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[摘 要]介绍了利用主振放大式雷达发射机来完成多普勒雷达微波发射单元的设计。着重阐述了在多普勒雷达系统中为了满足多功能的要求，并能适应不同的目标环境，采用主振放大式发射机能够得到很高的频率稳定度，并能根据不同情况而自动灵活地选择发射波形。
[关键词]多普勒雷达；主振放大；发射机
中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0160-01
0引言
雷达是利用物體反射电磁波的特性来发现目标并确定目标的距离、方位、高度和速度等参数的。因此，雷达工作时要求发射一种特定的大功率无线电信号。发射机在雷达中就是起这一作用的，也就是说它是为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。雷达的发射机可分为单级振荡式和主振放大式两类。单级振荡式发射机比较简单，它所提供的大功率射频信号是直接由一级大功率振荡器产生的，并受脉冲调制器的控制，因此振荡器输出的是受到调制的大功率射频信号。因为炮瞄雷达在实际应用中其频率稳定度要求很高，用单级振荡式发射机很难完成，所以本文采用了主振放大式雷达发射机的方式。
1主振放大式发射机的特性
1.1具有很高的频率稳定度
在多普勒雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下，必须采用主振放大式发射机。因为在单级振荡式发射机中，信号的载频直接由大功率振荡器决定。由于振荡器的预热漂移、温度漂移、负载变化引起的频率拖曳效应、电子频移、调诣游移以及校准误差等原因，难于达到高的频率精度和稳定度。在主振式放大发射机中，载频的精度和稳定度由低电平级决定，较易采取各种稳频措施，所以能够得到很高的频率稳定度。
1.2发射相位相参信号
在主振放大式发射机中，主控振荡器提供的是连续波信号，射频脉冲的形成是通过脉冲调制器控制射频功率放大器来达到的。因此相继射频脉冲之间就具有固定的相位关系。只要主控振荡器有良好的频率稳定度，射频放大器有足够的相位稳定度，发射信号就可以具有良好的相位相参性。
1.3能产Th复杂波形
对于主振放大式发射机，各种复杂调制可以在低电平的波形发生器中形成，而后接的大功率放大级只要有足够的增益和带宽即可。现代多普勒雷达系统为了满足多功能要求并能适应不同的目标环境，往往一个系统要求采用多种信号形式，并能根据不同情况而自动灵活地选择发射波形。
2倍频电路
固体微波源的振荡频率作为基准频率，经过倍频器使其频率升高3倍，此时的频率变为360MHz，但360MHz的频率仍然是一个中频，其经过滤波、鉴相和环路放大器放大之后进入介质压控振荡器，产生f=14140GHz的微波，作为本振相参振荡电压送至接收机进行逆序下变频混频，同时该路信号引出支路fc=14140GHz，经由隔离器被引到混频器1与另一路fc=14146GHz信号进行逆序下变频混频，输出fc=60MHz的中频信号，作为数字信号处理部分的基准信号。
3基准频率振荡器
为了保证发射信号频率f0、稳定的本振信号频率fL、相参振荡信号频率fc和定时器的触发脉冲fq之间的相位相参性，把基准频率振荡器输出的基准信号频率用倍频、分频及PLL频率合成来产生四种不同频率的信号。固体微波源（主控振荡器）采用高稳定度石英晶体振荡器，其频率稳定度可以达到$f/f=？5@10-10以上（在-25～+55e时），其作为基准频率振荡器。
4分频器
分频器的作用是把石英晶体振荡器产生的基准频率进行符合系统整体参数的分频，其决定着定时器的触发脉冲（重复频率fL=F/n）和调制波的频率之间的相位相参性。同步正弦分频器（牵引分频器），其本身是一个自激振荡器，但其振荡频率在一定频带内，并不取决于振荡系统的回路元件，而是取决于外加参考电压的频率，准确地等于外加参考电压频率的某一分数。
5混频器
在本振电压的作用下，FET的伏安特性是由非线性时变电导实现的。如将FET偏置在刚好导通状态，则由于本振大信号的作用就使管子工作在饱和区，这样可以保证漏极对本振基波和谐波具有最小的接地阻抗而相当于短路，因此，即使漏极电流出现峰值也不会引起漏源电压变化。从而使加到栅-漏电容上的本振电压很小，保证了混频器工作的稳定性。在这种情况下，漏电流和混频电导都是半个正弦波脉冲。这种非线性的时变电导与输入微波信号的作用结果，必然产生本振和回波信号的差频分量，然后由输出滤波器选出。
6调制电路
脉冲调制器的任务就是要给发射机的射频各级提供合适的视频调制脉冲。本设计采用的是矩形的调制脉冲波形。矩形调制波的频率对应着整机的最大距离范围是100～2500m，调制信号频率fq<10kHz=5kHz，脉冲宽度为1Ls，数学表达式为f（t）=A，当-S/2S/2。调制后的高频等幅波经匹配网络和功放后经环流器到达天线，从天线定向辐射到空间。调制矩形波其实只是起到一个/闸门0信号的作用，控制发射机功率放大器的发射输出。
7结语
本文根据实际需要完成了采用频率合成技术的多普勒雷达微波发射单元方案设计，满足了现代多普勒雷达系统的多功能要求并能适应不同的目标环境。控制电路简单有效，工作稳定，设备成本低，具有一定的实用价值。
参考文献
[1]张军.脉冲多普勒雷达对运动目标回波信号的检测[J].国防科技大学学报，2001（5）：54-58.
[2]闫军.多普勒雷达杂波背景下的一种目标分离方法[J].武汉大学学报，2001（2）：25-29.
