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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
续表
雷达发射机是为雷达系统提供符合要求的射频发射信号，将低频交流能量（少数也可是直流电能）转换成射频能量，经馈线系统传输到天线并辐射到空间的设备。雷达发射机一般分为连续波发射机和脉冲发射机，最常用的是脉冲雷达发射机。
现代雷达发射机要想高效地将工频电能转换成符合要求的射频发射信号，就要尽可能地采用优良的微波功率器件、先进的开关转换器件、优质元器件及新材料、新工艺等综合技术，辅以最佳仿真技术进行设计，以最新的生产加工手段进行精心加工，再以科学的组装、调试程序技术进行生产，最终获得性能、体积、质量、可靠性等指标都满足要求的雷达发射机。
雷达发射技术是对雷达频率源产生的小功率射频信号进行放大或直接自激振荡产生高功率雷达发射信号的一种综合技术，它主要包括功率放大技术、电源和调制技术、控制保护和冷却技术。雷达发射机是雷达系统的重要组成部分，也是整个雷达系统中最昂贵的部分之一。发射机性能的好坏直接影响到雷达整机的性能和质量。
随着雷达技术的飞速发展，对雷达发射机也提出了各种苛刻的要求。雷达在国防、军工、国民经济各个领域被广泛应用，不同用途的雷达对发射机的要求也各不相同。
现代雷达要解决的首要问题是在恶劣环境条件下发现目标并准确地测试所发现目标的各项参数。所谓恶劣环境是指目标周围对雷达发射信号的强反射，如地物、海浪、雨和雪等产生的强反射信号都会使雷达所要探测的目标回波信号被“淹没”。显然，消除这些杂波是不能通过增加发射功率或提高接收机灵敏度来解决的。雷达系统中抑制这些杂波主要采用动目标显示（MTI）或脉冲多普勒滤波（PD）技术。MTI技术采用延迟相消的时域处理方法，如最简单的双脉冲对消。它是将接收到的回波信号延迟一个脉冲周期后与下一个脉冲周期的回波信号相减；对不动的杂波信号，相邻周期的回波信号振幅、相位不变，相减后可抵消，以使要测试的运动目标显示出来。PD技术是采用频域内的相参处理，通常是对 N 个脉冲回波进行傅里叶分析，获得回波信号的频谱，再通过多普勒滤波器把多普勒频率为零的杂波滤去，留下多普勒频率不是零的运动目标回波，并可测出目标径向速度。
PD技术与MTI技术相比，前者具有可提供目标径向速度信息、检测灵敏度高等优点，因为PD技术是对 N 个回波相参进行处理，其检测灵敏度比单个脉冲大约提高10lg N （dB）；而MTI技术平均检测灵敏度与单个脉冲情况相同。PD技术与恒虚警率（CFAR）电路和自适应检测门限相结合，可较好地解决对非零多普勒杂波（如雨雪）的滤波和抑制强的零多普勒杂波在多普勒滤波器中的旁瓣输出造成的虚警问题。但PD技术设备复杂、造价高，因此对杂波抑制要求不高，也没有要求多普勒测速的系统，可采用MTI技术。另外，PD技术要求雷达波束对目标驻留的时间比较长，为 N 个重复周期时间；而双脉冲对消MTI只要两倍重复的周期时间。这对边扫描、边跟踪的三坐标雷达及相控阵雷达来说，采用PD技术存在一定的困难。因此，20世纪80年代中期，有学者提出了用动目标数字检测（MTD）方法来抑制杂波，这是将MTI和PD处理器相级联，并同时利用CFAR和杂波图处理器，这种组合具有近似最佳杂波滤波器的性能。在MTD中由MTI技术预先抑制强的地物杂波，以缓解对多普勒滤波器组动态范围和低旁瓣的压力。从上述说明中可以看出，为了降低杂波，不管采用MTI技术还是PD技术，对发射信号都有两项基本要求：一是发射信号必须是相参的，二是发射信号脉间应是高稳定的。信号相参是指发射信号与雷达频率源的信号存在固有相位关系，发射机必须是主振放大式，对MTI体制来说是为了减小对消剩余；对PD体制来说，脉间不稳定反映在频谱上会出现寄生频率分量，产生不希望的寄生输出。高性能雷达发射机必须满足这两项指标要求。
