波导与天线课件

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1、第二章 船用雷达设备磁控管磁控管调制器调制器予调制器予调制器触发脉冲产触发脉冲产生器生器 门开关门开关特特高压高压至接收机至接收机特高压特高压电源电源收发收发开关开关至接收机至接收机至显示器至显示器 门开关发射开关延时开关脉冲调制器脉冲调制器雷达发射机雷达发射机来自电源来自电源发射机发射机至天线至天线低压低压电源电源触发脉冲触发脉冲产生器产生器予调制器予调制器磁控管磁控管调制器调制器一、组成部分及作用一、组成部分及作用第三节第三节 雷达发射机雷达发射机（Transmitter）组成：脉冲调制器（预调制器、调制器）组成：脉冲调制器（预调制器、调制器） 磁控管振荡器磁控管振荡器 电源（低压、高压）

2、电源（低压、高压）二、发射机技术指标二、发射机技术指标S 波段：波段：10 cm; f=2 9003 100 MHz 如：如：3 050 MHzX波段波段 : 3 cm; f=9 0009 500 MHz 如：如：9 375 MHz2.脉冲宽度（脉冲宽度（）：）：发射脉冲的持续时间。发射脉冲的持续时间。Rmax 距离分辨率距离分辨率 海浪海浪/雨雪雨雪 杂波杂波 盲区盲区 3.脉冲重复频率（脉冲重复频率（F）：）：每秒钟发射的脉冲数每秒钟发射的脉冲数 500 4 000 Hz 1.工作频率（波长）工作频率（波长） ：超高频（正弦波）的频率范围：超高频（正弦波）的频率范围 天天气气好好: X b

3、and; 天天气气坏坏(雨雨/雪雪) : S band一般一般= 0.041.2s随随量程改变：近量程，窄脉冲；远量程，宽脉冲量程改变：近量程，窄脉冲；远量程，宽脉冲随随量程改变：近量程，高量程改变：近量程，高F；远量程，低远量程，低F周期周期T （=1/F） 根据量程需要选择时间基准根据量程需要选择时间基准即即船用雷达船用雷达 磁控管工作频率磁控管工作频率Tpptm = = 4.发射功率：指峰值功率，一般发射功率：指峰值功率，一般375 kW p 故障故障 R max 天线旁瓣干扰天线旁瓣干扰 tt: 前沿上升时前沿上升时间间 0.10.2 tf: 后沿下降时间后沿下降时间 0.20.4u:

4、 顶部波动值顶部波动值 25%tu10.90.10trtfu脉冲波形脉冲波形3）二者关系）二者关系1）峰值功率）峰值功率 pt: 在脉冲持续时间内的平均功率在脉冲持续时间内的平均功率2）平均功率）平均功率 Pm: 一个脉冲重复周期内输出功率的平均值一个脉冲重复周期内输出功率的平均值5.脉冲波形：发射脉冲的包络脉冲波形：发射脉冲的包络理想脉冲理想脉冲: 矩形矩形实际波形实际波形:波形：波形：1）越接近矩形，能量越大，）越接近矩形，能量越大， 作用距离越远作用距离越远2）前沿越陡，测距精度越高）前沿越陡，测距精度越高3）后沿越陡，距离分辨力）后沿越陡，距离分辨力 越高越高4）顶部越平坦，发射功率和

5、）顶部越平坦，发射功率和 频率越稳定频率越稳定杂波杂波 阴极阴极作用空间作用空间谐振腔谐振腔阳极阳极磁控管结构磁控管结构输出环输出环三、磁三、磁控管控管振荡器振荡器第三节 雷达发射机（Transmitter）1.作用：产生大功率超高频微波振荡（正弦波）作用：产生大功率超高频微波振荡（正弦波）2.组成：阴极和灯丝、阳极、输出耦合系统、磁铁组成：阴极和灯丝、阳极、输出耦合系统、磁铁3.工作条件：工作条件：1）灯丝加）灯丝加6.3 V交流电压，加热阴极使其发射电子交流电压，加热阴极使其发射电子2）阳阴极间加高压电场：阳极接地，阴极加万伏高压）阳阴极间加高压电场：阳极接地，阴极加万伏高压3）必须加永久