[3]周琳，杨绍全.脉冲多普勒雷达的相干性识别方法[J].航天电子对抗，2002（4）：28-32.
作者简介
张劲栓（1981.5-）安徽巢湖人，助理工程师，主要从事雷达发射系统设计研究。
[关键词]多普勒雷达；主振放大；发射机
中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0160-01
0引言
雷达是利用物體反射电磁波的特性来发现目标并确定目标的距离、方位、高度和速度等参数的。因此，雷达工作时要求发射一种特定的大功率无线电信号。发射机在雷达中就是起这一作用的，也就是说它是为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。雷达的发射机可分为单级振荡式和主振放大式两类。单级振荡式发射机比较简单，它所提供的大功率射频信号是直接由一级大功率振荡器产生的，并受脉冲调制器的控制，因此振荡器输出的是受到调制的大功率射频信号。因为炮瞄雷达在实际应用中其频率稳定度要求很高，用单级振荡式发射机很难完成，所以本文采用了主振放大式雷达发射机的方式。
1主振放大式发射机的特性
1.1具有很高的频率稳定度
在多普勒雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下，必须采用主振放大式发射机。因为在单级振荡式发射机中，信号的载频直接由大功率振荡器决定。由于振荡器的预热漂移、温度漂移、负载变化引起的频率拖曳效应、电子频移、调诣游移以及校准误差等原因，难于达到高的频率精度和稳定度。在主振式放大发射机中，载频的精度和稳定度由低电平级决定，较易采取各种稳频措施，所以能够得到很高的频率稳定度。
1.2发射相位相参信号
在主振放大式发射机中，主控振荡器提供的是连续波信号，射频脉冲的形成是通过脉冲调制器控制射频功率放大器来达到的。因此相继射频脉冲之间就具有固定的相位关系。只要主控振荡器有良好的频率稳定度，射频放大器有足够的相位稳定度，发射信号就可以具有良好的相位相参性。
1.3能产Th复杂波形
对于主振放大式发射机，各种复杂调制可以在低电平的波形发生器中形成，而后接的大功率放大级只要有足够的增益和带宽即可。现代多普勒雷达系统为了满足多功能要求并能适应不同的目标环境，往往一个系统要求采用多种信号形式，并能根据不同情况而自动灵活地选择发射波形。
2倍频电路
固体微波源的振荡频率作为基准频率，经过倍频器使其频率升高3倍，此时的频率变为360MHz，但360MHz的频率仍然是一个中频，其经过滤波、鉴相和环路放大器放大之后进入介质压控振荡器，产生f=14140GHz的微波，作为本振相参振荡电压送至接收机进行逆序下变频混频，同时该路信号引出支路fc=14140GHz，经由隔离器被引到混频器1与另一路fc=14146GHz信号进行逆序下变频混频，输出fc=60MHz的中频信号，作为数字信号处理部分的基准信号。
3基准频率振荡器
为了保证发射信号频率f0、稳定的本振信号频率fL、相参振荡信号频率fc和定时器的触发脉冲fq之间的相位相参性，把基准频率振荡器输出的基准信号频率用倍频、分频及PLL频率合成来产生四种不同频率的信号。固体微波源（主控振荡器）采用高稳定度石英晶体振荡器，其频率稳定度可以达到$f/f=？5@10-10以上（在-25～+55e时），其作为基准频率振荡器。
4分频器
分频器的作用是把石英晶体振荡器产生的基准频率进行符合系统整体参数的分频，其决定着定时器的触发脉冲（重复频率fL=F/n）和调制波的频率之间的相位相参性。同步正弦分频器（牵引分频器），其本身是一个自激振荡器，但其振荡频率在一定频带内，并不取决于振荡系统的回路元件，而是取决于外加参考电压的频率，准确地等于外加参考电压频率的某一分数。
5混频器
在本振电压的作用下，FET的伏安特性是由非线性时变电导实现的。如将FET偏置在刚好导通状态，则由于本振大信号的作用就使管子工作在饱和区，这样可以保证漏极对本振基波和谐波具有最小的接地阻抗而相当于短路，因此，即使漏极电流出现峰值也不会引起漏源电压变化。从而使加到栅-漏电容上的本振电压很小，保证了混频器工作的稳定性。在这种情况下，漏电流和混频电导都是半个正弦波脉冲。这种非线性的时变电导与输入微波信号的作用结果，必然产生本振和回波信号的差频分量，然后由输出滤波器选出。
6调制电路
脉冲调制器的任务就是要给发射机的射频各级提供合适的视频调制脉冲。本设计采用的是矩形的调制脉冲波形。矩形调制波的频率对应着整机的最大距离范围是100～2500m，调制信号频率fq<10kHz=5kHz，脉冲宽度为1Ls，数学表达式为f（t）=A，当-S/2
7结语
本文根据实际需要完成了采用频率合成技术的多普勒雷达微波发射单元方案设计，满足了现代多普勒雷达系统的多功能要求并能适应不同的目标环境。控制电路简单有效，工作稳定，设备成本低，具有一定的实用价值。
参考文献
[1]张军.脉冲多普勒雷达对运动目标回波信号的检测[J].国防科技大学学报，2001（5）：54-58.
[2]闫军.多普勒雷达杂波背景下的一种目标分离方法[J].武汉大学学报，2001（2）：25-29.
[3]周琳，杨绍全.脉冲多普勒雷达的相干性识别方法[J].航天电子对抗，2002（4）：28-32.
作者简介
张劲栓（1981.5-）安徽巢湖人，助理工程师，主要从事雷达发射系统设计研究。