雷达发射机是雷达系统的重要组成部分，其性能和品质直接影响或决定着雷达整机的性能和品质。本书在全面、系统地论述真空管雷达发射机技术和固态雷达发射机技术及其相关技术，以及将基本原理介绍清楚的基础上，以工程实践为背景，力求帮助工程技术人员在掌握雷达发射机的设计原则、思路和方法的同时，了解和掌握近年来雷达发射机技术方面所取得的新成果和新技术。 全书共分10章，包括概论、真空管雷达发射机、固态雷达发射机技术、全固态雷达发射机的设计和实践、脉冲调制器、发射机电源、发射机特种元件、系统监控与可靠性、雷达发射机技术参数的测试和发射机冷却及电磁兼容设计。 本书既可作为从事雷达发射机设计和研制人员的学习用书和设计手册，也可作为从事其他发射设备、雷达整机的研制人员及雷达使用人员的参考书，同时也可作为高等学校相关专业的高年级本科生和研究生的教材或参考书。

前 言 随着社会需求的不断增长，雷达在国防建设和国民经济等多个领域得到了广泛应用，雷达发射机技术也取得了突飞猛进的进步。雷达发射机从它诞生之日起，就与新技术、新材料、新器件和新工艺的发展密切相关，每当出现与雷达技术有关的新材料、新工艺和新器件时，雷达发射机技术就会跃上一个新的台阶；同时，雷达发射机技术的不断发展，也牵引着新材料、新工艺和新器件的进一步发展。为了适应雷达技术的不断发展和满足日益增长的需求，雷达发射机技术应该在采用新技术、新材料、新工艺和新器件的基础上，快速提高雷达发射机的性能和可靠性，以达到现代雷达对发射机提出的更高要求，并获得自身的不断发展和进步。 今天的雷达，与其在第二次世界大战初诞生之时相比，已不可同日而语，雷达发射机也是如此，其性能和用途都有了根本性的提高和扩展。20世纪80年代之前，国内外先后发表和出版了一些有关雷达发射机技术方面的书籍和文章，但现今已很少被广大读者所阅读。80年代之后，国内外又先后出版了几本论述雷达发射机技术方面的专著，如1982年出版的《微带功率晶体管放大器》，1985年出版的《现代雷达发射机的理论设计和实践》，1985年出版的《Solid State Radar Transmitters》和1994年出版的《Microwave Tube Transmitters》等书籍。这些专著分别从不同的方面系统论述了雷达发射机的相关技术，因此一直是广大读者，特别是从事雷达发射机设计和研制的工程技术人员很好的参考书，对实际工作也起到了很大的指导和促进作用，即使是在今天，仍然如此。我们正是在通过学习和理解上述专著中的基本概念和理论的基础上，结合新的工程实践经验而编著了本书。 编著本书的目的是为了读者能系统、全面和快速地了解与掌握雷达发射机技术的基本概念和理论知识，了解和掌握雷达发射机的功能、基本原理、组成和特点，有针对性地学习和掌握雷达发射机设计和研制的知识、思路和具体设计方法及一些特殊考虑。 本书是一本全面、系统地论述真空管雷达发射机和固态雷达发射机及其相关技术的书籍。 由于本书重点讨论的是现代雷达发射机的设计原则、思路和方法，且以所研制成功的雷达发射机为例，从实际工程经验中归纳总结出一些对以后的工程实践有指导意义的内容，力图反映近年来在雷达发射机技术方面所取得的新成果和新技术，因此对于雷达发射机技术的基础理论和基本知识我们只进行了简要的论述，更详细的理论知识，请读者参阅上面提到的相关著作。 