1
第二章
雷达发射机
2
§ 2.1 概 述
一、任务及基本组成
1,任务：在 ┻ 控制下产生周期性大功率微波脉冲振荡，作为雷
达发射信号。（从 T/R,馈线送天线辐射出击）
2,基本组成
有二种类型,
(1) 主振放大式 至天线
fs fs
主控振荡器 中间射频 功放 末级射频功 放
脉冲调制器
定时器 电源
fs
(2) 单级振荡式
至天线 定时器 脉冲调制器 大功率射频振荡器
电源 船用雷达用第 (2)种
二、主要技术指标
根 据
雷达用途 使用性能
是雷达发射机电路设计、制作的依据。
1,工作波段 λ,s,c,x,Ka
λ=10cm 5cm 3cm 0,8cm 船用雷达用 10cm(s波段 ),3cm (x 波段 ),
λ或 fs 直接影响
作用距离 GA, σ, δ
抗干扰 (雨雪、海浪 ) 性能
2,发射脉冲功率 Pt,τ内射频振荡的功率（ KW）
Pt ↑ →
rmax↑
电路、结构复杂，可靠性 ↓，造价 ↑
磁控管可选？
目前, Pt=几 ~几 +KW Pc=几 ~几 +W
精度 tυ,?
H?
分辨率 τ,?H?
3,脉冲宽度 τ,射频振荡持续的时间。（ μ s）
t ↓ → 距离分辨率 ↑ 盲区 ↓
测距精度 ↑
τ↑→Pt·τ↑→rmax↑
τ↑→Pt·τ↑→rmax↑,
近量程 窄 τ 高分辨率 0.05 ～ 0.1μs
远量程 宽 τ 作用距离远 0.5 ～ 1.2μs
中量程 中 τ 兼顾上述三者 0.2 ～ o.4 μs
4,脉冲重复频率 F,每秒钟发射的次数（ Hz）
? 要保证最大量程的正常探测
? F↑→回波脉冲积累数个 →rmax↑
F=400~4000Hz
? F随量程而变,近量程 高 F 远量程 低 F
中量程 中 F
为 何？
5
§ 2,2 磁控管振荡器
一、多腔磁控管的结构及特点
是用来产生厘米波大功率微波振荡的器件。
1,结构
特殊结构的必要性,
引线是感 ;
分布电容 ;
电子在管内的渡越时间,
特殊结构的, 二极管, +强
磁场 1）阴极
内装螺旋灯丝，加热阴热。
旁热式 ;? 发射系数 5~100A/cm2;
限制普通 L,C
振荡器振荡频率 ↑
的因素,
2）阳极
? 园柱形铜块，四周挖有 8~14个对称园
洞，每洞有缝隙，构成振荡腔体。
（壁 ——等效 L； 缝 ——等效 C）
两侧有盖极,
? 各腔高频场有磁交连，缝口构成直 →交流能量交换的作用空间。
3）磁 铁
用永久磁铁 →恒定磁场，方向 //阴极轴线，均匀通过作用区。
fs ↑ → 要求磁场 ↑
λ= 3cm B = 5000高斯 ;
4）输出装置
要求
管线匹配；
密封（管内抽真空） ；
有足够功率和场强容量 。
振荡能量输出装置 同轴线 λ=3.10cm时用 波导型 λ< 1cm时用
2,结构特点,
1）管、路合一；
2）有阴、阳极，形同二极管；但阴极上有腔体，其尺寸决定了分布电感，分
布电容值，从而决定固有 f s ；
3）加有磁场，电子受正交电、磁场双重控制、故称“磁控管” 。
λ= 1cm B = 10000高斯
二、磁控管振荡器工作原理
为何起振？
为何获得能量补充而维持等幅振荡？ (为何满足相位、幅度平衡条件？ )
1,起振 —— 高频电磁场的初步形成。
灯丝通电 →加热阴极
阴极加 →阴极放射电子并诱起腔体内微弱的高频振荡。高频交变电磁场见图 6。
2,能量补充 —— 等幅高频脉冲振荡的形成
直流能量 → 交流能量靠电子流为“媒体”
管内电子受三种场作用
直流电场（ A—K间）
恒定磁场
腔体上高变电磁场
? 阴极放射的电子流怎样充当将直流能量转换成微波振荡交流能量的媒介作用？
1) 电子在正交恒定电磁场中的运动 ——旋转电子云的形成
?电子在恒定电场中受电场力 EeFE ?? ??
