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雷达原理之雷达发射机

本节主要介绍了雷达接收机,包括雷达接收机频率调制与相位调制的原理,以及单级振荡式发射机与主振放大式发射机。

雷达发射机的任务

  • 产生大功率特定调制射频信号。

  • 这里说的特定调制,主要包括:振幅调制、频率调制和相位调制。


频率调制

1.线性调频(LFM)

  • 在信号脉宽内,频率随时间线性增加或减少

  • 线性调频信号:$S_t(t)=Acos(2\pi f_0t+\pi\mu t^2+\phi)$

  • 时域波形:

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  • 频域波形:

    image-20221116122512747

2.频率捷变

  • 每一个脉冲的频率不同,是一种有效的抗干扰手段

    image-20221116122709279

相位调制

1.随机相位

  • 每个脉冲前沿时刻的相位是随机变化的
  • 其产生对应单级振荡式发射机

2.相位相参

  • 脉冲之间具有固定的相位关系,相参性是指两个信号(两个脉冲重复周期之间雷达发射的信号)的相位之间存在着确定的关系
  • 其产生对应主振放大式发射机

发射机的组成

1.单极振荡式发射机

  • 大功率电磁震荡产生与调制同时完成

  • 因为脉冲调制器直接控制振荡器的工作,每个射频脉冲的起始射频相位是由振荡器的噪声决定的,相继脉冲的射频相位是随机的,不能根据一个周期内的确定时刻,确定下一周期内相同位置的幅度信息,这样的信号相位是不相参的。

  • 其组成如下:

    image-20221116123217773

2.主振放大式发射机

  • 主振放大器的脉冲实际上是从连续波上“切”下来的

    image-20230910162736851

  • 先产生小功率连续波信号,再分多级进行调制放大

  • 发射机的发射信号$f_0$,稳定本振电压$f_L$,相参振荡电压$f_c$,定时器触发脉冲$f_r$,均是由基准信号F产生的,他们之间具有相位相参性

  • 其组成如下:

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雷达发射机的主要质量指标

1.工作频率

  • 频率与器件有关。

  • 频率与功率有关,频率越高功率越低

2.输出功率

  • 平均功率$P_{av}$:$T_r$内的输出平均功率
  • 峰值功率$P_t$:$\tau$内的输出平均功率

$$
P_{av}=P_t\times\frac{\tau}{T_r}=P_tD
\\其中,D为工作比
$$

3.总效率

$$
\eta=\frac{P_{av}}{P_s}
\\其中,P_s发射机发射的总功率
$$


脉冲调制器

  • 脉冲调制器的任务是给发射机的射频各级提供合适的视频调制脉冲

  • 基本组成:

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  • 刚性开关脉冲调制器:产生的脉冲前后沿由预调器的脉冲控制

  • 软性开关脉冲调制器:开关控制脉冲起始,储能元件放电完毕后,脉冲自动结束


Reference

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