本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航雷達(dá)的雙體制發(fā)射機(jī)。

背景技術(shù)：

導(dǎo)航雷達(dá)安裝在各類船舶上，探測船舶載體周圍的各類物體，如船只、航標(biāo)、橋墩、堤岸、浮冰、海島、冰山、海岸線等，給船員提供直觀清晰的目標(biāo)距離與方位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要發(fā)出警告信息，規(guī)避危險(xiǎn)障礙物，防止碰撞事故，保證船舶安全航行或順利泊錨。

自1904年德國人Chrisian Hulsmeyer申請了單站脈沖雷達(dá)專利并推銷用于海上艦船防撞以來，船用導(dǎo)航雷達(dá)已歷經(jīng)了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。1946年出現(xiàn)了最早的商業(yè)海用雷達(dá)；1960年，海洋生命安全國際會議建議使用雷達(dá)防止船舶碰撞事故，1974年，該會議規(guī)定商船必須裝備雷達(dá)；1977年，美國海岸警衛(wèi)隊(duì)頒布規(guī)定，要求所有進(jìn)入美國水域的船只裝備并使用避碰系統(tǒng)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)自動雷達(dá)標(biāo)繪儀(ARPA)的迅速發(fā)展。

20世紀(jì)80年代，軍用雷達(dá)技術(shù)快速發(fā)展，人們樂觀地認(rèn)為船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)也會突飛猛進(jìn)，甚至設(shè)想應(yīng)用脈沖多普勒、相控陣、合成孔徑成像、超視距探測等技術(shù)體制。30年過去了，船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)與軍用雷達(dá)技術(shù)的差距卻越來越大，除了屈指可數(shù)的新技術(shù)，如波導(dǎo)縫隙陣列天線、固態(tài)調(diào)制器、數(shù)字終端顯示、數(shù)字信號處理、固態(tài)功放、連續(xù)波等，其余變化都是小改小革，如組合導(dǎo)航(接入船舶自動識別設(shè)備、運(yùn)行電子海圖)、波束銳化、雙量程顯示等，而非雷達(dá)體制上的根本變化。時(shí)至今日，無論軍用還是民用船舶，仍然大量使用磁控管導(dǎo)航雷達(dá)，甚至連數(shù)字信號處理技術(shù)都未廣泛使用。究其原因，民用船舶是導(dǎo)航雷達(dá)的主要市場，成本與性價(jià)比是首要因素。激烈的市場競爭導(dǎo)致雷達(dá)的重心放在了產(chǎn)品的價(jià)格而不是新技術(shù)應(yīng)用上，除非有法律條文明確規(guī)定，否則那些價(jià)格居高不下的技術(shù)就一直得不到應(yīng)用。

導(dǎo)航雷達(dá)按技術(shù)體制的差別可分為脈沖式和連續(xù)波式兩種。脈沖式導(dǎo)航雷達(dá)通過發(fā)射和接收一串調(diào)制脈沖，根據(jù)發(fā)射和接收脈沖之間的往返時(shí)延來計(jì)算距離，探測距離遠(yuǎn)；而連續(xù)波導(dǎo)航雷達(dá)利用發(fā)射頻率和接收頻率的頻率差和時(shí)間差，精確測量目標(biāo)的距離和徑向速度，還具有良好的雜波抑制能力。

脈沖雷達(dá)發(fā)射與接收信號在時(shí)間上錯(cuò)開，允許很大的發(fā)射功率，目標(biāo)探測距離遠(yuǎn)，距離盲區(qū)取決于脈沖信號寬度與收發(fā)切換時(shí)間；連續(xù)波雷達(dá)同時(shí)發(fā)射和接收，理論上沒有距離盲區(qū)，距離分辨率可以做得很高。因?yàn)槭瞻l(fā)隔離度的影響，連續(xù)波雷達(dá)發(fā)射功率一般較小，探測距離較近。