?运动电子在恒磁场中受各仑磁力 ? ?VBeF M ??? ???
?电子在正交恒定电磁场中的运动轨迹 ——摆线。
B不同,电子运动轨迹不同,
ua一定时,1,B = 0 iamax
2,B<Bc 有 iQ
3,B=Bc 临界
4,B>Bc ia=0
? 选择 B略 >临界 Bc下工作，则从阴极飞出的电子将掠过阳极表面再返回阴极，
大量电子参与这一运动，便形成“旋转电子云” 。
2） 旋转电子云与高频场的相应作用 ——动态能量交换
π型,8腔、振荡后在“相互
作用区”的能量交换示意图,
d
c
a
ua
b
+
_
5,波形与频谱
? 前沿 tr≈（ 0.1～ 0.2） τ 后沿 tf≈（ 0.2～ 0.4） τ
顶部波动 △ u/μ≈0.02～ 0.0.5
? 波形失真影响 距离分辨率
工作稳定性
? 频谱,
可见，主瓣宽度 2/τ,随 τ↑而 ↓。主要能量
集中在主瓣。
6,总效率
int
o u tt
t p
p??
磁控管 η1≈60%
?
?
?
?
?
?
?
??
寿命长
故障率低
省电
轻小
t?
测距精度
rt1
ff????sin
f
调制器 η2≈40%
总效率 ηt≈30%
高频场,
切向向量 tE~
供能 = 耗能 → 形成等幅振荡
法向向量
rE~
“车幅状”电子群旋转运动，每 Ts/2转过一个腔缝口，即“同步条件”,
BEet VV ??
Vt —— 有益电子切向平均速度
Ve —— 电子平均移动速度
BSEsf 2?
S —— 邻缝间距
可见 E↓→fs↓ B↓→fs↑
a类电子供能，而 b类电子耗能
使电子群聚到最有利交换能量的位置 ——“群聚”。
? ?N n
o
C o sCp
C
p
sf
??
?
21212 ??
有振荡频率固
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
??
??
型振荡型号
腔数
极间电容
腔等效电容
腔等效电感
?
?
4
8
1
nn
N
KACo
Cp
Lp
L p C p
p
可见，影响 fs 的因素有,
腔尺寸 →因有振荡频率
E, B （ 高压 E？ B？ )
负载 （匹配？）
三、使用维护
1．外部工作条件
1）灯丝电压
要求 C分 ↓；
耐高压；
大小合适 ——（ 1）太低 →打火；（ 2）太高 →寿命 ↓；
开高压后，减少或取消 。
2）阳极特高压
阳极接地原因
与磁铁靠近，难绝缘 ；
阳极块大,C分 大 ；
阳极与波导近、接地安全 。
2．磁控管电流测量
测的磁控管电流 ia是充放电平均电流。
3．维护
1）低压开 3~5min后开高压 (发射 ) ；
2）“老炼” (去管内残存气体 ) ；
3）冷却风扇，俣环境温度 ；
4）存放 离铁磁物质 ≥10cm； 两管
间距 ≥20cm ；
5）负载要匹配 ；
6）防微波辐射 。
电流表 R C 灯丝电压 ~
§ 2,3 脉冲调制器
一、任务、特点
任务,在 控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。
τ
T
特性,
周期性 脉冲工作比
脉冲孔度比 很大
很小
?
?
T
T
s
w
?
?
由高压电源 Ea和快速开关 K组成产生负极性特高压矩形调制脉冲方案。
电源利用
率很低。
s
p
T
IE
c
aoat
taoap
IEp
??
??
??
?
tc pp ???
可否采用“水库式”工作？
磁控管 + _ Ea
K
Iao
二、组成分类
1,并联电路 ——方案之一
储能元件与振荡器“并联，限制器兼
作充电限流元件。
K →,1”充电储能 Wc ≈ Pc·T
K→“2”放电、放能 Wτ= Pt·τ
若无损耗，则 Wc = Wτ
可得
s
pP t
c ?