高性能雷达对发射机的第二个要求是要能输出复杂的发射信号。早期雷达的发射信号几乎都是载频固定的矩形调制脉冲，其脉冲宽度 τ 和信号频谱宽度 B 乘积等于1（ τB =1）。雷达诸多性能与信号形式有关，表现在下列四个方面。
（1）在一定虚警概率下，雷达探测能力与信号能量成正比。信号能量与信号峰值功率和发射脉冲宽度成正比，要提高信号能量既可加大信号峰值功率，也可加宽脉冲宽度。对发射机来说，过大峰值功率会带来许多问题，同时体积、质量增加，成本提高很多；而加大脉冲宽度可充分利用发射管和发射机其他设备的潜力，所花代价要小得多，或者说，加大脉冲宽度可以在不加大信号峰值功率的情况下，保证需要的平均功率。因为利用接收反射回波原理的雷达的作用距离实际上是与平均功率有关的。
（2）雷达测距精度和测速精度也随发射信号能量的增加而提高，同时测距精度还随信号频带宽度的加大而提高，测速精度随信号脉冲宽度增加而提高。先进的目标特性测试雷达和高分辨率成像雷达要求发射信号带宽要大于10％，如L波段达200MHz，X波段为1GHz，发射脉冲宽度为100μs至数毫秒。
（3）雷达的距离分辨率和速度分辨率分别与信号的有效频带宽度和脉冲宽度成正比。对于 τB =1的矩形固定载频脉冲信号雷达，用加宽发射脉冲宽度来提高信号能量的方法与测距精度和测距分辨率的要求相矛盾；而采用 τ B ≫1的复杂发射信号能解决此矛盾，这种大时间带宽积信号为脉冲压缩信号。这样的宽脉冲发射信号，在接收机中经匹配滤波器可压缩成很窄的回波脉冲（回波脉冲宽度近似地与信号频谱宽度成反比），应用此技术的雷达为脉冲压缩雷达。
（4）雷达对某些杂波和人工干扰的对抗能力也与发射信号的形式有关。但选用何种发射信号形式只能根据雷达特定用途（含所检测目标环境状况）和所要求获得的目标信息来选择。
雷达发射机要具备发射多种复杂波形的能力，发射机射频放大器件就必须具备可宽、可窄带宽和可宽、可窄脉冲的工作能力，同时要求发射机微波功率放大器的信号失真小，否则接收机输出会产生虚假回波，使雷达性能变差。
高性能雷达要具备的另一个能力是抗干扰能力，对雷达进行干扰的方法是多种多样的，其中最难对付的是发射频谱接近于白色噪声的有源干扰。采用宽带发射机和捷变频工作方式是对付此种干扰的一种有效方法。
全固态有源相控阵雷达发射机是一种分布放大式发射机，其固态放大器与馈线、功率分配器、移相器、T/R组件等构成多辐射单元的有源天线阵列。固态发射机有利于实现雷达的多功能化。发射脉冲宽度由射频激励信号决定，它一般不需要脉冲调制器，且很容易发射各类复杂的、编码的射频信号。全固态放大器的优点是适合于宽脉冲、大工作比运用，适用于 τ B ≫1的脉冲压缩雷达系统。
现代雷达广泛地应用在国防、国民经济、航空航天、太空探测等领域，雷达发射机技术除用于雷达外，在导航、遥控、遥测、电子对抗、电离层探测、高能加速器、工业微波加热、医疗设备、仪表设备、高功率微波武器等方面都可以广泛应用。
脉冲雷达发射机的主要技术参数是根据雷达整机的要求，结合现代雷达发射机的发展水平来确定的明确指标，这些指标基本上决定了发射机的基本类型及相应的组成部分。下面就一些主要技术参数加以说明，而其他电性能指标及结构、冷却等相关指标将在相关章节中给出说明。
雷达发射机的工作频率是根据雷达所执行的任务来确定的，选择频率既要考虑大气层中各种气候条件对电波的影响（吸收、散射、衰减等因素），又要考虑测试精度、分辨率、雷达平台及环境等要求，还要考虑现有及未来可能研制出符合要求的微波功率管的水平。
一般来讲，地面对空搜索、远程警戒雷达需选用较低的工作频率，精密跟踪测量雷达需选用较高的工作频率，而大多数机载雷达受体积、质量等限制，工作频率大都选在X波段。工作频率不同，发射机类型就可能不同，早期远程警戒雷达发射机大都用真空三极管、四极管，工作频率为VHF、UHF波段；后来的磁控管、大功率速调管、行波管及正交场放大管常工作在UHF波段、L波段、S波段、C波段和X波段等波段。
