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雷達饋線系統

作者:匯感百科  閱讀:次  類別:中國百科

    在雷達天線、發射機和接收機之間由傳輸線段和饋線元件組成的無源射頻系統。在相控陣雷達中,發射系統的部分功率放大器和接收系統的部分低噪聲放大器也介于饋線系統之間。圖1、圖2、圖3是幾種雷達的饋線系統簡圖。

    

圖1

    

圖2

    

圖3

    功能和組成  饋線系統的功能是傳輸、控制和分配射頻電磁信號。發射機產生的強大射頻電磁信號通過饋線系統傳輸至天線;天線收到的微弱射頻電磁信號通過饋線系統傳輸至接收機。根據射頻頻率的高低和所傳輸功率的大小等,饋線系統選用矩形波導、同軸線或平行雙線等不同的傳輸線。有時局部采用圓波導、對稱帶線或微帶線(見微帶線和類微帶線)等作為傳輸線。為了安裝方便和獲得緩沖作用,有時也在局部上應用軟波導段或軟同軸線段。雷達天線通常是可以旋轉的,饋線系統中往往包含單路或多路旋轉關節(又稱轉動交連),以便在天線旋轉過程中通暢地傳送電磁信號。雷達發射和接收信號通常共用一個天線,饋線系統中一般裝有由氣體放電管(見充氣管)或 PIN管(見微波二極管、晶體二極管)組成的天線收-發開關,使發射脈沖期間天線與發射機接通而與接收機斷開,其余時間則相反;也可用環行器代替收發開關。在連續波雷達中則必須采用環行器。為保護接收機不被泄漏的發射功率或外來功率所損壞,在接收機輸入端裝有限幅器(見限幅電路)。為使發射機不因系統駐波過大而影響正常工作,在發射機輸出端裝有高功率隔離器。為形成各種極化并能根據需要變化,通常用正交模變換器(又稱正交模耦合器)和變極化移相器等組成變極化器;也可采用由鐵氧體構成的變極化器。為控制相位分布,需要有固定的或可變的移相器;在相控陣雷達中通常采用由鐵氧體或PIN管構成的數字式移相器。為實現所需要的幅度分布,須采用由各種分配比的功率分配器組成的功率分配(合成)網絡。在頻率掃描雷達中則用定向耦合器等分配(合成)功率。為形成單脈沖體制以提高測角精度,需要由混合接頭(魔T或三分貝電橋)等組成和、差波束形成網絡。為分離(合并)不同頻率的信號,需要由濾波器和混合接頭等組成的頻率分集網絡。為使雷達調機時不對外輻射或為靈活控制輻射功率的大小,需要波導(或同軸)開關或由短路器和混合接頭等組成的功率控制網絡,以及用高功率負荷器作為等效天線。在饋線系統中,還可能有由定向耦合器等組成的測試分系統。在相控陣雷達中則往往裝有由矩陣開關等組成的監測分系統,以檢查、監視饋線系統是否正常工作。此外,為調機的需要,可用回波箱(高品質因數諧振腔)產生等效回波。在跟蹤雷達中還可能有校準網絡,以校準電軸。

    主要指標  根據雷達整機的要求,饋線系統應能在足夠寬的頻帶內工作。在頻帶內系統電壓駐波比應小,通常為1.2~1.5。系統損耗,特別是在天線和低噪聲放大器之間的饋線元件損耗應足夠小,通常為0.1~0.5分貝。為了減小損耗和延長使用壽命,傳輸線和饋線元件都經過必要的電鍍和涂覆。為滿足雷達整機對饋線系統所要求的幅度、相位分布或幅度、相位控制的精度,必要時可加用幅度和相位微調元件。發射饋線系統應能承受足夠高的功率,通常可用充干燥空氣和增加氣壓的方法提高可承受功率;必要時充以高抗電強度的氣體(如SF6),也可用抽真空的方法提高可承受功率。饋線系統應采取防潮和密封措施。在天線旋轉過程中,幅度、相位的變化應足夠小。天線收發開關的恢復時間應足夠短,通常為幾微秒甚至幾十納秒(如脈沖多普勒雷達)。移動式雷達,特別是空載雷達的饋線系統要求體積小、重量輕并且能承受一定的振動和沖擊。

    隨著雷達技術進入毫米波和亞毫米波波段(如空間雷達)以及頻帶的展寬或功率的提高,介質波導、波束波導、脊形波導或過模波導等傳輸線以及相應的饋線元件將得到更多的應用。

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