雷達發(fā)射機新技術

目 錄
第1章 概論 001
1.1 概述 002
1.2 雷達發(fā)射機的功能 004
1.3 脈沖雷達發(fā)射機的主要技術參數(shù) 007
1.3.1 工作頻率 007
1.3.2 輸出功率 008
1.3.3 脈沖波形 008
1.3.4 發(fā)射信號的穩(wěn)定性和頻譜純度 009
1.3.5 發(fā)射機效率 014
1.4 脈沖雷達對發(fā)射機的要求 014
1.4.1 脈沖壓縮雷達對發(fā)射機的要求 014
1.4.2 動目標顯示雷達對發(fā)射機的要求 021
1.4.3 脈沖多普勒雷達對發(fā)射機的要求 027
1.5 常用的雷達發(fā)射機 037
1.5.1 地面雷達發(fā)射機 037
1.5.2 機載雷達發(fā)射機 039
1.5.3 星載雷達發(fā)射機 040
1.5.4 艦載雷達發(fā)射機 040
1.6 發(fā)射機應用一覽 040
參考文獻 041
第2章 真空管雷達發(fā)射機 043
2.1 概述 044
2.2 方案考慮 044
2.2.1 確定發(fā)射機類型 044
2.2.2 確定發(fā)射機組成形式 045
2.2.3 真空微波管的選擇 046
2.2.4 指標分配與計算 047
2.3 常用真空微波管 047
2.3.1 常用真空微波管的結(jié)構及功能 047
2.3.2 常用真空微波管的工作原理及性能 051
2.3.3 常用真空微波管的比較 062
2.4 高功率微波管發(fā)射機設計 063
2.4.1 陰極調(diào)制微波管發(fā)射機的設計 064
2.4.2 真空微波管發(fā)射機的功率合成 074
2.5 柵控微波管發(fā)射機 077
2.5.1 控制電極的調(diào)制形式及特點 077
2.5.2 工作狀態(tài)控制 080
2.6 正交場管發(fā)射機 082
2.6.1 前向波管發(fā)射機的基本類型 082
2.6.2 前向波管發(fā)射機的設計要點 086
2.7 多注速調(diào)管發(fā)射機 088
2.7.1 多注速調(diào)管發(fā)射機穩(wěn)定工作的條件 089
2.7.2 多注速調(diào)管的供電設計 090
2.8 微波功率模塊 091
2.8.1 固態(tài)放大器的設計 092
2.8.2 真空功率放大器的設計 093
2.8.3 集成電源調(diào)整器的設計 094
2.8.4 組裝設計 095
2.8.5 可靠性 096
參考文獻 097
第3章 固態(tài)雷達發(fā)射機技術 099
3.1 概述 100
3.1.1 雙極型微波功率晶體管 101
3.1.2 金屬氧化物半導體場效應微波功率晶體管 106
3.1.3 砷化鎵場效應微波功率晶體管 108
3.1.4 雪崩二極管 110
3.2 微波功率晶體管大信號S參數(shù)的表征和測試 111
3.3 阻抗匹配 116
3.3.1 微波功率晶體管的動態(tài)阻抗測試 117
3.3.2 阻抗匹配方法 118
3.4 微波功率晶體管放大器的指標要求和設計方法 139
3.4.1 微波功率晶體管放大器的穩(wěn)定性 139
3.4.2 微波功率晶體管放大器的增益和輸出功率 144
3.4.3 絕對穩(wěn)定微波功率晶體管放大器的設計 148
3.4.4 潛在不穩(wěn)定微波功率晶體管放大器的設計 152
3.4.5 寬帶微波功率晶體管放大器的設計 156
3.4.6 寬帶線性微波功率晶體管放大器的設計 164
3.4.7 寬帶C類微波功率晶體管放大器的設計 166
3.4.8 平衡微波功率晶體管放大器的設計 169
3.4.9 最小結(jié)溫微波功率晶體管放大器的設計 170
3.4.10 集電極負載等值線微波功率晶體管放大器的設計 172
3.5 全固態(tài)雷達發(fā)射機 175
3.5.1 全固態(tài)雷達發(fā)射機的類型 176
3.5.2 全固態(tài)雷達發(fā)射機的特殊設計考慮 176
參考文獻 177
第4章 全固態(tài)雷達發(fā)射機的設計和實踐 179
4.1 概述 180
4.2 全固態(tài)雷達發(fā)射機的系統(tǒng)設計 181
