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1.1 概述

雷达发射机伴随着第二次世界大战初出现的第一批搜索雷达而诞生。当时英国人采用的是电真空三极管发射机,工作频率仅限于VHF和UHF波段。随着雷达技术的迅猛发展,对发射机性能指标提出了越来越高的要求,其工作频率也向着微波频段扩展,要求输出功率几百千瓦至几兆瓦。

在随后的年代相继出现了速调管(美国Varian兄弟发明)、磁控管(英国人Randall和Boot发明)、行波管(奥地利人Rudolph Kompfiner博士发明)等付诸实用的微波电子管,同时也促使发射机向微波频段不断发展,各种雷达发射机伴随种类繁多的雷达应运而生。

雷达发射机一般可分为两大类:自激振荡式发射机和主振放大式发射机。而自激振荡式发射机又可分为两种:一种是初期雷达使用的三极和四极管振荡式发射机,其工作频率为VHF或UHF波段;另一种为磁控管振荡式发射机。

自激振荡式发射机系统组成相对简单,但其性能差,尤其是频率稳定度低,不具备相干特性,其雷达也无法测速。但磁控管振荡式发射机可工作在多个雷达频段,加之其成本低和效率高,所以仍有一定数量的磁控管振荡式发射机被一些雷达所采用。

主振放大式发射机系统组成相对复杂,性能指标好,频率稳定度高,其雷达可实现脉冲多普勒测速。它可以采用多种脉冲信号形式,具备脉冲压缩工作方式,但这类发射机成本高,组成复杂,效率低。大多数雷达,尤其是相控阵雷达发射机,都为主振放大式。其典型代表有20世纪70年代后期研制的测控雷达发射机和80年代中期研制的YLC-2三坐标远程警戒引导雷达发射机。前者为速调管放大器发射机,输出峰值功率2.5MW;后者为全固态相控阵发射机。

自20世纪40年代末(1948年)半导体三极管发明后,晶体管运用频率不断向VHF、UHF及微波波段推进,功率也不断提高。

从60年代末开始固态雷达发射机的设计,到70代中期就已经有多种全固态雷达发射机开始付诸使用,如美国的AN/TPS-59和Pave Paws雷达发射机。

80年代以后,工作频率在4GHz以下的全固态雷达发射机(一般采用硅微波双极功率晶体管)如雨后春笋般涌现出来,大量地替换掉原有电子管雷达发射机。同时,随着砷化镓场效应晶体管(GaAs FET)制造技术的进步,全固态发射机尤其是有源相控阵雷达全固态发射机研制成功并快速应用到各种雷达系统中。

自21世纪初开始,以GaN为代表的第三代半导体材料和微波功率器件取得了突飞猛进的发展和进步,随之而来的第三代半导体全固态雷达发射机技术不断获得新的突破,同时,通过迅速而广泛的工程应用,显著地促进了新一代雷达系统指标的提升与进步。

一般来说,固态雷达发射机可分为两种:一种是集中放大式高功率固态发射机,另一种是分布式相控阵发射机。

表1.1列出了国内外早期的一些典型雷达发射机的工作频率、输出功率、形式和所选用的功率器件的类型。

表1.1 典型雷达发射机一览表

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续表 1TbWQs73K5i5tIy/AHhVXILjXAWZf07fvvaePX6hCjgVZCw7vn98E3+nebkAYNzF

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