(十)MIT公开课雷达系统导论之发射机与接收机

发布时间 2023-08-15 08:37:00作者: SymPny

0 写在前面

真正的生活品质,是回到自我,清楚衡量自己的能力与条件,在这有限的条件下追求最好的事物与生活。——林清玄

1 内容介绍

雷达发射与接收可以分为两个子系统:高功率发射系统和低功率波形产生与接收系统。

雷达发射机/接收机的设计直接三个参数:发射机平均功率;系统热温度;系统损耗。

2 发射机总览

功率放大过程:放大发生在多个阶段:驱动器放大器;高功率放大器。功率放大器的要求:低噪声;输入信号的最小失真。

生成高功率方法:通过并联组合多个放大器可以获得更高的发射功率:效率较低(由于组合器损耗);复杂性增加。

高功率放大器类型:真空管放大器和固态放大器。

平均功率输出与频率管放大器与固态放大器:

功率放大器实例:管状放大器:速调管和行波管。固态放大器:固态功率晶体管。

MIT/LL Millstone Hill Radar Klystron Tubes (Vacuum Devices):•最初设计于20世纪60年代初。

高功率速调管有多大?米尔斯通山雷达发射机室:

行波管的照片:另一种类型的管放大器。

固态发射机雷达监视技术实验雷达(RSTER)示例

固态有源相控阵雷达PAVE PAWS:第一台全固态有源孔径电子操纵相控阵雷达;超高频频段;1792个有源收发器T/R模块,每个模块的峰值功率为340 W。

双工器:雷达发射机/接收机时序。灵敏的雷达接收器必须与强大的雷达发射器隔离;传输功率通常为10 kW–1 MW;接收器信号功率为10μW–1 mW。双工器开关提供的隔离。

双工器作用:发射时:将天线低损耗连接到发射机;在传输间隔期间保护接收器。接收时:将天线低损耗连接到接收机,发射机此时处于关闭;限制器/开关用于对强干扰进行额外保护。

3 波形产生器与接收器

波形发生器和接收器:放大、滤波和频率转换。

频率转化概念:上变频器将波形频率转换为更高的频率,因为较低频率下的波形生成成本较低;下变频器将接收频率转换为较低的频率,因为较低频率下A/D转换器的动态范围较高。

波形发生器和接收器的简化系统框图:此示例仅显示单个阶段的转换;一般情况下,采用多阶段变频的设计;还使用了多级放大和滤波。

4 雷达发射机与接收机架构

Dish Radars:采用常规雷达发射机/接收机设计。

雷达天线架构比较

主动相控阵雷达:分配给阵列上每个模块的发送/接收功能。

大型相控阵

数字阵列雷达结构数字接收:每个主动模拟T/R模块后面都有一个A/D,用于即刻数字化;通过数字波束形成器以数字方式形成多个接收波束。

数字阵列数字接收示例

数字阵列雷达体系结构之数字发射与接收:波形生成和接收器数字化都在每个T/R模块内执行;在传输和接收方面具有完全的灵活性。

5 总结讨论

6 下一步计划

至此,MIT 公开课《Introduction to Radar Systems》十节内容已经介绍完毕。这一课程为雷达的基础入门篇,后面将继续介绍《Radar Systems Engineering》,敬请期待。

7 参考文献

[1] 百度翻译

[2] MIT 公开课:Introduction to Radar Systems。