全书共分10章，第1章概述了雷达发射机的发展史、功能和分类，讨论了雷达发射机的工作原理、组成和主要性能指标及要求；第2章介绍了真空管雷达发射机的工作原理、组成、性能和特点，讨论了其设计思路和方法；第3章和第4章主要介绍了固态雷达发射机的工作原理、组成、重要技术指标和特点，讨论了固态发射机所用功率管的特性和固态发射机的基本技术，重点阐述了用于实际工程中发射机的设计思路和具体设计方法及特殊考虑；第5章和第6章概述了脉冲调制器和发射机电源的工作原理、指标和作用，主要讨论了线型调制器、刚管调制器、栅极脉冲调制器、速调管电源，行波管电源和固态发射机电源的指标要求和设计考虑；第7章主要讨论了雷达发射机特种元件的参数计算和设计方法；第8章介绍了雷达发射机的检测、控制、保护和可靠性等方面的问题；第9章指出了雷达发射机技术参数测量的重要性，研究了技术参数的含义和测试方法；第10章讨论了雷达发射机冷却方式的选择与设计，以及电磁兼容设计方面的考虑。 本书是由直接从事雷达发射机设计和研制工作的工程技术人员编写的，由于作者大都研制成功过多部雷达发射机，具有相当的专业知识和丰富的实践经验，因此本书适合于从事雷达发射机设计和研制的人员参考，对从事其他发射设备和雷达整机的研制人员也应具有一定的参考价值，我们同时希望对高校相关专业的师生也能有一定的参考作用。 本书初稿的第1章、第3章、第4章、第9章由潘厚忠、郑新编写，第2章由李文辉编写，第5章由张建华、李文辉编写，第6章由汪军编写，第7章由钟惠斌编写，第8章由戴大富、黄军编写，第10章由刘湛、李文辉编写。全书由郑新统稿，并对全书的第1章～第9章进行了修改、补充和完善，全书由魏智研究员审稿。在本书的编写过程中，得到了中国工程院院士张光义的指导和帮助，赵玉洁研究员对全书进行了审核和修改，邢靖、丁卫菊、靖江对本书初稿进行了绘图和文字录入工作，电子科学研究院的邱荣钦高级工程师和电子工业出版社的刘宪兰高级策划编辑为本书的编辑与出版付出了辛勤的努力，在此一并表示衷心的感谢。 我们编写本书的初衷是想为我国雷达事业的发展做出贡献，但鉴于水平和能力有限，难免存在错误和不足之处，敬请广大读者批评指正。 郑 新 2005年5月28日

第1章 概论 1.1 概述 1.2 雷达发射机的功能 1.3 脉冲雷达发射机的主要技术参数 1.3.1 工作频率 1.3.2 输出功率 1.3.3 脉冲波形 1.3.4 发射信号的稳定性和频谱纯度 1.3.5 发射机效率 1.4 脉冲雷达对发射机的要求 1.4.1 脉冲压缩雷达对发射机的要求 1.4.2 动目标显示雷达对发射机的要求 1.4.3 脉冲多普勒雷达对发射机的要求 1.5 常用的雷达发射机 1.5.1 地面雷达发射机 1.5.2 机载雷达发射机 1.5.3 星载雷达发射机 1.5.4 舰载雷达发射机 1.6 发射机应用一览 参考文献 第2章 真空管雷达发射机 2.1 概述 2.2 方案考虑 2.2.1 确定发射机类型 2.2.2 确定发射机组成形式 2.2.3 真空微波管的选择 2.2.4 指标分配与计算 2.3 常用真空微波管 2.3.1 常用真空微波管的结构及其功能 2.3.2 常用真空微波管的工作原理及性能 2.3.3 真空管发展展望 2.3.4 常用真空微波管的比较 2.4 高功率微波管发射机设计 2.4.1 阴极调制微波管发射机的设计 2.4.2 真空微波管发射机的功率合成 2.5 栅控微波管发射机 2.5.1 控制电极的调制形式及特点 2.5.2 工作状态控制 2.6 正交场管发射机 2.6.1 前向波管发射机的基本类型 2.6.2 前向波管发射机的设计要点 2.7 多注速调管发射机 