滤波器 低通滤波器可消除闸流管起燃时，在闸流管控制栅极上出现的高电压脉冲，低通滤波器可消除闸流管起燃时，在闸流管控制栅极上出现的高电压脉冲，以免预调器被击穿。以免预调器被击穿。（3）消肩峰电路消肩峰电路7575编辑编辑pptppt7676编辑编辑pptppt