K→“1”,电源以“细水长流”方式。如同水库平时储水；
以小功率，长时间储能在“储能元件”内；
K→“2”； 以大功率，矩时间放能到负载（磁控管）“振荡器”；
以“长时间”换取大功率，所得增益为 S。
2,串联电路 ——方案之二
储能元件与振荡器“串联”；限
制器还防止 K闭合时电源被短路
。
? 脉冲调制器构成主要器件,
储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）；
限制器：限流电阻、抢流圈；
限制器：限流电阻、抢流圈；；
调制开关：电子管,闸流管,磁开关、可控硅
刚性开关 软件开关 固态开关
? 船用雷达常用三种脉冲调制器,
（ 1）电容储能、部分放电式刚性管
脉冲调制器；
（ 2）仿真线储能、完全放电式软性
管脉冲调制器；
（ 3）电容 /仿真线储能、完全放电
式，因态开关脉冲调制器。
二、刚性脉冲调制器
1,典型电路
1,电路说明,
G1—— 真空管 调制管
G2—— 磁控管
R1——限流电阻
C3——储能电容
R2——充电电阻
Co——分布电容
2,真空管 (电子管 )
—— 刚性开关特点,
? 耐高压、大电流、寿命短 （几
十 KV 几十 ~几百 A）；
? 导通内阻小 (几十 Ω)
→η放 高 ；
? 通断利爽，“刚性” →波形好；
? 休止期截止 →免损耗 ；
? 需小功率预调脉冲，要求波
形好。 2,工作概述
1) 工作过程
+Ea经 R1,L对 C3充电至 UC3max≈+Ea
C3经 G1向 G2放电，产生
来,使 ug使 G1通，,K”闭合
结束,G1又止,C3又由 +Ea充电。
无 入：一 Eg使 G1止
注 意,
? 在 τm内,C3只放部分电荷。 UCmin≈+UCmax称“部分放电式” 。
2) 电路分析要点
分析思路,画充放电等效电路 → 列微分议程 → 按初始条件简化方程, 得充放电
流, 电压表达式 →画曲线, 分析 → 结论 。
（ 1） C3充电 C 0 <<C3 D内阻 <<R
1
可略
R1
ic
C3 CR1
+
—
Ea UC3
?输出 的 τm,F及波形取决于 Ug,但幅度大增，故实为倒相大功率脉冲放大器。
31
1
m i n
3
CR
t
e
R
UEi ca
c
???
充电电流
? ? 31m i n3133 CR tcaa UEERiaEcU ??????
充电电压
进一步分析表明,
所需电源,部分放电时,Ea≈Uc3min极近于 Uc3max!
完全放电时,Ea≈1.6Uc3max
充电效率,
部分放电时,ηc→100%
完全放电时,ηc<50%
结论,从所需电源高低及充电效率高低看，均采用部分放电较有利，只有对于更大功
率雷达，要 Ua,Iao很大,C3,G1承受不了，才不得不用完全放电式。
（ 2） C3放电
等效电路,
Ri1—G1内阻
Ri2—G2内阻
RD—二极管 D内阻
C 3—储能电容
3m a x3,CR
te
R
Ui C
d
???放电电流
3m a x33,CR teUU CC ???放电电压
??
?
?
?
?
??
m a x33
m a x3
0
CC
C
d
UU
R
Ui
t 放电始
?
?
?
?
?
??
??
?
?
?
3
3
m a x33
m a x3
CR
t
CR
t
eUU
e
R
U
i
t
CC
C
d
放电停?
(3) 峰化电感 L及削反峰二极管 D作用
L与 Co构成振荡电路
t=τ 放电结束时,L上感应上正、下负电压加速脉冲后沿（ tf↓)； 正向振荡用 D
削去。
三、软性脉冲调制器
1,典型电路
1）电路说明 图 14
L——充电电感
D——隔离二极管
G1——闸流管（软性开关管）
X——由电感、电容接成的仿真线
B——脉冲变压器
G2——磙控管
D1,R2——X过压保护元件；
2）闸流管特点
? 内部充氢，有电离和消电离时间，开关通断不利爽，称“软性管”；
? 单向控制，零偏压，正启动特性 ；
? 通,前沿要陡，幅度低，预调器简单；
? 断,Ua降到 100~150V时,Ia<I0（ 导通维持电流）时；
? 输出功率 P0大，内阻小,η高。
C2R3——消肩峰元件
2,工作概述
1) 工作过程
无 G1止，在 T—τ内,+Ea经 L,D,B初级对 X充电、储能。 V
c=Vcmax≈2Ea后由 D隔离保持。
来
G1通，经 G1对 B初级等效负载放电，若负载与 X特性阻抗匹配，则 B
初级获得幅度为 Vcmax/2,宽度为 τ的调制脉冲，经 B升压后送到 G2。
2) 电路分析要点
(1) X充电 —— 直流谐振充电
充电等效电路
L——充电电感
r0——充电回路总电阻，含
L损耗电阻
D内阻
B初级电阻
C0——X等效总电容
C0=nc n—节数； c单节电容
tS i melUECti t
o
Coaco 0m i n) ?? ????充电电流
???????? ??? ?? tetC o seECti ttaco 000 s i n1) ???? ??充电电压
式中,
00_ _ _ _2 0 ??? ?? 很小衰减系数 rLr ?