4.2.1 全固態(tài)雷達發(fā)射機的功率合成技術 182
4.2.2 集中放大式高功率全固態(tài)雷達發(fā)射機 202
4.2.3 有源相控陣雷達全固態(tài)發(fā)射機 209
參考文獻 221
第5章 脈沖調(diào)制器 223
5.1 概述 224
5.2 方案考慮 224
5.2.1 脈沖調(diào)制器的基本電路形式及其特點 226
5.2.2 脈沖調(diào)制器的方案選擇 229
5.3 線型脈沖調(diào)制器的設計 230
5.3.1 線型脈沖調(diào)制器的設計考慮 230
5.3.2 對已知參數(shù)及技術要求的確認 231
5.3.3 放電回路的工程設計 231
5.3.4 反峰電路的設計 240
5.3.5 線型脈沖調(diào)制器的充電電路 241
5.4 柵極脈沖調(diào)制器的設計 250
5.4.1 常用浮動板柵極脈沖調(diào)制器的主要類型 253
5.4.2 開關管的選擇 255
5.4.3 柵極調(diào)制電源 258
5.4.4 浮動板柵極脈沖調(diào)制器的控制與保護 261
5.5 剛管脈沖調(diào)制器的設計 262
5.5.1 剛管脈沖調(diào)制器的充電電路 262
5.5.2 固態(tài)剛管脈沖調(diào)制器 266
參考文獻 273
第6章 發(fā)射機電源 274
6.1 概述 275
6.2 發(fā)射機電源的特點 275
6.2.1 發(fā)射機常用的電源 276
6.2.2 發(fā)射機電源的技術指標 277
6.3 組合式大功率高壓開關電源 282
6.3.1 設計要求和組合形式 282
6.3.2 高壓電源變換器的電路形式 282
6.3.3 串聯(lián)諧振高壓電源變換器的設計和計算 286
6.3.4 設計的主要難點和解決方法 288
6.3.5 提高可靠性和減小干擾的方法 290
6.3.6 功率合成 291
6.4 帶降壓收集極的行波管放大器的開關電源系統(tǒng) 291
6.4.1 浮在高電位上的電源 292
6.4.2 高壓電源 294
6.4.3 提高穩(wěn)定性指標的方法 298
6.5 組合式大功率低壓開關電源 299
6.5.1 設計的特點及難點 299
6.5.2 設計與計算 300
6.5.3 組合式大功率低壓開關電源與組合式大功率高壓開關電源的差異 304
6.5.4 提高效率、降低紋波的方法 305
6.6 電源的控制和保護電路 306
6.6.1 開關電源的控制方式 306
6.6.2 開關電源的閉環(huán)調(diào)節(jié) 308
6.6.3 檢測與保護 311
6.7 電源穩(wěn)定、可靠工作的措施 314
6.7.1 軟啟動 314
6.7.2 正確選擇、設計功率開關及關鍵元器件 315
6.8 電源的功率因數(shù)補償 317
6.8.1 功率因數(shù)補償?shù)谋匾?317
6.8.2 功率因數(shù)補償?shù)姆椒?317
6.9 電路拓撲的優(yōu)化設計和仿真 320
參考文獻 321
第7章 雷達發(fā)射機特種元件 322
7.1 概述 323
7.2 充電電感及充電變壓器 324
7.2.1 充電電感的工作原理 324
7.2.2 充電電感參數(shù)的計算 325
7.2.3 充電電感的設計 326
7.2.4 充電變壓器 329
7.3 脈沖形成網(wǎng)絡 332
7.3.1 脈沖形成網(wǎng)絡的放電原理 332
7.3.2 脈沖形成網(wǎng)絡的設計 334
7.3.3 多線并聯(lián)脈沖形成網(wǎng)絡的應用 335
7.3.4 Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡 336
7.4 脈沖變壓器 336
7.4.1 脈沖變壓器的脈沖波形參數(shù) 337
7.4.2 脈沖變壓器的等效電路分析及波形參數(shù)計算 338
7.4.3 脈沖變壓器的鐵芯 342
7.4.4 脈沖變壓器的繞組 348
7.4.5 鐵芯截面積的確定 355
7.4.6 脈沖變壓器的設計步驟 355
7.5 開關電源變壓器 356