6、恒定强磁场）必须加永久恒定强磁场4）输出负载阻抗匹配，保证功率和频率稳定）输出负载阻抗匹配，保证功率和频率稳定4.磁控管的检查：磁控管的检查：万用表欧姆档测灯丝阻值：其阻值接近于万用表欧姆档测灯丝阻值：其阻值接近于0（几个欧姆）正常（几个欧姆）正常兆欧表检查阳阴极之间绝缘电阻：其值应大于兆欧表检查阳阴极之间绝缘电阻：其值应大于200 200 5.使用注意事项使用注意事项1）阴极充分预热）阴极充分预热35分钟，暂时不用只关高压分钟，暂时不用只关高压2）保护磁性，严禁敲打，铁磁物相距大于）保护磁性，严禁敲打，铁磁物相距大于10 cm3）防高压触电，防电磁辐射，带电检查需两人在场）防高压触电，防电磁

7、辐射，带电检查需两人在场4）波导天线连接要良好且水密防变形，禁拆波导开高压）波导天线连接要良好且水密防变形，禁拆波导开高压5）新管或长期不用（大于）新管或长期不用（大于6个月个月 ）的使用前应进行老练，）的使用前应进行老练， 防管内打火防管内打火老练方法：老练方法：1.只加灯丝电压工作半小时以上只加灯丝电压工作半小时以上2.加较低的高压工作一段时间（时间视具体情况定）加较低的高压工作一段时间（时间视具体情况定）3.如无打火现象，逐渐加高压到正常值如无打火现象，逐渐加高压到正常值四、电源四、电源第三节 雷达发射机（Transmitter）1.组成：低压、高压两部分组成：低压、高压两部分2.高压控

8、制：高压控制：1）雷达开关：雷达开关：开机开机2）门开关：门开关：保护人身安全保护人身安全3）3分钟自动延时触点开关：分钟自动延时触点开关：保护磁控管保护磁控管五、工作波形五、工作波形通过收发箱内的表头或显示器上的磁控管电流指示判断通过收发箱内的表头或显示器上的磁控管电流指示判断 有有正常；无正常；无不正常不正常六、正常工作标志六、正常工作标志第三节 雷达发射机（Transmitter）七、性能检测七、性能检测1.磁控管工作是否正常磁控管工作是否正常2.性能监视器性能监视器1）查磁控管电流：）查磁控管电流：等于说明书规定值等于说明书规定值正常正常等于零等于零不发射不发射大于或小于规定值大于或小

9、于规定值管子衰老或高压太高或太低管子衰老或高压太高或太低电表指针抖动电表指针抖动管内打火管内打火2）查输出有无：）查输出有无：拆开收发机波导接头，氖灯置于口端约拆开收发机波导接头，氖灯置于口端约1015 cm氖灯闪亮表明正常氖灯闪亮表明正常第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统一、微波传输线一、微波传输线1）要求：损耗小，防止辐射、干扰、失真要求：损耗小，防止辐射、干扰、失真2）种类：波导、同轴电缆种类：波导、同轴电缆1.同轴电缆：同轴电缆： 用于用于10 cm雷达雷达 由内外两层导体构成，严格同轴由内外两层导体构成，严格同轴 2.波导：波导：用于用于3 cm雷达雷达由

10、矩形空心管构成由矩形空心管构成 由铜拉制成由铜拉制成 波导元件波导元件第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统(e) Pliable(d) Elbow(c) Narrow sidebend(a)Waveguide section(b) Broad side bend(f) Chock jointWater proof seal slot / /4 / /4Chock joint slotFix screw / /4Chock jointPlane surface joint / /4Chock joint slot(g) Rotating jointShort pisto

11、nProbeNarrow sideChock jointBroadside均匀波导：均匀波导：不均匀波导：不均匀波导：直、扭、弯、软波导直、扭、弯、软波导谐振腔、带销钉的波导、谐振腔、带销钉的波导、分支、开缝波导等分支、开缝波导等波导接头：扼流接头波导接头：扼流接头波导旋转接头：耦合环波导旋转接头：耦合环探针探针 不能随便拆卸调整不能随便拆卸调整 第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统二、天线系统二、天线系统1.组成部分及作用组成部分及作用天线与扫描系统天线与扫描系统船首标志开关船首标志开关方位发送器方位发送器马达马达 船电船电扼流圈扼流圈至收发机至收发机到方位接收器到