0
2
0_ _ _ _
1
0
0 ?
?? ?? T
LC 周期谐振角频率
图
L
r0
C3
+
—
+Ea
ic
∵ 是全部放电 UComin=0 ∵ 实际可做到充电电路品质因数 Q0=10～ 20
则
02 1222
0
000
0
0
0
?????? QrLCrLCLr ???
则
?
?
?
?
?
?
?
???
???
充电电路品质因数
充电电路特性阻抗
0
0
0
r
Q
C
L
?
?
? ?
? ???
??
?
??
?
?
?
tCo seEtU
tS i meLEti
t
aCo
ta
c
0
0
0
)1( ?
??
?
?i
c=(t)·UCo(t)二式可简化为,
D隔离作用
t
taeE ??
t
)(max tCoiLoaECoi ??
toa eLE ?? ?
T0/2 T0
aE
aE2?
)(tUCo D隔离作用
t
注 意,
? ?
? ???
?
?
?
?
?
?
a
T
Co
T
Co
EU
iT
t
2
0
2
2
20
0
0
时当
% ) !96~92(;2m a x,
可达率进一步分析可得充电效
保持在约保证了隔离二极管
C
aECoUD
?
（ 2） X放电 ——调制脉冲的形成
? 链型仿真线
特性阻抗
1
1CLcZ ?
节数 k = 4
单节电感 L1= L2= L3= L4
单节电容 C1= C2= C3= C4
C3 C2 C1
L4 L3 L2 L1
? X放电等效电路
— 2Ea
Zc=RL
+
RL
k
Ea
Ea
放
? X放电几种情况
? 匹配放电
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
??
?
L
L
U
aR
cL
R
kL
CkR
EU
ZR
Co
L
1
1
2
2
2?
根据完全放电、能量平衡式可写为,
? ?
L
Co
L
RL
o u tCo R
U
R
UpUkc
42
1 222
1 ??? ???
可得仿真线单节 L1,C1算式,
?
?
?
??
?
?
?
?
?
k
R
L
kR
C
L
L
2
2
1
1
?
?
URL
Ea
t
URL
Ea
t
? RL> ZC 正失配
URL 为衰减阶梯形放电
E/2
E/2
URL
RL> Zc
URL
t
t
RL＜ Zc
? RL< ZC 正负正配 U
RL呈衰减振荡方波
实际工作在匹配或略负失配下，以得到矩形脉冲输出，因负失配
而出现的反向脉冲可用 D 1,R 2消除。
URL(0) ?E / 2
URL(0) ?E / 2
磁控管打火时, D L<R C仿真线上出现
反向充电, 并和下周期仿真线充电电压叠
加, 打火继续, 仿真线上电压越积累越高
,甚至达 6E a,接 D 1,R 2可放掉仿真线上
反极性电压 。
(2) 预调器保护电路 ——低通滤波器
低通滤波器可消除闸流管起燃时，在闸流管控制栅极上出现的高电压脉冲
，以免预调器被击穿。
2) 消肩峰电路 ——C 2,R 3
磁控管未振荡 (C a<0.7E a门限电压前 )，阻抗很大，折含至 MB初级使 R
L>E C,正失配，出现起始肩峰，接入 C2,R 3因前沿时 CL31 Z R,2 ?Rc 使很小?
