1、第三節(jié) 雷達(dá)發(fā)射機(jī),一、組成及各部分作用 雷達(dá)發(fā)射機(jī)由脈沖調(diào)制器(一般包括預(yù)調(diào)制器和調(diào)制器)、磁控管振蕩器及發(fā)射機(jī)電源等 部分組成，如圖123所示。,1預(yù)調(diào)制器,在觸發(fā)脈沖控制下，預(yù)調(diào)制器產(chǎn)生一個(gè)具有一定寬度、一定幅度的正極性矩形脈沖(預(yù)調(diào)制脈沖)去控制調(diào)制器的工作。對(duì)預(yù)調(diào)制脈沖的波形和幅度的要求，視所用調(diào)制器的類型而定。在剛性調(diào)制器中，預(yù)調(diào)制脈沖的寬度和波形決定著發(fā)射脈沖的寬度和波形，因此對(duì)預(yù)調(diào)制器有著較嚴(yán)格的要求，而且，雷達(dá)脈沖寬度的轉(zhuǎn)換在這一級(jí)進(jìn)行。,2調(diào)制器,調(diào)制器的作用: 是在預(yù)調(diào)制脈沖或觸發(fā)脈沖的作用下產(chǎn)生一個(gè)具有一定寬度、一定幅度(約1萬伏特)的負(fù)極性高壓矩形脈沖(調(diào)制脈沖)加給

2、磁控管的陰極。,3磁控管振蕩器,磁控管振蕩器是一種被調(diào)制大功率超高頻振蕩器，它在調(diào)制脈沖的控制下產(chǎn)生寬度與調(diào)制脈沖相同的大功率超高頻振蕩脈沖(射頻脈沖)經(jīng)波導(dǎo)送天線向外輻射。觸發(fā)脈沖及發(fā)射機(jī)各級(jí)波形的時(shí)間關(guān)系如圖l一24所示。,4發(fā)射機(jī)電源,發(fā)射機(jī)電源提供發(fā)射機(jī)所需的各種交直流電源及調(diào)制器、磁控管工作所需的特高壓電源。分別設(shè)有保險(xiǎn)絲及指示燈。保險(xiǎn)絲及指示燈一般都裝在明顯易見又便于拆裝的地方。 低壓電源與接收機(jī)電源裝在一起，產(chǎn)生除特高壓以外的其他所需的各種交直流電源。由變壓器及各整流濾波電路組成。,高壓電源部件一般與調(diào)制器、磁控管振蕩器一起裝在一個(gè)標(biāo)有醒目“高壓危險(xiǎn)”(DANGER!HIGH V

3、OLTAGE)字樣的屏蔽盒(罩)內(nèi)，以引起使用維護(hù)人員的注意。高壓電源的輸入電路中一般都有幾個(gè)繼電器控制觸點(diǎn)。 中頻電源經(jīng)過收發(fā)機(jī)總保險(xiǎn)絲、高壓保險(xiǎn)絲、雷達(dá)高壓(發(fā)射1)開關(guān)控制的觸點(diǎn)、高壓自動(dòng)延時(shí)電路控制的觸點(diǎn)及門開關(guān)控制的觸點(diǎn)才能送到高壓變壓器的初級(jí)繞組，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人及對(duì)雷達(dá)設(shè)備的安全保護(hù)。 高壓自動(dòng)延時(shí)電路的作用是為了保證磁控管有足夠的(3 min5 min)的預(yù)熱時(shí)間。,二、發(fā)射機(jī)主要技術(shù)指標(biāo),1工作波長(zhǎng) 發(fā)射機(jī)的工作波長(zhǎng)就是磁控管振蕩器產(chǎn)生的超高頻脈沖波的波長(zhǎng)。船用雷達(dá)的工作波長(zhǎng)允許的范圍是： S波段 15 cm7.5 cm X波段3.75 cm2.4 cm 目前船用雷達(dá)使用的頻率范圍

4、為： S波段2 900 MHz3 100 MHz X波段 9 300 MHz9 500 MHz,2脈沖寬度 脈沖寬度就是射頻脈沖振蕩持續(xù)的時(shí)間，一般用表示。在船用雷達(dá)中常用s(微秒)為單位。船用雷達(dá)中，考慮了各種要求，一般選在0.05 s2s之內(nèi)。,3發(fā)射功率,發(fā)射功率可分為峰值功率(Peak Power)Pk和平均功率(Average Power)Pm。 峰值功率是指在脈沖期間的射頻振蕩的平均功率，一般較大，船用雷達(dá)的峰值功率在3 kW75 kW之內(nèi)。 平均功率是指在脈沖重復(fù)周期內(nèi)輸出功率的平均值，因此，數(shù)值很小。它們之間的關(guān)系為：,4脈沖波形,這里指的是發(fā)射脈沖的波形，即發(fā)射脈沖的包絡(luò)形狀

