雷達(dá)發(fā)射機(jī)新技術(shù)

目 錄
第1章 概論 001
1.1 概述 002
1.2 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的功能 004
1.3 脈沖雷達(dá)發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)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(hào)的穩(wěn)定性和頻譜純度 009
1.3.5 發(fā)射機(jī)效率 014
1.4 脈沖雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)的要求 014
1.4.1 脈沖壓縮雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)的要求 014
1.4.2 動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)的要求 021
1.4.3 脈沖多普勒雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)的要求 027
1.5 常用的雷達(dá)發(fā)射機(jī) 037
1.5.1 地面雷達(dá)發(fā)射機(jī) 037
1.5.2 機(jī)載雷達(dá)發(fā)射機(jī) 039
1.5.3 星載雷達(dá)發(fā)射機(jī) 040
1.5.4 艦載雷達(dá)發(fā)射機(jī) 040
1.6 發(fā)射機(jī)應(yīng)用一覽 040
參考文獻(xiàn) 041
第2章 真空管雷達(dá)發(fā)射機(jī) 043
2.1 概述 044
2.2 方案考慮 044
2.2.1 確定發(fā)射機(jī)類(lèi)型 044
2.2.2 確定發(fā)射機(jī)組成形式 045
2.2.3 真空微波管的選擇 046
2.2.4 指標(biāo)分配與計(jì)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(gòu)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(jī)設(shè)計(jì) 063
2.4.1 陰極調(diào)制微波管發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 064
2.4.2 真空微波管發(fā)射機(jī)的功率合成 074
2.5 柵控微波管發(fā)射機(jī) 077
2.5.1 控制電極的調(diào)制形式及特點(diǎn) 077
2.5.2 工作狀態(tài)控制 080
2.6 正交場(chǎng)管發(fā)射機(jī) 082
2.6.1 前向波管發(fā)射機(jī)的基本類(lèi)型 082
2.6.2 前向波管發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 086
2.7 多注速調(diào)管發(fā)射機(jī) 088
2.7.1 多注速調(diào)管發(fā)射機(jī)穩(wěn)定工作的條件 089
2.7.2 多注速調(diào)管的供電設(shè)計(jì) 090
2.8 微波功率模塊 091
2.8.1 固態(tài)放大器的設(shè)計(jì) 092
2.8.2 真空功率放大器的設(shè)計(jì) 093
2.8.3 集成電源調(diào)整器的設(shè)計(jì) 094
2.8.4 組裝設(shè)計(jì) 095
2.8.5 可靠性 096
參考文獻(xiàn) 097
第3章 固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)技術(shù) 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(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)微波功率晶體管 106
3.1.3 砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)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(hào)S參數(shù)的表征和測(cè)試 111
3.3 阻抗匹配 116
3.3.1 微波功率晶體管的動(dòng)態(tài)阻抗測(cè)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(biāo)要求和設(shè)計(jì)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(duì)穩(wěn)定微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 148
3.4.4 潛在不穩(wěn)定微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 152
3.4.5 寬帶微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 156
3.4.6 寬帶線性微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 164
3.4.7 寬帶C類(lèi)微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 166
3.4.8 平衡微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 169
3.4.9 最小結(jié)溫微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 170
3.4.10 集電極負(fù)載等值線微波功率晶體管放大器的設(shè)計(jì) 172
3.5 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī) 175
3.5.1 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的類(lèi)型 176
3.5.2 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的特殊設(shè)計(jì)考慮 176
參考文獻(xiàn) 177
第4章 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐 179
4.1 概述 180
4.2 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 181
4.2.1 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的功率合成技術(shù) 182
4.2.2 集中放大式高功率全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī) 202
4.2.3 有源相控陣?yán)走_(dá)全固態(tài)發(fā)射機(jī) 209
參考文獻(xiàn) 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(diǎn) 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(shè)計(jì) 230
5.3.1 線型脈沖調(diào)制器的設(shè)計(jì)考慮 230
5.3.2 對(duì)已知參數(shù)及技術(shù)要求的確認(rèn) 231
5.3.3 放電回路的工程設(shè)計(jì) 231
5.3.4 反峰電路的設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 250
5.4.1 常用浮動(dòng)板柵極脈沖調(diào)制器的主要類(lèi)型 253
5.4.2 開(kāi)關(guān)管的選擇 255
5.4.3 柵極調(diào)制電源 258
5.4.4 浮動(dòng)板柵極脈沖調(diào)制器的控制與保護(hù) 261
5.5 剛管脈沖調(diào)制器的設(shè)計(jì) 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(xiàn) 273
第6章 發(fā)射機(jī)電源 274
6.1 概述 275
6.2 發(fā)射機(jī)電源的特點(diǎn) 275
6.2.1 發(fā)射機(jī)常用的電源 276
6.2.2 發(fā)射機(jī)電源的技術(shù)指標(biāo) 277
6.3 組合式大功率高壓開(kāi)關(guān)電源 282
6.3.1 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和計(jì)算 286
6.3.4 設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)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(kāi)關(guān)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(biāo)的方法 298