低通滤波器
200μ H
680μ 680μ
3,保护电路及消肩峰电路
1) 保护电路
(1) 仿真线保护电路 ——D 1,R 2
D 1,R 2是仿真线保护电路，以免仿真线、闸流管过压受损。仿真线过
压成因,
第二章
雷达发射机
2
§ 2.1 概 述
一、任务及基本组成
1,任务：在 ┻ 控制下产生周期性大功率微波脉冲振荡，作为雷
达发射信号。（从 T/R,馈线送天线辐射出击）
2,基本组成
有二种类型,
(1) 主振放大式 至天线
fs fs
主控振荡器 中间射频 功放 末级射频功 放
脉冲调制器
定时器 电源
fs
(2) 单级振荡式
至天线 定时器 脉冲调制器 大功率射频振荡器
电源 船用雷达用第 (2)种
二、主要技术指标
根 据
雷达用途 使用性能
是雷达发射机电路设计、制作的依据。
1,工作波段 λ,s,c,x,Ka
λ=10cm 5cm 3cm 0,8cm 船用雷达用 10cm(s波段 ),3cm (x 波段 ),
λ或 fs 直接影响
作用距离 GA, σ, δ
抗干扰 (雨雪、海浪 ) 性能
2,发射脉冲功率 Pt,τ内射频振荡的功率（ KW）
Pt ↑ →
rmax↑
电路、结构复杂，可靠性 ↓，造价 ↑
磁控管可选？
目前, Pt=几 ~几 +KW Pc=几 ~几 +W
精度 tυ,?
H?
分辨率 τ,?H?
3,脉冲宽度 τ,射频振荡持续的时间。（ μ s）
t ↓ → 距离分辨率 ↑ 盲区 ↓
测距精度 ↑
τ↑→Pt·τ↑→rmax↑
τ↑→Pt·τ↑→rmax↑,
近量程 窄 τ 高分辨率 0.05 ～ 0.1μs
远量程 宽 τ 作用距离远 0.5 ～ 1.2μs
中量程 中 τ 兼顾上述三者 0.2 ～ o.4 μs
4,脉冲重复频率 F,每秒钟发射的次数（ Hz）
? 要保证最大量程的正常探测
? F↑→回波脉冲积累数个 →rmax↑
F=400~4000Hz
? F随量程而变,近量程 高 F 远量程 低 F
中量程 中 F
为 何？
5
§ 2,2 磁控管振荡器
一、多腔磁控管的结构及特点
是用来产生厘米波大功率微波振荡的器件。
1,结构
特殊结构的必要性,
引线是感 ;
分布电容 ;
电子在管内的渡越时间,
特殊结构的, 二极管, +强
磁场 1）阴极
内装螺旋灯丝，加热阴热。
旁热式 ;? 发射系数 5~100A/cm2;
限制普通 L,C
振荡器振荡频率 ↑
的因素,
2）阳极
? 园柱形铜块，四周挖有 8~14个对称园
洞，每洞有缝隙，构成振荡腔体。
（壁 ——等效 L； 缝 ——等效 C）
两侧有盖极,
? 各腔高频场有磁交连，缝口构成直 →交流能量交换的作用空间。
3）磁 铁
用永久磁铁 →恒定磁场，方向 //阴极轴线，均匀通过作用区。
fs ↑ → 要求磁场 ↑
λ= 3cm B = 5000高斯 ;
4）输出装置
要求
管线匹配；
密封（管内抽真空） ；
有足够功率和场强容量 。
振荡能量输出装置 同轴线 λ=3.10cm时用 波导型 λ< 1cm时用
2,结构特点,
1）管、路合一；
2）有阴、阳极，形同二极管；但阴极上有腔体，其尺寸决定了分布电感，分
布电容值，从而决定固有 f s ；
3）加有磁场，电子受正交电、磁场双重控制、故称“磁控管” 。
λ= 1cm B = 10000高斯
二、磁控管振荡器工作原理
为何起振？
为何获得能量补充而维持等幅振荡？ (为何满足相位、幅度平衡条件？ )
1,起振 —— 高频电磁场的初步形成。
灯丝通电 →加热阴极
阴极加 →阴极放射电子并诱起腔体内微弱的高频振荡。高频交变电磁场见图 6。
2,能量补充 —— 等幅高频脉冲振荡的形成
直流能量 → 交流能量靠电子流为“媒体”
管内电子受三种场作用
直流电场（ A—K间）
恒定磁场
腔体上高变电磁场
? 阴极放射的电子流怎样充当将直流能量转换成微波振荡交流能量的媒介作用？
1) 电子在正交恒定电磁场中的运动 ——旋转电子云的形成
?电子在恒定电场中受电场力 EeFE ?? ??