5、。 波形越接近矩形越好。在相同的脈沖寬度下，越接近矩形，能量越大，作用距離越遠(yuǎn)； 前后沿越陡，測(cè)距精度和距離分辨力越高； 矩形脈沖頂部越平坦，脈沖持續(xù)期中的發(fā)射功率和頻率越穩(wěn)定。,5發(fā)射脈沖頻譜,發(fā)射脈沖頻譜就是組成射頻脈沖信號(hào)的所有頻率成分的能量分布。矩形射頻脈沖的理想頻譜如圖125所示。由圖可見：大部分發(fā)射能量集中在f。1 的頻帶內(nèi)。為保持原來的脈沖波形，接收機(jī)通頻帶寬度至少不能小于2 。對(duì)發(fā)射脈沖頻譜通常要求譜線穩(wěn)定、對(duì)稱；旁瓣的最大值不大于主瓣最大值的25。,三、磁控管振蕩器,1磁控管的結(jié)構(gòu) 磁控管振蕩器中的磁控管由燈絲、陰極、陽(yáng)極、永久磁鐵和輸出耦合裝置等組成。磁控管外形如圖126所

6、示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖127所示。,磁控管陰極為圓柱形旁熱式的氧化物陰極，它位于磁控管中央。陰極表面具有很強(qiáng)的發(fā)射能力。陰極圓筒里面裝有燈絲，以加熱陰極。燈絲電壓一般為63 V，也有用12 V的。交直流均有使用。燈絲一端與陰極相連，兩根引線穿過高壓絕緣罩接入負(fù)向高壓調(diào)制脈沖和燈絲電壓。,陽(yáng)極是一塊厚約1 cm的圓形大銅環(huán)。圓孔中央放著陰極，陰極和陽(yáng)極塊同心。陰極和陽(yáng) 極之間的空間稱為作用空間。陽(yáng)極塊圓環(huán)四周沿其軸線方向開有偶數(shù)個(gè)(一般為8個(gè)14個(gè)) 圓孔(諧振腔)。 腔體(圓孔及縫隙)的尺寸大小基本決定了磁控管的振蕩頻率。工作時(shí)陽(yáng)極塊會(huì)發(fā)熱，為了便于散熱，陽(yáng)極塊外面往往裝有散熱片。 另外，為了安全及

7、便于高壓與機(jī)殼間絕緣。磁控管的陽(yáng)極接地(接機(jī)殼)而把負(fù)極性調(diào)制脈沖接到陰極上。,永久磁鐵用來產(chǎn)生控制電子運(yùn)動(dòng)的恒定磁場(chǎng)，磁力線與陰極軸線平行。磁場(chǎng)要有一定的強(qiáng)度和均勻性。波長(zhǎng)越短，所需磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。 輸出耦合裝置的作用是通過裝在一個(gè)諧振腔中的耦合環(huán)將磁控管振蕩器產(chǎn)生的所有振蕩能量取出并通過同軸線或波導(dǎo)耦合至主波導(dǎo)中去。,2磁控管的工作條件,要使磁控管正常工作，除磁控管本身要完好外，還必須滿足如下條件： 1)燈絲加上額定工作電壓，將陰極加熱到一定溫度； 2)陰一陽(yáng)極間加上額定的負(fù)極性調(diào)制脈沖； 3)應(yīng)保證磁控管的輸出負(fù)載匹配，即波導(dǎo)與天線應(yīng)連續(xù)、不變形及內(nèi)部光潔等，否則，磁控管輸出功率及頻率將發(fā)

8、生波動(dòng)，甚至使磁控管跳火，以至損壞。,3磁控管振蕩原理,1）起振 2）能量補(bǔ)充,4磁控管的檢查,1)磁控管未通電時(shí) 可用萬用表測(cè)燈絲電阻，阻值應(yīng)為幾個(gè)歐姆，再用兆歐表測(cè)陽(yáng)一陰極間絕緣電阻，阻值應(yīng)大于200 M 。,2)磁控管通電工作時(shí),可用下列方法進(jìn)行檢查： (1)查磁控管電流 這是常用的方法。各量程段的電流值應(yīng)分別在相應(yīng)的規(guī)定范圍內(nèi)。如電流為零，說明磁控管不工作，無發(fā)射； 如電流偏大或偏小，說明高壓偏高或偏低，或磁控管已衰老；如電流表指針抖動(dòng)或很大(滿刻度)，表示磁控管內(nèi)部有打火現(xiàn)象。,(2)用氖燈檢查,用此法檢查時(shí)，要先關(guān)掉高壓，拆開收發(fā)機(jī)口波導(dǎo)接頭并把波導(dǎo)從收發(fā)機(jī)口完全移開(不能半遮半開