中國航天科工集團(tuán)二院23所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的雙體制船用導(dǎo)航雷達(dá)，采用相參體制的固態(tài)發(fā)射機(jī)，連續(xù)處理脈沖串，終期免維護(hù)，可靠性大大提高。同時(shí)，在脈沖探測模式的基礎(chǔ)上加上連續(xù)波探測模式，分辨率得到顯著提升，兩個(gè)漂浮物之間的距離超過2.5米即可辨別。此外，雷達(dá)的峰值功率也從200瓦降低至1瓦，有效降低了輻射。該雷達(dá)利用固態(tài)功放的脈沖體制結(jié)合連續(xù)波體制解決了導(dǎo)航雷達(dá)探測近距離盲區(qū)的問題，但存在的問題在于：一方面，固態(tài)功放實(shí)現(xiàn)的發(fā)射機(jī)成本遠(yuǎn)高于以行波管為代表的電真空器件所實(shí)現(xiàn)的發(fā)射機(jī)；另一方面，固態(tài)功放發(fā)射機(jī)的探測距離遠(yuǎn)低于以電真空器件為基礎(chǔ)的發(fā)射機(jī)；故對現(xiàn)有真空器件所實(shí)現(xiàn)的發(fā)射機(jī)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)改造，在現(xiàn)有高功率脈沖體制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)連續(xù)波體制發(fā)射，對于船舶導(dǎo)航雷達(dá)的技術(shù)發(fā)展有很大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于船舶導(dǎo)航雷達(dá)的雙體制發(fā)射機(jī)，包括脈沖體制和連續(xù)波體制兩種工作模式，可應(yīng)用于遠(yuǎn)程探測和近距離補(bǔ)盲。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于船舶導(dǎo)航雷達(dá)的雙體制發(fā)射機(jī)，包括集成電路調(diào)整器、固態(tài)放大器、開關(guān)、電真空功率放大器和大功率開關(guān)；近區(qū)掃盲模式下，連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)固態(tài)放大器放大，再由開關(guān)和大功率開關(guān)進(jìn)行選擇導(dǎo)通，傳輸至發(fā)射天線，此時(shí)固態(tài)放大器中的可調(diào)衰減器處于不衰減的工作狀態(tài)；遠(yuǎn)程探測模式下，脈沖信號經(jīng)固態(tài)放大器放大，由開關(guān)選擇作為電真空功率放大器的輸入信號放大至80dBm，經(jīng)大功率開關(guān)選擇傳輸至天線，此時(shí)固態(tài)放大器中的可調(diào)衰減器將脈沖信號的功率衰減至10-20dBm；所述的集成電路調(diào)整器控制固態(tài)放大器激勵(lì)和電真空功率放大器。

所述的電真空功率放大器包括行波管、速調(diào)管和回旋管。

所述的電真空功率放大器采用行波管時(shí)，所述的集成電路調(diào)整器包括控制低壓組件和調(diào)制高壓組件；近區(qū)掃盲模式下，連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)前級放大組件放大后，再由開關(guān)和大功率開關(guān)的選擇作用傳輸至發(fā)射天線，此時(shí)固態(tài)放大器中的可調(diào)衰減器處于不衰減的工作狀態(tài)；遠(yuǎn)程探測模式下，脈沖信號經(jīng)前級放大組件放大后，信號功率由可調(diào)衰減器衰減至10-20dBm，該脈沖信號作為電真空功率放大器的輸入信號經(jīng)開關(guān)選擇輸入至行波管放大至80dBm，經(jīng)大功率開關(guān)選擇傳輸至天線；其中，控制低壓組件的作用在于接收外界的控制信號和調(diào)制高壓組件的采樣反饋信號，并對前級放大組件和調(diào)制高壓組件進(jìn)行控制；調(diào)制高壓組件輸出陰極電壓調(diào)制脈沖對行波管進(jìn)行控制。

所述的電真空功率放大器采用速調(diào)管時(shí)，本發(fā)明還包括隔離器、可變衰減器、打火駐波檢測器、高功率隔離器、高功率開關(guān)、磁場電源、冷卻系統(tǒng)、固態(tài)調(diào)制、燈絲電源和高壓電源；近區(qū)掃盲模式下，連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)固態(tài)放大器放大，再由開關(guān)和高功率開關(guān)的選擇作用傳輸至發(fā)射天線；遠(yuǎn)程探測模式下，脈沖信號經(jīng)前級放大組件放大，經(jīng)開關(guān)、隔離器后傳輸至可變衰減器，可變衰減器將脈沖信號的功率衰減至10-20dBm，該脈沖信號輸入速調(diào)管放大至80dBm，功率為80dBm的脈沖信號經(jīng)打火駐波檢測器、高功率隔離器的傳輸作用后，經(jīng)高功率開關(guān)選擇傳輸至天線；所述的固態(tài)調(diào)制器將小功率時(shí)序信號放大形成高壓脈沖信號以控制速調(diào)管的通斷，并為速調(diào)管柵極提供負(fù)偏壓，以保證脈沖休止期間速調(diào)管處于截至狀態(tài)；高壓電源提供速調(diào)管所需的直流高壓和能量，燈絲電源完成速調(diào)管燈絲加熱功能，鈦泵電源是速調(diào)管的輔助電源，滿足速調(diào)管的工作狀態(tài)；冷卻系統(tǒng)為速調(diào)管散熱。