?运动电子在恒磁场中受各仑磁力 ? ?VBeF M ??? ???
?电子在正交恒定电磁场中的运动轨迹 ——摆线。
B不同,电子运动轨迹不同,
ua一定时,1,B = 0 iamax
2,B<Bc 有 iQ
3,B=Bc 临界
4,B>Bc ia=0
? 选择 B略 >临界 Bc下工作，则从阴极飞出的电子将掠过阳极表面再返回阴极，
大量电子参与这一运动，便形成“旋转电子云” 。
2） 旋转电子云与高频场的相应作用 ——动态能量交换
π型,8腔、振荡后在“相互
作用区”的能量交换示意图,
d
c
a
ua
b
+
_
5,波形与频谱
? 前沿 tr≈（ 0.1～ 0.2） τ 后沿 tf≈（ 0.2～ 0.4） τ
顶部波动 △ u/μ≈0.02～ 0.0.5
? 波形失真影响 距离分辨率
工作稳定性
? 频谱,
可见，主瓣宽度 2/τ,随 τ↑而 ↓。主要能量
集中在主瓣。
6,总效率
int
o u tt
t p
p??
磁控管 η1≈60%
?
?
?
?
?
?
?
??
寿命长
故障率低
省电
轻小
t?
测距精度
rt1
ff????sin
f
调制器 η2≈40%
总效率 ηt≈30%
高频场,
切向向量 tE~
供能 = 耗能 → 形成等幅振荡
法向向量
rE~
“车幅状”电子群旋转运动，每 Ts/2转过一个腔缝口，即“同步条件”,
BEet VV ??
Vt —— 有益电子切向平均速度
Ve —— 电子平均移动速度
BSEsf 2?
S —— 邻缝间距
可见 E↓→fs↓ B↓→fs↑
a类电子供能，而 b类电子耗能
使电子群聚到最有利交换能量的位置 ——“群聚”。
? ?N n
o
C o sCp
C
p
sf
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21212 ??
有振荡频率固
?
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腔数
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腔等效电容
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?
?
4
8
1
nn
N
KACo
Cp
Lp
L p C p
p
可见，影响 fs 的因素有,
腔尺寸 →因有振荡频率
E, B （ 高压 E？ B？ )
负载 （匹配？）
三、使用维护
1．外部工作条件
1）灯丝电压
要求 C分 ↓；
耐高压；
大小合适 ——（ 1）太低 →打火；（ 2）太高 →寿命 ↓；
开高压后，减少或取消 。
2）阳极特高压
阳极接地原因
与磁铁靠近，难绝缘 ；
阳极块大,C分 大 ；
阳极与波导近、接地安全 。
2．磁控管电流测量
测的磁控管电流 ia是充放电平均电流。
3．维护
1）低压开 3~5min后开高压 (发射 ) ；
2）“老炼” (去管内残存气体 ) ；
3）冷却风扇，俣环境温度 ；
4）存放 离铁磁物质 ≥10cm； 两管
间距 ≥20cm ；
5）负载要匹配 ；
6）防微波辐射 。
电流表 R C 灯丝电压 ~
§ 2,3 脉冲调制器
一、任务、特点
任务,在 控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。
τ
T
特性,
周期性 脉冲工作比
脉冲孔度比 很大
很小
?
?
T
T
s
w
?
?
由高压电源 Ea和快速开关 K组成产生负极性特高压矩形调制脉冲方案。
电源利用
率很低。
s
p
T
IE
c
aoat
taoap
IEp
??
??
??
?
tc pp ???
可否采用“水库式”工作？
磁控管 + _ Ea
K
Iao
二、组成分类
1,并联电路 ——方案之一
储能元件与振荡器“并联，限制器兼
作充电限流元件。
K →,1”充电储能 Wc ≈ Pc·T
K→“2”放电、放能 Wτ= Pt·τ
若无损耗，则 Wc = Wτ
可得
s
pP t
c ?
