微波固態(tài)發(fā)射機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究

王波　王朋博　晁衛(wèi)東

摘要：固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)由上部放大設(shè)備、尾端功率放大設(shè)備和配電設(shè)備組成，即控制和保護(hù)設(shè)備、冷卻器、合成器和電源燈。固態(tài)發(fā)射機(jī)使用壽命長(zhǎng)，操作比價(jià)格更靈活。它可以降低工作壓力，并在發(fā)生故障時(shí)軟化。因此，近年來(lái)，固態(tài)發(fā)射機(jī)引起了許多科學(xué)家的關(guān)注。介紹了固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)應(yīng)用中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：固態(tài)雷達(dá);發(fā)射器;關(guān)機(jī)技術(shù);研究分析

在固態(tài)發(fā)射設(shè)備中，功率放大設(shè)備是核心設(shè)備。對(duì)于大型固態(tài)發(fā)射機(jī)，功率結(jié)構(gòu)的數(shù)量不到幾十或幾百個(gè)。器件的性能直接影響固態(tài)發(fā)射機(jī)的工作效果。由于該裝置的功率放大器受到體積、重量等因素的限制，其輸出功率受到一定的限制。在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)采用綜合電源技術(shù)，以滿足高性能的要求。

一、固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)概述

目前，最常見(jiàn)的固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)主要分為兩類(lèi)：集中式合成固態(tài)發(fā)射機(jī)和分布式有源合成相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)。不同的結(jié)構(gòu)有不同的特點(diǎn)，相應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境和良好的操作也不同。必須根據(jù)實(shí)際情況和需求選擇合適的設(shè)備。

1.固態(tài)變送器的集中合成。集中合成固態(tài)發(fā)射機(jī)的主要部件是功率放大模塊。微波合成技術(shù)可以在性能上實(shí)現(xiàn)和組合，從而有效地滿足系統(tǒng)的有限要求。與傳統(tǒng)的真空微波管發(fā)射機(jī)相比，集中合成合成固態(tài)發(fā)射機(jī)無(wú)需陰極加熱即可啟動(dòng)，器件壽命長(zhǎng)，無(wú)陰極加熱功耗。電源模塊的參數(shù)小于電壓參數(shù)（控制在50V以下），無(wú)需配置大功率高壓電源或保護(hù)X射線，大大提高了應(yīng)用舒適性。同時(shí)，集中合成固態(tài)發(fā)射機(jī)的應(yīng)用模塊為C類(lèi)放大器，處理過(guò)程可由高壓脈沖調(diào)制器完成?？偟碾娏鲙捒梢允?0～～50%。此外，在雷達(dá)輸入或固態(tài)發(fā)射機(jī)集中合成的信號(hào)處理過(guò)程中，還可以使用調(diào)諧脈沖壓縮濾波器來(lái)提高檢測(cè)效率和距離分辨率。

2.分布式空間集成有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)。分布式空間集成有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)主要由固態(tài)功率放大、環(huán)行、限制、低噪聲放大器等基本組件組成，可與邏輯控制器和內(nèi)部監(jiān)控電路組件結(jié)合，形成綜合應(yīng)用模式。一方面，有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)的發(fā)射機(jī)和天線結(jié)構(gòu)之間的界限不明顯。因此，T/R末端相應(yīng)的輸出功率可以直接處理和控制天線輻射單元。同時(shí)，整體結(jié)構(gòu)緊湊，避免了饋線引入帶來(lái)的損耗，為優(yōu)化傳動(dòng)性能提供了保證。另一方面，有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)本身可以完全模塊化在應(yīng)用過(guò)程中，T/R模塊和放大器功率模塊能夠更好地支持相關(guān)工作，保持良好的應(yīng)用環(huán)境。同時(shí)，發(fā)射機(jī)本身可以實(shí)現(xiàn)故障指示和運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，確保在不影響所有設(shè)備運(yùn)行效率的情況下隔離更換單元故障間隔和快速排除故障。此外，有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)本身具有干擾衰減的特點(diǎn)，設(shè)備具有良好的工作可用性。

二、幾項(xiàng)關(guān)鍵的固態(tài)型雷達(dá)發(fā)射技術(shù)