9、)，然后將氖燈放在收發(fā)機(jī)波導(dǎo)出口處，再開高壓。氖燈一般應(yīng)在離波導(dǎo)口10 cm15 cm 發(fā)亮。如不亮，說明磁控管未工作。,用此法時(shí)應(yīng)特別注意兩點(diǎn)： 開高壓時(shí)切勿用睛眼直視波導(dǎo)口，以防大功率射頻脈沖損傷眼睛； 試后立即關(guān)高壓，以免損傷磁控管。,5磁控管使用注意事項(xiàng),1)在檢修維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，要謹(jǐn)防特高壓觸電傷人，接觸管子陰極前，應(yīng)先關(guān)機(jī)，并將高壓放電。 2)嚴(yán)防大功率超高頻電磁波損傷人腦及眼睛。雷達(dá)發(fā)射時(shí)不要站在開口波導(dǎo)前或天線輻射窗面前。 3)接觸磁控管時(shí)，應(yīng)先脫去手表，以防手表磁化。 4)加高壓前，應(yīng)保證陰極已充分預(yù)熱(3 min5 min)。頻繁使用雷達(dá)，可不關(guān)低壓只關(guān)高壓，以免燈絲忽冷忽熱而

10、損壞。這樣可保護(hù)陰極發(fā)射性能和延長(zhǎng)使用壽命。,5)要注意保護(hù)磁場(chǎng)。存放時(shí)離開鐵磁體至少10 cm，兩個(gè)磁控管間至少離開20 cm。嚴(yán)禁敲打、震動(dòng)。 6)要保證負(fù)載匹配。要防止波導(dǎo)或天線內(nèi)積水或有污物堵塞或斷裂、變形或連接不良等現(xiàn)象發(fā)生，否則，會(huì)使輸出功率、頻率發(fā)生變化，使磁控管內(nèi)發(fā)生打火，甚至損壞。,7)新管或長(zhǎng)期保存(超過6個(gè)月)未用的管子，加高壓前要先進(jìn)行“老練”。 “老練 ”的方法是：先給磁控管加上燈絲電壓半小時(shí)以上，然后再加較低的高壓，工作半小時(shí)或幾小時(shí)，再將高壓加到正常值?！袄暇殹钡臅r(shí)間視具體情況而定，應(yīng)保持在逐漸加大高壓的過程中管內(nèi)不打火。 實(shí)踐證明，輪流使用備品管，可延長(zhǎng)管子使用

11、壽命。,四、脈沖調(diào)制器,1作用與要求 脈沖調(diào)制器(Modulator)的作用如本節(jié)“一”中所述。 由于調(diào)制脈沖的形狀直接決定了磁控管振蕩器工作的好壞，如前所述，調(diào)制脈沖的波形也要求前后沿要陡，平頂波動(dòng)要小。 2組成及原理 磁控管需要的高壓調(diào)制脈沖的脈沖功率很大，而平均功率卻很小。脈沖調(diào)制器是產(chǎn)生這種高壓調(diào)制脈沖的裝置，一般由“儲(chǔ)能元件”、“限流元件”、“調(diào)制開關(guān)” 及“儲(chǔ)能通路”元件組成，如圖l一210所示。,在脈沖休止期內(nèi)(預(yù)調(diào)制脈沖未到時(shí))，調(diào)制開關(guān)斷開，特高壓電源通過限流元件、儲(chǔ)能通路元件緩慢地向儲(chǔ)能元件充電。在脈沖持續(xù)期(預(yù)調(diào)制脈沖作用期問)，調(diào)制開關(guān)接通，儲(chǔ)能元件通過調(diào)制開關(guān)向負(fù)載(磁控管)放電形成調(diào)制脈沖。,3分類及特點(diǎn),根據(jù)所用開關(guān)元件的不同，調(diào)制器可分為剛性調(diào)制器、軟調(diào)制器、磁調(diào)制器及可控硅調(diào)制器。 后兩者稱為固態(tài)調(diào)制器 。 不同的調(diào)制器，所用的限流元件、儲(chǔ)能元件也不同。剛性調(diào)制器常用電容作儲(chǔ)能元件，軟調(diào)制器和可控硅調(diào)制器常用仿真線作儲(chǔ)能元件，磁調(diào)制器常用電容或仿真線作儲(chǔ)能元件。 磁調(diào)制器及可控硅調(diào)制器不需要預(yù)調(diào)制器。,五、發(fā)射機(jī)調(diào)整,發(fā)射機(jī)的調(diào)整項(xiàng)目一般包括如下兩項(xiàng)： 1高壓自動(dòng)延時(shí)電路調(diào)整 雷達(dá)先停機(jī)冷卻15 min30 min，再開機(jī)核查高壓自動(dòng)延時(shí)電路的繼電器是否在3 min5 min內(nèi)動(dòng)作(或預(yù)備指示燈是