6.5 組合式大功率低壓開(kāi)關(guān)電源 299
6.5.1 設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及難點(diǎn) 299
6.5.2 設(shè)計(jì)與計(jì)算 300
6.5.3 組合式大功率低壓開(kāi)關(guān)電源與組合式大功率高壓開(kāi)關(guān)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(hù)電路 306
6.6.1 開(kāi)關(guān)電源的控制方式 306
6.6.2 開(kāi)關(guān)電源的閉環(huán)調(diào)節(jié) 308
6.6.3 檢測(cè)與保護(hù) 311
6.7 電源穩(wěn)定、可靠工作的措施 314
6.7.1 軟啟動(dòng) 314
6.7.2 正確選擇、設(shè)計(jì)功率開(kāi)關(guān)及關(guān)鍵元器件 315
6.8 電源的功率因數(shù)補(bǔ)償 317
6.8.1 功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)谋匾?317
6.8.2 功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒?317
6.9 電路拓?fù)涞膬?yōu)化設(shè)計(jì)和仿真 320
參考文獻(xiàn) 321
第7章 雷達(dá)發(fā)射機(jī)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(jì)算 325
7.2.3 充電電感的設(shè)計(jì) 326
7.2.4 充電變壓器 329
7.3 脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 332
7.3.1 脈沖形成網(wǎng)絡(luò)的放電原理 332
7.3.2 脈沖形成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 334
7.3.3 多線并聯(lián)脈沖形成網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 335
7.3.4 Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 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(jì)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(shè)計(jì)步驟 355
7.5 開(kāi)關(guān)電源變壓器 356
7.5.1 開(kāi)關(guān)電源變壓器的分類(lèi) 357
7.5.2 漏感和分布電容 358
7.5.3 開(kāi)關(guān)電源變壓器的材料 359
7.5.4 雙極性開(kāi)關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì) 360
7.5.5 單極性反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì) 365
7.5.6 單極性正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì) 369
參考文獻(xiàn) 371
第8章 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控與可靠性設(shè)計(jì) 372
8.1 概述 373
8.2 監(jiān)控設(shè)計(jì) 373
8.2.1 發(fā)射機(jī)的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)程序 373
8.2.2 發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)指示 378
8.2.3 發(fā)射機(jī)參數(shù)檢測(cè)及故障保護(hù) 378
8.2.4 發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 391
8.3 可靠性設(shè)計(jì) 399
8.3.1 發(fā)射機(jī)可靠性的數(shù)學(xué)模型與分析 399
8.3.2 可靠性指標(biāo)的分配 402
8.3.3 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 402
8.3.4 發(fā)射機(jī)的可靠性預(yù)計(jì) 410
8.3.5 故障模式影響及危害性分析 412
參考文獻(xiàn) 414
第9章 雷達(dá)發(fā)射機(jī)技術(shù)參數(shù)的測(cè)試 415
9.1 概述 416
9.2 雷達(dá)發(fā)射機(jī)技術(shù)參數(shù)的通用測(cè)試方法 416
9.3 雷達(dá)發(fā)射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的測(cè)試 417
9.3.1 雷達(dá)發(fā)射機(jī)所用微波管的參數(shù)測(cè)試 418
9.3.2 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的輸出功率測(cè)試 421
9.3.3 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的放大器功率增益測(cè)試 421
9.3.4 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的瞬時(shí)帶寬測(cè)試 422
9.3.5 雷達(dá)發(fā)射機(jī)射頻脈沖檢波包絡(luò)的測(cè)試 422
9.3.6 雷達(dá)發(fā)射機(jī)頻譜分布的測(cè)試 423
9.3.7 雷達(dá)發(fā)射機(jī)頻譜純度的測(cè)試 423
9.3.8 雷達(dá)發(fā)射機(jī)效率的測(cè)試 423
9.4 雷達(dá)發(fā)射機(jī)一些關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的測(cè)試 424
9.4.1 真空管雷達(dá)發(fā)射機(jī)高壓電源的測(cè)試 424
9.4.2 真空管雷達(dá)發(fā)射機(jī)高壓脈沖調(diào)制器的測(cè)試 425
9.4.3 雷達(dá)發(fā)射機(jī)噪聲功率、噪聲系數(shù)、相位靈敏度和相位噪聲的測(cè)試 428
9.4.4 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電源紋波的測(cè)試 431
9.4.5 全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率放大器組件的掃頻測(cè)試 431
9.4.6 有源相控陣?yán)走_(dá)全固態(tài)發(fā)射機(jī)幅相特性的測(cè)試 432
參考文獻(xiàn) 434
第10章 發(fā)射機(jī)冷卻及電磁兼容的設(shè)計(jì) 435
10.1 發(fā)射機(jī)的熱設(shè)計(jì)與冷卻 436
10.1.1 概述 436
10.1.2 發(fā)射機(jī)冷卻方式的選擇 437
10.1.3 自然冷卻 439
10.1.4 強(qiáng)迫風(fēng)冷卻 445
10.1.5 強(qiáng)迫液體冷卻 454
10.1.6 蒸發(fā)冷卻 459
10.2 電磁兼容設(shè)計(jì) 461
10.2.1 概述 461
10.2.2 電磁干擾源的種類(lèi) 461
10.2.3 電磁干擾的耦合途徑 464
10.2.4 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的抗干擾設(shè)計(jì) 468
參考文獻(xiàn) 474
第11章 第三代半導(dǎo)體全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī) 475
11.1 概述 476
11.2 第三代半導(dǎo)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(dǎo)體微波功率器件發(fā)展展望 490
11.3 第三代半導(dǎo)體全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 500
11.3.1 GaN微波功率放大器的指標(biāo)要求和設(shè)計(jì)方法 502
11.3.2 第三代半導(dǎo)體全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 516
參考文獻(xiàn) 533
第12章 真空微波管雷達(dá)發(fā)射機(jī)新技術(shù) 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