2.7.1 多注速调管发射机稳定工作的条件 2.7.2 多注速调管的供电设计 2.8 微波功率模块 2.8.1 固态放大器的设计 2.8.2 真空功率放大器的设计 2.8.3 集成电源调整器的设计 2.8.4 组装设计 2.8.5 可靠性 参考文献 第3章 固态雷达发射机技术 3.1 概述 3.1.1 双极型微波功率晶体管 3.1.2 金属氧化物半导体场效应微波功率晶体管 3.1.3 砷化镓场效应微波功率晶体管 3.1.4 雪崩二极管 3.2 微波功率晶体管大信号S参数的表征和测试 3.3 阻抗匹配 3.3.1 微波功率晶体管的动态阻抗测试 3.3.2 阻抗匹配方法 3.4 微波功率晶体管放大器的指标要求和设计方法 3.4.1 晶体管放大器的稳定性 3.4.2 晶体管放大器的增益和输出功率 3.4.3 绝对稳定晶体管功率放大器的设计 3.4.4 潜在不稳定晶体管功率放大器的设计 3.4.5 宽带晶体管功率放大器的设计 3.4.6 宽带线性晶体管功率放大器的设计 3.4.7 宽带C类微波晶体管功率放大器的设计 3.4.8 平衡功率放大器的设计 3.4.9 最小结温功率放大器的设计 3.4.10 集电极负载等值线功率放大器的设计 3.5 全固态雷达发射机 3.5.1 全固态雷达发射机的类型 3.5.2 全固态雷达发射机的特殊设计考虑 参考文献 第4章 全固态雷达发射机的设计和实践 4.1 概述 4.2 全固态雷达发射机的系统设计 4.2.1 全固态雷达发射机的功率合成技术 4.2.2 二进制功率合成法 4.2.3 串馈功率合成法 4.3 集中放大式高功率全固态雷达发射机 4.3.1 P波段高功率全固态雷达发射机的设计与实例 4.3.2 L波段高功率全固态雷达发射机的设计与实例 4.3.3 S波段高功率全固态雷达发射机的设计与实例 4.4 有源相控阵雷达全固态发射机 4.4.1 有源相控阵雷达全固态发射机的设计与实例 4.4.2 有源相控阵雷达T/R组件功率放大器的设计与实例 4.4.3 行、列馈式有源相控阵雷达全固态发射机 参考文献 第5章 脉冲调制器 5.1 概述 5.2 方案考虑 5.2.1 脉冲调制器的基本电路形式及其特点 5.2.2 调制器的方案选择 5.3 线型脉冲调制器的设计 5.3.1 线型脉冲调制器的设计考虑 5.3.2 对已知参数及技术要求的确认 5.3.3 放电回路的工程设计 5.3.4 反峰电路的设计 5.3.5 线型脉冲调制器的充电电路 5.4 栅极脉冲调制器的设计 5.4.1 常用浮动板调制器的主要类型 5.4.2 开关管的选择 5.4.3 栅极调制电源 5.4.4 浮动板调制器的控制与保护 5.5 刚管脉冲调制器的设计 5.5.1 刚管脉冲调制器的充电电路 5.5.2 固态刚管脉冲调制器 参考文献 第6章 发射机电源 6.1 概述 6.2 发射机电源的特点 6.2.1 发射机常用的电源 6.2.2 发射机电源的技术指标 6.3 组合式大功率高压开关电源 6.3.1 设计要求和组合形式 6.3.2 高压电源变换器的电路形式 6.3.3 串联谐振高压电源变换器的设计和计算 6.3.4 设计的主要难点和解决方法 6.3.5 提高可靠性和减小干扰的方法 6.3.6 功率合成 6.4 带降压收集级的行波管放大器的开关电源系统 6.4.1 浮在高电位上的电源 6.4.2 高压电源 6.4.3 提高稳定性指标的方法 6.5 组合式大功率低压开关电源 6.5.1 设计的特点及难点 6.5.2 