7.5.1 開關電源變壓器的分類 357
7.5.2 漏感和分布電容 358
7.5.3 開關電源變壓器的材料 359
7.5.4 雙極性開關電源變壓器的設計 360
7.5.5 單極性反激式開關電源變壓器的設計 365
7.5.6 單極性正激式開關電源變壓器的設計 369
參考文獻 371
第8章 發(fā)射機系統(tǒng)監(jiān)控與可靠性設計 372
8.1 概述 373
8.2 監(jiān)控設計 373
8.2.1 發(fā)射機的開機和關機程序 373
8.2.2 發(fā)射機的工作狀態(tài)指示 378
8.2.3 發(fā)射機參數(shù)檢測及故障保護 378
8.2.4 發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的電路設計 391
8.3 可靠性設計 399
8.3.1 發(fā)射機可靠性的數(shù)學模型與分析 399
8.3.2 可靠性指標的分配 402
8.3.3 發(fā)射機系統(tǒng)的可靠性設計 402
8.3.4 發(fā)射機的可靠性預計 410
8.3.5 故障模式影響及危害性分析 412
參考文獻 414
第9章 雷達發(fā)射機技術參數(shù)的測試 415
9.1 概述 416
9.2 雷達發(fā)射機技術參數(shù)的通用測試方法 416
9.3 雷達發(fā)射機主要技術參數(shù)的測試 417
9.3.1 雷達發(fā)射機所用微波管的參數(shù)測試 418
9.3.2 雷達發(fā)射機的輸出功率測試 421
9.3.3 雷達發(fā)射機的放大器功率增益測試 421
9.3.4 雷達發(fā)射機的瞬時帶寬測試 422
9.3.5 雷達發(fā)射機射頻脈沖檢波包絡的測試 422
9.3.6 雷達發(fā)射機頻譜分布的測試 423
9.3.7 雷達發(fā)射機頻譜純度的測試 423
9.3.8 雷達發(fā)射機效率的測試 423
9.4 雷達發(fā)射機一些關鍵技術參數(shù)的測試 424
9.4.1 真空管雷達發(fā)射機高壓電源的測試 424
9.4.2 真空管雷達發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的測試 425
9.4.3 雷達發(fā)射機噪聲功率、噪聲系數(shù)、相位靈敏度和相位噪聲的測試 428
9.4.4 全固態(tài)雷達發(fā)射機電源紋波的測試 431
9.4.5 全固態(tài)雷達發(fā)射機功率放大器組件的掃頻測試 431
9.4.6 有源相控陣雷達全固態(tài)發(fā)射機幅相特性的測試 432
參考文獻 434
第10章 發(fā)射機冷卻及電磁兼容的設計 435
10.1 發(fā)射機的熱設計與冷卻 436
10.1.1 概述 436
10.1.2 發(fā)射機冷卻方式的選擇 437
10.1.3 自然冷卻 439
10.1.4 強迫風冷卻 445
10.1.5 強迫液體冷卻 454
10.1.6 蒸發(fā)冷卻 459
10.2 電磁兼容設計 461
10.2.1 概述 461
10.2.2 電磁干擾源的種類 461
10.2.3 電磁干擾的耦合途徑 464
10.2.4 雷達發(fā)射機的抗干擾設計 468
參考文獻 474
第11章 第三代半導體全固態(tài)雷達發(fā)射機 475
11.1 概述 476
11.2 第三代半導體微波功率器件 477
11.2.1 SiC微波功率器件 479
11.2.2 GaN微波功率器件 483
11.2.3 半導體微波功率器件發(fā)展展望 490
11.3 第三代半導體全固態(tài)雷達發(fā)射機的設計 500
11.3.1 GaN微波功率放大器的指標要求和設計方法 502
11.3.2 第三代半導體全固態(tài)雷達發(fā)射機系統(tǒng)設計 516
參考文獻 533
第12章 真空微波管雷達發(fā)射機新技術 535
12.1 概述 536
12.2 毫米波真空微波管 537
12.2.1 Ka和W波段真空微波管 538
12.2.2 太赫茲波段真空微波管 551
12.2.3 真空微波管發(fā)展展望 555
12.3