所述的電真空功率放大器采用回旋管時(shí)，本發(fā)明還包括高功率開關(guān)、燈絲電源、制冷設(shè)備、控制保護(hù)電路、鈦泵電源、MAX調(diào)制器、高壓電源和磁場電源；近區(qū)掃盲模式下，連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)前級固態(tài)功放放大，此時(shí)、前級固態(tài)功放中的可調(diào)衰減器處于不衰減的工作狀態(tài)，連續(xù)波經(jīng)射頻開關(guān)和高功率開關(guān)的選擇作用傳輸至發(fā)射天線；遠(yuǎn)程探測模式下，脈沖信號經(jīng)前級放大組件放大，信號功率由可調(diào)衰減器衰減至10-20dBm，該脈沖信號作為電真空功率放大器的輸入信號經(jīng)開關(guān)選擇輸入至回旋管放大至80dBm，經(jīng)高功率開關(guān)選擇傳輸至天線；其中，高壓電源提供回旋管所需的直流高壓和能量，燈絲電源完成回旋管燈絲加熱功能，鈦泵電源是速調(diào)管的輔助電源，滿足回旋管的工作狀態(tài)；制冷設(shè)備為回旋管散熱；MAX調(diào)制器將高壓電源產(chǎn)生的穩(wěn)定直流高壓變換成脈沖高壓，脈沖高壓對回旋管進(jìn)行陰極調(diào)制；磁場電源為回旋管放大器的聚焦線圈提供恒流電源。

本發(fā)明的有益效果是：在現(xiàn)有高功率脈沖體制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)連續(xù)波體制發(fā)射，可應(yīng)用于遠(yuǎn)程探測和近距離補(bǔ)盲，對于船舶導(dǎo)航雷達(dá)的技術(shù)發(fā)展有很大的意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖；

圖2是基于行波管的船舶導(dǎo)航雷達(dá)雙體制發(fā)射機(jī)原理示意圖；

圖3是基于速調(diào)管的船舶導(dǎo)航雷達(dá)雙體制發(fā)射機(jī)原理示意圖；

圖4是基于回旋管的船舶導(dǎo)航雷達(dá)雙體制發(fā)射機(jī)原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

參見圖1，應(yīng)用于船舶導(dǎo)航雷達(dá)的雙體制發(fā)射機(jī)包括：集成電路調(diào)整器、固態(tài)放大器激勵(lì)、開關(guān)、電真空功率放大器和大功率開關(guān)。近區(qū)掃盲模式下：連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)固態(tài)放大器放大后(功率為30dBm)，此時(shí)、固態(tài)放大器中的可調(diào)衰減器處于不衰減的工作狀態(tài)，連續(xù)波經(jīng)開關(guān)和大功率開關(guān)的選擇作用后，傳輸至發(fā)射天線；遠(yuǎn)程探測模式下：脈沖信號經(jīng)固態(tài)放大器放大后(功率為30dBm)，信號功率由可調(diào)衰減器衰減至10-20dBm，該脈沖信號作為電真空功率放大器的輸入信號經(jīng)開關(guān)選擇輸入至電真空功率放大器放大至80dBm，經(jīng)大功率開關(guān)選擇傳輸至天線。

應(yīng)用于船舶導(dǎo)航雷達(dá)的雙體制發(fā)射機(jī)應(yīng)用的電真空器件包含：行波管、速調(diào)管和回旋管三種。

參見圖2，基于行波管的船舶導(dǎo)航雷達(dá)雙體制發(fā)射機(jī)包含：控制低壓組件、調(diào)制高壓組件、前級放大組件、射頻開關(guān)、行波管、大功率開關(guān)。近區(qū)掃盲模式下：連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)前級放大組件放大后(功率為30dBm)，此時(shí)、前級放大組件中的可調(diào)衰減器處于不衰減的工作狀態(tài)，連續(xù)波經(jīng)開關(guān)和大功率開關(guān)的選擇作用后，傳輸至發(fā)射天線；遠(yuǎn)程探測模式下：脈沖信號經(jīng)前級放大組件放大后(功率為30dBm)，信號功率由可調(diào)衰減器衰減至10-20dBm，該脈沖信號(信號功率為行波管的最佳激勵(lì)功率值)作為電真空功率放大器的輸入信號經(jīng)開關(guān)選擇輸入至行波管放大至80dBm，經(jīng)大功率開關(guān)選擇傳輸至天線。其中，控制低壓組件的作用在于接收外界的控制信號和調(diào)制高壓組件的采樣反饋信號，并對前級放大組件和調(diào)制高壓組件進(jìn)行控制；調(diào)制高壓組件輸出陰極電壓調(diào)制脈沖對行波管進(jìn)行控制。