20世纪60年代，微波功率晶体管技术飞速发展，固态放大器设计应用技术日趋成熟，全固态发射机也应运而生，由此开始，工作频率在S波段以下的发射机大量选用全固态发射机。
雷达发射机的瞬时带宽可定义为：发射机工作时，在不进行任何调整时的工作频率可变化的范围，其输出功率值的变化应小于1dB。此指标是针对主振放大式发射机而言的，发射机的瞬时带宽应大于所放大的信号本身频率变化的范围（即信号带宽）。
瞬时带宽的要求决定了被选用放大管的类型，一般来说窄带发射机可选用三极管、四极管、速调管和硅双极微波晶体管等器件；宽带发射机可选用行波管、前向波管、行波速调管、多注速调管及砷化镓场效应晶体管等器件。
对一些特殊用途的雷达，如成像雷达、目标特性识别雷达，其信号带宽很宽，其发射机需用超宽带发射机。
发射机的输出功率是指发射机末级放大器（或振荡器）送至馈线系统的射频功率。对于连续波雷达，发射机输出功率是连续波功率。对于脉冲雷达发射机，其输出功率以峰值功率
和平均功率
来表示。这里应指出，峰值功率
是指脉冲持续期间射频振荡的平均功率（单位时间内能量），不是射频正弦振荡的最大瞬时功率；平均功率是指脉冲重复周期内输出功率的平均值。若发射脉冲是理想矩形等周期脉冲串，脉冲宽度为
τ
，脉冲重复周期为
T
r
，则有
（1.1）
式（1.1）中， F r 为脉冲重复频率， τ / T r = τ F r = D 称为雷达工作比或占空比。
发射机输出功率决定了雷达的威力和抗干扰能力。对采用反射式工作方式的雷达，发射机的输出功率与雷达作用距离的关系为4次方根的关系，由此可见，采用提高发射机输出功率来增加雷达作用距离的方法，既增加成本，又收效甚微。
目前常用和正在研制的雷达，多数为脉冲雷达，脉冲波形既有简单等周期矩形脉冲串，也有复杂编码脉冲串。理想矩形脉冲的参数主要有脉冲幅度和脉冲宽度，而实际的发射信号一般都不是理想矩形脉冲，而是具有上升沿、下降沿的脉冲，且脉冲顶部有波动和倾斜，如图1.1所示。
图1.1中，脉冲宽度
τ
为脉冲上升沿幅度的0.5
A
处至脉冲下降沿幅度0.5
A
处之间的脉冲持续时间；脉冲前沿
τ
r
为脉冲上升沿幅度0.1
A
处至0.9
A
处之间的持续时间；脉冲后沿
τ
f
为脉冲下降沿幅度0.9
A
处至0.1
A
处之间的持续时间；顶部波动为脉冲顶部振铃波形的幅度Δ
u
与脉冲幅度
A
之比，即
，通常以百分数或dB数值表示；脉冲顶降即顶部倾斜，它为脉冲顶部倾斜幅度Δ
A
与脉冲幅度
A
之比。
图1.1 矩形脉冲波形
上述发射信号检波波形的相关参数是表示发射信号质量的基本参数。
发射信号的稳定性是指射频信号的振幅、频率（或相位）、脉冲重复频率和脉冲宽度的稳定性，任一参数的不稳定都会影响高性能雷达主要性能指标的实现。现代高性能雷达都对发射信号的稳定性提出了严格要求。
发射信号可用下式表述，即
（1.2）
式（1.2）中， A 0 为等幅高频信号振幅， ε ( t ) 为叠加于 A 0 之上的幅度变化， f c 为高频载波频率， φ 0 为信号初始相位，Δ t 0 为脉冲信号起始时间的不稳定量，Δ τ 为脉冲信号宽度的不稳定量。
那么信号瞬时频率 f 可表示为
（1.3）
式（1.3）中，
φ
(
t
) 为相位不稳定量，
为频率不稳定量。
这些不稳定量一般都很小，即
、|
φ
(
t
)|、
、
和
都远小于1。
上述不稳定量均可分为确定的不稳定量和随机的不稳定量。确定的不稳定量来自电源的纹波、脉冲调制波形的顶部波动和周围环境有规律的机械振动等因素，通常是时间的周期性函数。随机的不稳定量是任意的，如发射管的噪声，调制脉冲幅度的随机变化等都可能是原因之一，对于这些随机变化必须用统计的方法进行分析。信号的稳定度可以在时间域上来度量，也可以在频率域内用傅里叶分析法来度量。
