(十)MIT公开课雷达系统导论之发射机与接收机

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。