随着社会需求的不断增长,雷达在国防建设和国民经济等多个领域得到了广泛应用,雷达发射机技术也取得了突飞猛进的进步。雷达发射机从它诞生之日起,就与新技术、新材料、新器件和新工艺的发展密切相关,每当出现与雷达技术有关的新材料、新工艺和新器件时,雷达发射机技术就会跃上一个新的台阶;同时,随着雷达发射机技术的不断发展,也牵引着新材料、新工艺和新器件的进一步发展。
现代雷达系统需要具有更强探测威力、更高探测精度和多目标跟踪能力,要求雷达发射机的性能和用途有根本性的提高和扩展。尤其是从21世纪初开始,第三代半导体微波功率器件的技术不断发展和进步,微波功率放大器和固态发射机系统的性能也得到迅速提升,并通过广泛的实际应用极大地促进了雷达系统技术和性能指标的提高。同时,新一代高分辨率、目标特性和成像雷达等高性能雷达越来越朝着毫米波等高频段方向发展,毫米波真空微波管的设计方法、制造工艺和测量技术取得突破性的进展,也为毫米波及太赫兹波段低端雷达发射机成功应用于实际工程提供了坚实的技术基础。
20世纪80年代以来,国内外先后出版了几本论述雷达发射机技术的书籍,如1982年出版的《微带功率晶体管放大器》、1985年出版的《现代雷达发射机的理论设计和实践》、1985年出版的 Solid State Radar Transmitters 、1994年出版的 Microwave Tube Transmitters 、2016年出版的《宽禁带化合物半导体材料与器件》、2017年出版的《宽禁带半导体高频及微波功率器件与电路》和2021年出版的《微波和射频真空电子功率源》等书籍。这些书籍分别从不同的方面论述了雷达发射机的相关技术,一直是广大读者(特别是从事雷达发射机设计和研制工作的工程技术人员)很好的参考书,对实际工作也起到了指导和很大的促进作用。我们在学习和理解上述书籍中的基本概念和基本理论的基础上,结合工程实践经验和具体研究成果编著了本书。
编著本书的目的是使读者能系统、全面和快速地了解与掌握雷达发射机技术的基本概念和理论知识,了解和掌握雷达发射机的功能、基本原理、组成和特点,有针对性地学习和掌握雷达发射机设计与研制的知识、思路和具体设计方法及一些特殊考虑。
本书是一本全面、系统地论述真空管雷达发射机和固态雷达发射机及其相关技术的书籍。
由于本书重点讨论现代雷达发射机的设计原则、思路和方法,且以所研制成功的雷达发射机为例,从实际工程经验中归纳总结出一些对以后的工程实践有指导意义的内容,力图反映近年来在雷达发射机技术方面所取得的新成果和新技术。因此,对雷达发射机技术的基础理论和知识我们只进行了简要的论述,更详细的理论知识,请读者参阅上面提到的相关书籍。
全书共分12章,第1章概述了雷达发射机的发展史、功能和分类,讨论了雷达发射机的工作原理、组成和主要性能指标及要求;第2章介绍了真空管雷达发射机的工作原理、组成、性能和特点,讨论了其设计思路和方法;第3章和第4章主要介绍了固态雷达发射机的工作原理、组成、重要技术指标和特点,讨论了固态雷达发射机所用功率管的特性和固态雷达发射机的基本技术,重点阐述了用于实际工程中固态雷达发射机的设计思路和具体设计方法及特殊考虑;第5章和第6章概述了脉冲调制器和发射机电源的工作原理、指标和作用,主要讨论了线型脉冲调制器、栅极脉冲调制器、刚管脉冲调制器,速调管电源、行波管电源和固态发射机电源的指标要求和设计考虑;第7章主要讨论了雷达发射机特种元件的参数计算和设计方法;第8章介绍了发射机系统监控与可靠性设计等方面的内容;第9章指出了雷达发射机技术参数测试的重要性,研究了技术参数的含义和测试方法;第10章讨论了发射机冷却方式的选择与设计,以及在电磁兼容设计方面的考虑;第11章主要介绍了第三代半导体微波功率器件的特性、应用及发展展望,重点讨论了第三代半导体微波功率器件及全固态雷达发射机中GaN微波功率放大器和其系统的指标要求、方案选择、具体组成、工作原理、设计方法、特殊考虑和实践应用;第12章主要介绍了毫米波真空微波管和小型化真空微波管的特性、应用及发展展望,重点讨论了毫米波真空微波管雷达发射机、分布式空间合成真空微波管发射机、高压高功率模块化和高速高集成脉冲调制器的指标要求、方案选择、具体组成、工作原理、设计方法、特殊考虑和实践应用。
本书由直接从事雷达发射机设计和研制工作的工程技术人员编写,由于作者大都研制成功了多部雷达发射机,具有相当丰富的专业知识和实践经验,因此本书既可以作为从事雷达发射机设计和研制人员的学习用书和设计手册,也可以作为从事其他发射设备和雷达系统的研制人员及雷达使用人员的参考书,还可以作为高等学校雷达技术相关专业高年级本科生和研究生的教材或参考书。
本书的第1章、第3章、第4章、第9章由郑新、潘厚忠、杨明、余振坤编写,第2章由李文辉编写,第5章由张建华、李文辉编写,第6章由汪军编写,第7章由钟惠斌编写,第8章由戴大富、黄军编写,第10章由刘湛、李文辉编写,第11章由郑新、余振坤、张科编写,第12章由郑新、杨明、杨景红编写。郑新负责全书的统稿,并对各章节内容进行了调整、补充和完善。全书由魏智研究员和赵玉洁研究员审稿。在本书的编写过程中,得到了中国工程院 院士和张光义院士的指导和帮助,原中国电子科学研究院的 高级工程师和电子工业出版社“雷达技术丛书”特邀首席策划编辑刘宪兰、学术出版分社社长董亚峰给出了重要指导意见并为本书的编辑与出版付出了辛勤的努力,汤长岭、邢靖、靖江、丁卫菊对本书初稿进行了绘图工作,在此一并表示衷心的感谢。
我们编写本书的初衷是想为我国雷达事业的发展做出贡献,但鉴于水平和能力有限,书中难免存在错误和不足之处,敬请广大读者批评指正。
郑 新
2022年8月8日