设计与计算 6.5.3 组合式大功率低压开关电源与组合式大功率高压开关电源的差异 6.5.4 提高效率、降低纹波的方法 6.6 电源的控制和保护电路 6.6.1 开关电源的控制方式 6.6.2 开关电源的闭环调节 6.6.3 检测与保护 6.7 电源稳定可靠工作的措施 6.7.1 软启动 6.7.2 正确选择、设计功率开关及关键元器件 6.8 电源的功率因数补偿 6.8.1 功率因数补偿的必要性 6.8.2 功率因数补偿的方法 6.9 电路拓扑的优化设计和仿真 参考文献 第7章 发射机特种元件 7.1 概述 7.2 充电电感及充电变压器 7.2.1 充电电感的工作原理 7.2.2 充电电感参数的计算 7.2.3 充电电感的设计 7.2.4 充电变压器 7.3 脉冲形成网络 7.3.1 脉冲形成网络的放电原理 7.3.2 脉冲形成网络的设计 7.3.3 多线并联脉冲形成网络的应用 7.3.4 Blumlein脉冲形成网络 7.4 脉冲变压器 7.4.1 脉冲变压器的脉冲波形参数 7.4.2 脉冲变压器的等效电路分析及波形参数计算 7.4.3 脉冲变压器的铁芯 7.4.4 脉冲变压器的绕组 7.4.5 铁芯截面积的确定 7.4.6 脉冲变压器的具体设计 7.5 开关电源变压器 7.5.1 开关电源变压器的分类 7.5.2 漏感和分布电容 7.5.3 开关电源变压器的材料 7.5.4 双极性开关电源变压器的设计 7.5.5 单极性反激式开关电源变压器的设计 7.5.6 单极性正激式开关电源变压器的设计 参考文献 第8章 系统监控与可靠性 8.1 概述 8.2 系统监控 8.2.1 发射机的开机和关机程序 8.2.2 发射机的工作状态指示 8.2.3 发射机参数检测及故障保护 8.2.4 发射机监控系统的电路设计 8.3 发射机的可靠性 8.3.1 发射机可靠性的数学模型与分析 8.3.2 可靠性指标的分配 8.3.3 发射机系统的可靠性设计 8.3.4 发射机的可靠性预计 8.3.5 故障模式影响及危害性分析 参考文献 第9章 雷达发射机技术参数的测试 9.1 概述 9.2 雷达发射机技术参数的通用测试方法 9.3 雷达发射机主要技术参数的测试 9.3.1 雷达发射机所用微波管的参数测试 9.3.2 雷达发射机的输出功率测试 9.3.3 雷达发射机的放大器功率增益测试 9.3.4 雷达发射机的瞬时带宽测试 9.3.5 雷达发射机射频脉冲检波包络的测试 9.3.6 雷达发射机频谱分布的测试 9.3.7 雷达发射机频谱纯度的测试 9.3.8 雷达发射机效率的测试 9.4 雷达发射机一些关键技术参数的测试 9.4.1 真空管雷达发射机高压电源的测试 9.4.2 真空管雷达发射机高压脉冲调制器的测试 9.4.3 雷达发射机噪声功率、噪声系数、相位灵敏度和相位噪声的测试 9.4.4 全固态雷达发射机电源纹波的测试 9.4.5 全固态雷达发射机功率放大器组件的扫频测试 9.4.6 有源相控阵雷达全固态发射机幅相特性的测试 参考文献 第10章 发射机冷却及电磁兼容的设计 10.1 发射机的热设计与冷却 10.1.1 概述 10.1.2 发射机散热方法的选择 10.1.3 自然冷却 10.1.4 强迫风冷却 10.1.5 强迫液体冷却 10.1.6 蒸发冷却 10.2 电磁兼容设计 10.2.1 概述 10.2.2 电磁干扰源的种类 10.2.3 电磁干扰的耦合途径 10.2.4 雷达发射机的抗干扰设计 参考文献