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雷达用微波功率器件的发展趋势

2010-7-21

     远距离探测雷达，过去主要在军事领域，作为一种防御手段，起着警戒、搜索、跟踪敌机的作用。随着雷达技术的发展，雷达也可作为进攻的辅助手段，如炮瞄、制导、寻的、引爆等，提高了武器的效能。今后，极强功率的雷达可作为微波辐射武器直接杀伤敌方人员和摧毁电子装备，使战争进人“电子兵器”时代。
    在民用领域，雷达也有着广泛的应用。主要是在气象、天气预报、冰雪厚度测量；地图测绘和国土资源普查；导航、空中交通管制、自动着陆系统以及港口导航等。最近由于单片微波集成电路（ MMIC ）和相控阵天线技术的发展，雷达不断小型化和价格大大降低。这种小型化雷达已用于铁路，地铁机车的防障碍和小汽车的防撞及交通管理指挥系统等。雷达在国民经济中起着愈来愈重要的作用。
    雷达发展的趋势是多功能、多目标、高精度和成像。作为军用雷达，还有一个极其重要的性能就是生存能力和四抗（抗电子干扰，低空突防，隐身和反辐射导弹）技术。
    雷达发射机用的微波功率器件是雷达的最重要部件之一，它深刻地影响着雷达的性能。同时，雷达技术的发展引导着微波功率器件的发展方向。
雷达技术的发展及对微波功率源的要求
    为了实现雷达的各种应用要求，雷达技术发展趋势是采用有源相控阵技术，即采用相控阵列天线（Phased Array Antenna），这种天线波束是由若干小波束在空间合成而成。有源相控阵天线的每个辐射单元各自产生载频、相位、波形和幅度可控的辐射（波束），虽然每辐射单元的功率不很大，由于单元数量很大，其总辐射功率可很大。对每个波束进行计算机控制，则可实现全方位电扫，抑制旁瓣，波束成形，多目标搜索与跟踪等各种功能，此外现代雷达已广泛采用脉冲压缩，脉冲多谱勒测速和自适应等技术。
    采用脉冲压缩和有源相控阵技术的发射机不要求辐射单元功率很大，而是采用较大数量单元来满足发射机的峰值功率和平均功率的要求。一般中远程雷达每单元的发射功率为几十到几百瓦脉冲功率，假如天线阵由 3 000 单元构成，其发射功率可达几百KW到1MW , 若采用脉冲压缩体制，典型脉冲压缩比为 400：1 ，其峰值功率相当于400MW，因而探测距离足够远。
    工作频率较低则波束较宽，大气衰减较低，但天线尺寸较大，常用于地面警戒和搜索雷达。频率升高后波束变窄，大气衰减增加，天线尺寸减小，常用于精密跟踪和引导雷达。机载雷达常采用较高频率（ X 波段）。宽的瞬时带宽将有利于脉冲压缩、自适应和电子对抗技术。雷达与电子干扰机斗争的胜败将取决于谁占有最宽的瞬时带宽。
    雷达的自适应技术和低截获概念等要求能即时改变发射脉冲的载频、波形、脉宽、重复频率和幅度等，因此必须要对功率源进行调制，栅极调制的调制电压一般为工作电压的 1 / 60 ~ 1 / 120 ，栅极放大系数为 60 ~120 。
    由于有源相控阵列结构每单元的尺寸受工作波长的限制，所以在高频率时，不得不向微波集成电路方向发展。