对于信号确定的不稳定量，分析方法比较简单，因不稳定量为周期性变化，所以可用傅里叶级数展开，取其起决定性影响的基波分量的幅值作为信号稳定度的时域度量。有时，为了简便起见，可直接取信号不稳定量的幅值和频率作为稳定度的时域度量。
对于信号随机的不稳定量，要取不稳定量 x ( t )的方差来度量。方差定义为
（1.4）
式（1.4）中，〈〉表示对集合取统计平均值，这里假设 x ( t )的数学期望为0。此定义在实际中难以应用，因为它要求有连续数据和无限数据长度的测试，为此需运用采样方差来度量，其定义为
（1.5）
式（1.5）中， x n 是在时间 τ 内对 x ( t ) 进行采样测试得到的值，即
（1.6）
这里要指出的是，式（1.6）中， τ 是采样时间，不是脉冲宽度； T 为两次采样的时间间隔，不是脉冲重复周期。但在某些特殊情况下， τ 可能等于脉冲宽度， T 可能等于脉冲重复周期。 N 为进行采样测试总的次数。注意要有两个条件成立时，式（1.6）的定义才有意义：①当采样次数 N 增加时，采样方差收敛；②每 N 次测试为一组，要求取无限次测试的统计平均值。实际上第二个条件中取无限次测试的统计平均值是难以实现的，只能进行有限组测试。那么取多大的有限组值才合适呢？即当取有限组值作统计平均值时，其与真值方差之间误差有多大？这就涉及不稳定量的数学模型。对频率稳定度，此问题尤为突出。由于闪烁噪声的影响，当 N → ∞ 时，频率稳定度的采样方差不收敛。为解决此问题，美国IEEE有关小组于20世纪70年代初推荐利用双采样（ N =2）无间歇（ T = τ ）方差作为频率稳定度的时域度量，也称阿仑方差，即
（1.7）
（1.8）
（1.9）
现在阿仑方差概念已被普遍采用，但也存在不完善的问题，因此有人在探求更完善的度量方法。
对于雷达信号稳定度，人们通常关注的是短期稳定度，可以忽略那些变化缓慢的过程。因此，把阿仑方差从频率稳定度应用到其他参数稳定度的分析也是合适的，在忽略了变化非常缓慢的过程后，
不收敛的问题也就排除了。在不同场合采用
作为时域度量也是可以的。另一个问题是应取多少组测试值进行平均？业已证明，当测试组数
m
很大时，
m
组测试平均所得值与真实方差值的相对误差
δ
服从正态分布，其均值为零，当
m
＞10时，均方差近似为
（1.10）
例如，进行1000组的测试， σ ( δ )≈3 ％ ，也就是说， m 组测试的平均结果和真实方差之间的误差在±3％之内的概率是68％，误差在±10％之间的概率是99.9％。
综上所述，针对雷达信号的随机不稳定性，可以分别采用振幅、频率或相位、脉冲宽度和定时的采样方差来进行度量。
对任一平稳随机过程，可用傅里叶分析法在频率域内用它的功率谱密度（简称谱密度）来表示。根据维纳-辛钦（Wiener-Khinetchine）定理，平稳遍历性随机过程的功率谱密度与其自相关函数成傅里叶变换对关系。对随机过程，自相关函数和谱密度都是偶函数，所以傅里叶变换为余弦形式，随机过程 ξ ( t ) 的自相关函数 R ( τ ) 可定义为
（1.11）
谱密度 W ( f ) 与 R ( τ ) 的关系为
（1.12）
（1.13）
式中， W ( f ) 是单边带功率谱密度，其傅里叶频率范围从0→+∞，而没有考虑负频率分量。有些书上的 W ( f ) 定义为双边功率谱密度，其傅里叶频率变化范围从-∞→+∞。很明显，单边谱密度值比双边谱密度值大一倍。图1.2表示了两者关系。该图所示是一个只有寄生调相而无寄生调幅信号的两种谱密度表示法，其中图1.2（a）是双边谱密度，图1.2（b）是单边谱密度。因为对雷达信号进行谱密度测试时，得到的值是单边谱密度，所以这里定义 W ( f ) 也为单边谱密度。
当随机过程
ξ
(
t
) 是确定性的过程时，如
，其自相关函数具有周期性形式，即
（1.14）
图1.2 信号功率谱密度的两种表示法
此时式（1.12）是不收敛的，需要引入分配函数概念。