K→“1”,电源以“细水长流”方式。如同水库平时储水；
以小功率，长时间储能在“储能元件”内；
K→“2”； 以大功率，矩时间放能到负载（磁控管）“振荡器”；
以“长时间”换取大功率，所得增益为 S。
2,串联电路 ——方案之二
储能元件与振荡器“串联”；限
制器还防止 K闭合时电源被短路
。
? 脉冲调制器构成主要器件,
储能元件：电容、电感、仿真线（由电感电容构成）；
限制器：限流电阻、抢流圈；
限制器：限流电阻、抢流圈；；
调制开关：电子管,闸流管,磁开关、可控硅
刚性开关 软件开关 固态开关
? 船用雷达常用三种脉冲调制器,
（ 1）电容储能、部分放电式刚性管
脉冲调制器；
（ 2）仿真线储能、完全放电式软性
管脉冲调制器；
（ 3）电容 /仿真线储能、完全放电
式，因态开关脉冲调制器。
二、刚性脉冲调制器
1,典型电路
1,电路说明,
G1—— 真空管 调制管
G2—— 磁控管
R1——限流电阻
C3——储能电容
R2——充电电阻
Co——分布电容
2,真空管 (电子管 )
—— 刚性开关特点,
? 耐高压、大电流、寿命短 （几
十 KV 几十 ~几百 A）；
? 导通内阻小 (几十 Ω)
→η放 高 ；
? 通断利爽，“刚性” →波形好；
? 休止期截止 →免损耗 ；
? 需小功率预调脉冲，要求波
形好。 2,工作概述
1) 工作过程
+Ea经 R1,L对 C3充电至 UC3max≈+Ea
C3经 G1向 G2放电，产生
来,使 ug使 G1通，,K”闭合
结束,G1又止,C3又由 +Ea充电。
无 入：一 Eg使 G1止
注 意,
? 在 τm内,C3只放部分电荷。 UCmin≈+UCmax称“部分放电式” 。
2) 电路分析要点
分析思路,画充放电等效电路 → 列微分议程 → 按初始条件简化方程, 得充放电
流, 电压表达式 →画曲线, 分析 → 结论 。
（ 1） C3充电 C 0 <<C3 D内阻 <<R
1
可略
R1
ic
C3 CR1
+
—
Ea UC3
?输出 的 τm,F及波形取决于 Ug,但幅度大增，故实为倒相大功率脉冲放大器。
31
1
m i n
3
CR
t
e
R
UEi ca
c
???
充电电流
? ? 31m i n3133 CR tcaa UEERiaEcU ??????
充电电压
进一步分析表明,
所需电源,部分放电时,Ea≈Uc3min极近于 Uc3max!
完全放电时,Ea≈1.6Uc3max
充电效率,
部分放电时,ηc→100%
完全放电时,ηc<50%
结论,从所需电源高低及充电效率高低看，均采用部分放电较有利，只有对于更大功
率雷达，要 Ua,Iao很大,C3,G1承受不了，才不得不用完全放电式。
（ 2） C3放电
等效电路,
Ri1—G1内阻
Ri2—G2内阻
RD—二极管 D内阻
C 3—储能电容
3m a x3,CR
te
R
Ui C
d
???放电电流
3m a x33,CR teUU CC ???放电电压
??
?
?
?
?
??
m a x33
m a x3
0
CC
C
d
UU
R
Ui
t 放电始
?
?
?
?
?
??
??
?
?
?
3
3
m a x33
m a x3
CR
t
CR
t
eUU
e
R
U
i
t
CC
C
d
放电停?
(3) 峰化电感 L及削反峰二极管 D作用
L与 Co构成振荡电路
t=τ 放电结束时,L上感应上正、下负电压加速脉冲后沿（ tf↓)； 正向振荡用 D
削去。
三、软性脉冲调制器
1,典型电路
1）电路说明 图 14
L——充电电感
D——隔离二极管
G1——闸流管（软性开关管）
X——由电感、电容接成的仿真线
B——脉冲变压器
G2——磙控管
D1,R2——X过压保护元件；
2）闸流管特点
? 内部充氢，有电离和消电离时间，开关通断不利爽，称“软性管”；
? 单向控制，零偏压，正启动特性 ；
? 通,前沿要陡，幅度低，预调器简单；
? 断,Ua降到 100~150V时,Ia<I0（ 导通维持电流）时；
? 输出功率 P0大，内阻小,η高。
C2R3——消肩峰元件
2,工作概述
1) 工作过程
无 G1止，在 T—τ内,+Ea经 L,D,B初级对 X充电、储能。 V
c=Vcmax≈2Ea后由 D隔离保持。
来
G1通，经 G1对 B初级等效负载放电，若负载与 X特性阻抗匹配，则 B
初级获得幅度为 Vcmax/2,宽度为 τ的调制脉冲，经 B升压后送到 G2。
2) 电路分析要点
(1) X充电 —— 直流谐振充电
充电等效电路
L——充电电感
r0——充电回路总电阻，含
L损耗电阻
D内阻
B初级电阻
C0——X等效总电容
C0=nc n—节数； c单节电容
tS i melUECti t
o
Coaco 0m i n) ?? ????充电电流
???????? ??? ?? tetC o seECti ttaco 000 s i n1) ???? ??充电电压
式中,
00_ _ _ _2 0 ??? ?? 很小衰减系数 rLr ?