參見圖3，基于速調(diào)管的船舶導(dǎo)航雷達(dá)雙體制發(fā)射機(jī)包含：固態(tài)放大器、射頻開關(guān)、隔離器、可變衰減器、速調(diào)管、打火駐波檢測器、高功率隔離器、高功率開關(guān)、磁場電源、冷卻系統(tǒng)、固態(tài)調(diào)制、燈絲電源、高壓電源。近區(qū)掃盲模式下：連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)固態(tài)放大器放大后(功率為30dBm)，經(jīng)開關(guān)和高功率開關(guān)的選擇作用后，傳輸至發(fā)射天線；遠(yuǎn)程探測模式下：脈沖信號經(jīng)前級放大組件放大后(功率為30dBm)，經(jīng)開關(guān)、隔離器后傳輸至可變衰減器，可變衰減器將脈沖信號的功率衰減至10-20dBm，該脈沖信號(信號功率為行波管的最佳激勵(lì)功率值)作為電真空功率放大器的輸入信號經(jīng)開關(guān)選擇輸入至速調(diào)管放大至80dBm，功率為80dBm的脈沖信號經(jīng)打火駐波檢測器、高功率隔離器的傳輸作用后，經(jīng)大功率開關(guān)選擇傳輸至天線。其中，打火駐波檢測器、高功率隔離器的作用在于低損耗傳輸射頻功率和防止負(fù)載反射損壞速調(diào)管；固態(tài)調(diào)制器將小功率時(shí)序信號放大形成高壓脈沖信號以控制速調(diào)管的通斷，并為速調(diào)管柵極提供負(fù)偏壓，以保證脈沖休止期間速調(diào)管處于截至狀態(tài)；高壓電源提供速調(diào)管所需的直流高壓和能量，燈絲電源完成速調(diào)管燈絲加熱功能，鈦泵電源是速調(diào)管的輔助電源，滿足速調(diào)管的工作狀態(tài)；冷卻系統(tǒng)為速調(diào)管和其它發(fā)熱器件散熱。

參見圖4，基于回旋管的船舶導(dǎo)航雷達(dá)雙體制發(fā)射機(jī)包含：前級固態(tài)功放、射頻開關(guān)、回旋行波管放大器、高功率開關(guān)、燈絲電源、制冷設(shè)備、控制保護(hù)電路、鈦泵電源、MAX調(diào)制器、高壓電源和磁場電源。近區(qū)掃盲模式下：連續(xù)波激勵(lì)信號經(jīng)前級固態(tài)功放放大后(功率為30dBm)，此時(shí)、前級放大組件中的可調(diào)衰減器處于不衰減的工作狀態(tài)，連續(xù)波經(jīng)射頻開關(guān)和高功率開關(guān)的選擇作用后，傳輸至發(fā)射天線；遠(yuǎn)程探測模式下：脈沖信號經(jīng)前級放大組件放大后(功率為30dBm)，信號功率由可調(diào)衰減器衰減至10-20dBm，該脈沖信號(信號功率為行波管的最佳激勵(lì)功率值)作為電真空功率放大器的輸入信號經(jīng)開關(guān)選擇輸入至回旋行波管放大器放大至80dBm，經(jīng)高功率開關(guān)選擇傳輸至天線。其中，高壓電源提供回旋管所需的直流高壓和能量，燈絲電源完成回旋管燈絲加熱功能，鈦泵電源是速調(diào)管的輔助電源，滿足回旋管的工作狀態(tài)；制冷設(shè)備為回旋管和其它發(fā)熱器件散熱；MAX調(diào)制器將高壓電源產(chǎn)生的穩(wěn)定直流高壓變換成脈沖高壓，脈沖高壓對回旋管進(jìn)行陰極調(diào)制；磁場電源為回旋管放大器的聚焦線圈提供恒流電源，產(chǎn)生恒定磁場使電子注聚焦于管子的腔體軸線附近，有效控制回旋管的直流特別是高頻狀態(tài)時(shí)的電子通過率。