1.微波功率放大模塊的規(guī)劃及其抗組匹配。在功率放大器件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先考慮晶體管的反向匹配，然后將組的反向匹配與網(wǎng)絡(luò)性能相結(jié)合。微波功率晶體管具有低輸入輸出阻抗和自身點(diǎn)能電阻的能力。一般來(lái)說(shuō)，功率加法器傳輸線的組電阻為50Ω。對(duì)于大多數(shù)發(fā)射機(jī)，大多數(shù)功率放大器在C級(jí)工作，無(wú)需調(diào)節(jié)裝置的幫助。當(dāng)高頻信號(hào)到達(dá)功率晶體管放大裝置的輸入端并超過(guò)發(fā)射器和基極之間的偏置電壓時(shí)，很容易使處于正電流狀態(tài)的晶體管閥或臂具有低電阻，從而使放大裝置能夠正常工作。

2.微波計(jì)算機(jī)的模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前，所設(shè)計(jì)功率放大器的相應(yīng)電路采用國(guó)內(nèi)性能最高的CAD軟件，即ANSOFT諧波電路仿真軟件。在了解晶體管比阻抗數(shù)據(jù)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，提出了拓?fù)湟恢滦越Y(jié)構(gòu)的初始值數(shù)據(jù)，并選擇了最佳的操作方法。監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行培訓(xùn)因此，有必要及時(shí)停止文件，準(zhǔn)確地改進(jìn)文件配置，確保文件優(yōu)化的最佳結(jié)果。ANSOFT的模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)如下：

（1）創(chuàng)建文件并更改示意圖。建立了電路的頻率控制模型，并對(duì)頻率點(diǎn)和輸入頻率進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，如工作頻率點(diǎn)為1.2或1.4GHz，步進(jìn)頻率為50MHz。負(fù)載電路模塊中相關(guān)晶體管阻抗數(shù)據(jù)的輸出、輸入和輸入端口（如圖1所示）。結(jié)合具體情況或參考電路模型，得到了微波功率晶體管的PH1214-110M模型。放大設(shè)備可以允許更大的尺寸，并且可以相應(yīng)地選擇一些廉價(jià)的電路介質(zhì)材料。相反，必須選擇高含量的電路介質(zhì)材料。（2）優(yōu)化模擬技術(shù)，并詳細(xì)觀察優(yōu)化結(jié)果。實(shí)際的優(yōu)化控制優(yōu)化了電路。如果電路元件的值接近或已達(dá)到極值，則必須適當(dāng)調(diào)整電路元件的數(shù)據(jù)限制。通過(guò)手動(dòng)調(diào)整，可以觀察電路參數(shù)值是否發(fā)生變化，有效改善電路參數(shù)結(jié)果。通過(guò)不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，可以獲得最佳的優(yōu)化結(jié)果。

3.微波功率合成和分配裝置的應(yīng)用和選擇。根據(jù)固態(tài)發(fā)射機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，其輸入功率分配給放大裝置，放大裝置的輸出功率由合成器疊加。功率合成器是合成各電路功率放大器輸出功率的關(guān)鍵微波結(jié)構(gòu)。它應(yīng)該具有高性能和低損耗的能力。同時(shí)，輸入和輸出波形必須達(dá)到良好的效果。由于配電裝置的負(fù)載能力較低，通常將其編程為隔離裝置;由于結(jié)成功率和設(shè)備承載能力高，通常設(shè)計(jì)為非絕緣設(shè)備，因此很難規(guī)劃絕緣設(shè)備。該集成配電裝置具有低損耗和高功率電阻。

概括地說(shuō)，固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題需要深入分析和研究。在新形勢(shì)下，我國(guó)越來(lái)越重視技術(shù)發(fā)展。在幾所國(guó)家研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)研究固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)時(shí)，我們投入了大量財(cái)力、物力和人力支持，以便在實(shí)際研究中取得成果。隨著固態(tài)發(fā)射機(jī)設(shè)備的發(fā)展，得到了穩(wěn)定的發(fā)展空間。在理論和實(shí)踐上，我們將取得更好的結(jié)果。

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