0
2
0_ _ _ _
1
0
0 ?
?? ?? T
LC 周期谐振角频率
图
L
r0
C3
+
—
+Ea
ic
∵ 是全部放电 UComin=0 ∵ 实际可做到充电电路品质因数 Q0=10～ 20
则
02 1222
0
000
0
0
0
?????? QrLCrLCLr ???
则
?
?
?
?
?
?
?
???
???
充电电路品质因数
充电电路特性阻抗
0
0
0
r
Q
C
L
?
?
? ?
? ???
??
?
??
?
?
?
tCo seEtU
tS i meLEti
t
aCo
ta
c
0
0
0
)1( ?
??
?
?i
c=(t)·UCo(t)二式可简化为,
D隔离作用
t
taeE ??
t
)(max tCoiLoaECoi ??
toa eLE ?? ?
T0/2 T0
aE
aE2?
)(tUCo D隔离作用
t
注 意,
? ?
? ???
?
?
?
?
?
?
a
T
Co
T
Co
EU
iT
t
2
0
2
2
20
0
0
时当
% ) !96~92(;2m a x,
可达率进一步分析可得充电效
保持在约保证了隔离二极管
C
aECoUD
?
（ 2） X放电 ——调制脉冲的形成
? 链型仿真线
特性阻抗
1
1CLcZ ?
节数 k = 4
单节电感 L1= L2= L3= L4
单节电容 C1= C2= C3= C4
C3 C2 C1
L4 L3 L2 L1
? X放电等效电路
— 2Ea
Zc=RL
+
RL
k
Ea
Ea
放
? X放电几种情况
? 匹配放电
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
??
?
L
L
U
aR
cL
R
kL
CkR
EU
ZR
Co
L
1
1
2
2
2?
根据完全放电、能量平衡式可写为,
? ?
L
Co
L
RL
o u tCo R
U
R
UpUkc
42
1 222
1 ??? ???
可得仿真线单节 L1,C1算式,
?
?
?
??
?
?
?
?
?
k
R
L
kR
C
L
L
2
2
1
1
?
?
URL
Ea
t
URL
Ea
t
? RL> ZC 正失配
URL 为衰减阶梯形放电
E/2
E/2
URL
RL> Zc
URL
t
t
RL＜ Zc
? RL< ZC 正负正配 U
RL呈衰减振荡方波
实际工作在匹配或略负失配下，以得到矩形脉冲输出，因负失配
而出现的反向脉冲可用 D 1,R 2消除。
URL(0) ?E / 2
URL(0) ?E / 2
磁控管打火时, D L<R C仿真线上出现
反向充电, 并和下周期仿真线充电电压叠
加, 打火继续, 仿真线上电压越积累越高
,甚至达 6E a,接 D 1,R 2可放掉仿真线上
反极性电压 。
(2) 预调器保护电路 ——低通滤波器
低通滤波器可消除闸流管起燃时，在闸流管控制栅极上出现的高电压脉冲
，以免预调器被击穿。
2) 消肩峰电路 ——C 2,R 3
磁控管未振荡 (C a<0.7E a门限电压前 )，阻抗很大，折含至 MB初级使 R
L>E C,正失配，出现起始肩峰，接入 C2,R 3因前沿时 CL31 Z R,2 ?Rc 使很小?
低通滤波器
200μ H
680μ 680μ
3,保护电路及消肩峰电路
1) 保护电路
(1) 仿真线保护电路 ——D 1,R 2
D 1,R 2是仿真线保护电路，以免仿真线、闸流管过压受损。仿真线过
压成因,