（1.15）
式（1.15）中， δ ( f ) 是冲激函数，此时相应谱密度为
（1.16）
从式（1.16）中可以看出，谱密度是离散分量。
f
=
f
c
这一离散分量，功率为
。一般情况下，谱密度是连续分布的，在某个频率上其功率无穷小，只有在一定的频带内才有一定的功率。
综上所述，可以把
s
(
t
) 看作一个平稳遍历性随机过程，它有谱密度
S
(
f
) 存在。若
s
(
t
) 为没有任何寄生调制的稳定信号，比如是一个理想矩形射频脉冲串周期信号，则它的谱密度为纯离散谱结构，仅在（
f
c
±
n
f
r
）（
f
r
为脉冲重复频率，
n
=0,1,2,⋯）的各个傅里叶频率上存在分量。它们相对载频
f
c
的幅度分布为
的函数，理想矩形射频脉冲串幅度谱如图1.3所示。
假如 s ( t ) 有寄生调制信号，则其谱密度就不是理想谱了。也就是说，载频主谱线周围会产生寄生输出，有时在远离主谱线的地方也会产生寄生输出。对确定性的寄生调制，反映在谱密度上为线状谱，也叫离散型寄生谱。对随机性的不稳定，则反映为分布状谱，也叫分布型寄生谱。图1.4所示为一个连续波雷达信号在载频附近处的功率谱密度分布。
图1.3 理想矩形射频脉冲串幅度谱
图1.4 一个连续波雷达信号在载频附近处的功率谱密度分布
由图1.4可见，发射信号的谱密度在傅里叶频率轴上的分布是不对称的。发射机中表示信号稳定度不能类似于接收机中定义噪声系数那样单纯地只用一个数来表示，而必须表示出其分布，指出信号在偏离载频 f m 处的谱密度分布，并进一步指明谱密度的分布是上边带，还是下边带。因为一般情况下，信号寄生调制既有调幅，又有调相（调频），因而其谱密度分布在载频两侧不对称（见图1.4）。同时，联系到雷达信号的射频频谱测试问题，以这种方式表示信号稳定度的方法还是不完善的，因为它没有指明这些附加寄生分量是由哪种不稳定性产生的，信号的振幅、频率（相位）或脉冲重复频率不稳定等都会引起射频频谱中寄生边带的产生，为了提高发射机的稳定度，找出不稳定的原因很重要。
对射频信号的某项不稳定情况来说，它们对于信号频谱的影响相当于把某项不稳定量的基带频谱移动到载频的两侧，形成载频两侧寄生的对称分布的频谱。例如，前面图1.2所示的是仅有寄生调相的信号，它的一对离散性边频为周期性寄生调相所造成，而分布的上、下边带为随机性寄生调相产生的，且每个单项不稳定产生的频谱分布是对称的，因此在度量信号稳定度时只要取一个边带的值就可以了。也就是说，对确定性的不稳定，信号的频域稳定度可用该离散谱的一个边带的功率与载频功率之比来表示（以分贝计）。对于随机性的不稳定则以该分布性谱的每单位频带上的单边带功率与载频功率之比来度量，即以dB/Hz计。此值与偏离载频( f m ) 的大小有关，可用 δ ( f m ) 来表示，通常把该值称作信号的频谱纯度；而在表述频率合成器输出信号质量时称为单边带相位噪声。可以把这个概念应用到其他表示信号不稳定度的度量方法中去。
早期的一般频谱分析仪，它的动态范围和分辨率不能满足精确测试单位频带相位噪声的要求，随着技术的进步，一些高质量的频谱分析仪可以较精确地测试单位频带相位噪声值，这些仪表的分辨率带宽和视频带宽可达10Hz、3Hz或1Hz。如果仪表带宽达不到1Hz，如为Δ B (Hz)，那么所测得的分贝数与 δ ( f m ) 的关系可近似为
（1.17）
现代雷达对信号的频谱纯度提出了严格要求，如对脉冲多普勒雷达的典型要求须优于-80dB。为了满足信号频谱纯度要求，对发射机必须进行有针对性的精心设计。
发射机全机效率一般定义为发射机输出高频功率与交流供电（市电）或发电机的输入功率（应包括冷却用电）之比。连续波雷达发射机效率较高，脉冲雷达发射机效率较低，尤其是高峰值功率、低工作比的脉冲发射机；速调管、行波管发射机效率相对较低；磁控管、前向波放大管发射机效率相对较高；分布式全固态发射机效率比较高。