12、方位接收器至船首标志电路至船首标志电路旋转接头旋转接头辐射窗辐射窗交流电源输入交流电源输入隙缝波导防护罩隙缝波导防护罩安全安全开关开关性能监视器性能监视器（回波箱）（回波箱）波导馈线波导馈线发射性能监视器发射性能监视器船首位置船首位置 由天线微型触点开关和显示器内由天线微型触点开关和显示器内信号产生器信号产生器：的船首标志形成电路组成。的船首标志形成电路组成。方位同步发送机：方位扫描系统方位同步发送机：方位扫描系统把把天线的角位置变成电信号送显示器的同步接收机，天线的角位置变成电信号送显示器的同步接收机，使扫描线与天线同步转动使扫描线与天线同步转动第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输

13、线及雷达天线系统1）底座：）底座：驱动马达：驱动天线匀速转动，在相对风速驱动马达：驱动天线匀速转动，在相对风速100 kn下应正常下应正常船电供电，设安全开关保护检修人员安全船电供电，设安全开关保护检修人员安全传动装置：减速齿轮，定期加注或更换防冻润滑油传动装置：减速齿轮，定期加注或更换防冻润滑油2）天线：）天线：隙缝波导天线隙缝波导天线定向收发共用天线，水平极化定向收发共用天线，水平极化 (a) SWG structure(b) Antenna structureSlotsHornFilterFig. SWG antenna structure(c) Antenna appearanceAn

14、tenna maskRadiation windowSlotted waveguide主波束倾斜角主波束倾斜角: 辐辐射射主主波波束束与与辐辐射射窗窗口口倾倾斜斜的的角角度度。由由于于天天线线加加工工与与其其微微波波辐辐射射特特性性的的原原因因，天天线线主主波波束束与与天天线线法法线线方方向向偏偏离离了了35而而产产生生的的倾倾斜斜角角度度。此此角角度度与与雷雷达达发发射射频频率率有有关关。更更换换磁磁控控管管时时，可可产产生测方位误差。生测方位误差。第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统三、天线三、天线主要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标1.方向性图方向性

15、图天线辐射波的功率（或场强）与方向的关系天线辐射波的功率（或场强）与方向的关系主瓣主瓣(主波束主波束)L旁瓣旁瓣1H HABBCCR0.5水平方向性图水平方向性图2.波束宽度（波束宽度（半功率点宽度半功率点宽度）1）水平波束宽度）水平波束宽度 H（ ）：）： 1 左右左右决定方位分辨力和精度决定方位分辨力和精度 H 70 /L2）垂直波束宽度）垂直波束宽度 V（ ）：）： 20 左左右右船摇时不至于丢失目标及减小盲区不宜船摇时不至于丢失目标及减小盲区不宜太小；保持波束一定辐射强度不宜太大太小；保持波束一定辐射强度不宜太大 V 70 /H第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线

16、系统全方位点天线全方位点天线定向点天线定向点天线点状天线：全方位辐射点状天线：全方位辐射定向天线：固定方向辐射定向天线：固定方向辐射4.天线增益天线增益GA ：天线的聚束能力：天线的聚束能力3.旁瓣旁瓣几个对称主瓣分布的辐射能量小的波瓣影响：浪费能量、产生旁瓣假回波影响：浪费能量、产生旁瓣假回波旁瓣电平：旁瓣相对于主瓣的大小旁瓣电平：旁瓣相对于主瓣的大小 用分贝表示用分贝表示 越小越好越小越好主瓣轴向两侧主瓣轴向两侧10 内，应小于内，应小于 26 dB（1/400） 10 外，应小于外，应小于 30 dB（1/1000）HBWVBW雷达波束雷达波束收发开关和雷达接收机的组成框图收发开关和雷达接收机的组成框图微波集成电路微波集成电路主中频放大器主中频放大器 视频部分视频部分前置中放前置中放双功器双功器 变频器变频器 自天线自天线微波微波集成集成电路电路视频视频放大放大增益增益 & STC至显示器至显示器接收机组成框图接收机组成框图触发脉冲触发脉冲中频中频放大放大检波器检波器双功器双功器 混频混频器器本振本振第二章第二章 船用雷达设备船用雷达设备第五节第五节 收发开关收发开关1.气体放电