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自 20 世纪 60 年代以来，微波功率晶体管的设计水平和制造技术不断提高，在不断提高同时，也不断扩展工作频率，并迅速进入实用阶段。

从 20 世纪 70 年代末，固态雷达发射机有了’飞速发展，早期的固态雷达发射机主要工作在短波、 VHF 和 UHF 波段，随着现代雷达系统的需要和新型砷化镓场效应管（GaAs FET）工作频率的不断扩展和输出功率的不断提高，工作频率逐步扩展到 C 波段和 X 波段和毫米波段。下图为机载相控阵雷达，属于固态雷达中的一类。

固态发射机是应用先进的集成电路和微波网络技术，将多个大功率晶体管的输出功率并行组合，制成固态高功率放大器模块。

固态发射机主要有两种典型的结构：

• 空间合成式

如下图所示。空间合成式发射机若有  路发射天线，每路的发射功率为  ，则在空间合成的功率为  。这种发射机多用于相控阵雷达。由于没有微波功率合成网络的插入损耗，因而输出功率的效率较高。

• 集中合成式
  

如下图所示。集中合成式发射机将  路功率均为  的功放输出信号经过大功率合成器后送给大功率天线。合成器输出功率为  ，  为合成器的损耗。

这种发射机可以单独作为中、小功率的雷达发射机辐射源，也可以用于相控阵雷达。由于有微波功率合成网络的插入损耗，它的效率比空间合成输出要低一些。

固态发射机的优点

固态发射机与电真空管（如速调管、行波管、前向波管等）发射相比具有明显的优点：

• 固态发射机不需要阴极加热。不存在预热时间，节省热功率, 使用寿命几乎是无限的

• 工作电压低。末级功率放大器的电源电压一般不超过 40V ；不需要电真空管发射机必需的大功率、高电压调制器

• 具有比电真空管发射机更宽的瞬时带宽，一般可提高 20 ％一 30 % 

• 具有高可靠性，其晶体管功率放大模块的平均无故障时间（MTBT）可达 100000h

• 固态发射机在某些应用场合效率较高，可提高 20 % 

• 采用标准化、模块化、商品化的功率放大组件和 T / R 组件，具有很大的灵活性和很好的互换性

固态发射机由多个功率放大器组件直接合成，或者在空间合成得到需要的输出功率。所使用的功率放大组件从几十个、几百个到成千上万个。即使有个别功率放大组件失效，对整机的输出功率也没有太大影响，因此使发射机具有故障弱化特性。

固态发射机的设计

对雷达发射机设计的要求是要能从天线辐射大功率信号，来实现最大作用距离，并能在接收端保持最小可接受的信噪比。

高辐射功率的要求对固态发射机设计的影响是最基本的——必须通过合成小功率放大器的输出来实现大功率，以达到所需的辐射功率量级。

晶体管被合成为 MMIC 放大器；放大器又被合成为模块；模块进一步被合成为系统。通常，合成方法采用两种不同结构中的一种，即空间合成或集中合成结构。

放大器和模块设计

发射机中用的固态放大器的设计是用其工作类型分类的。放大器的工作类型分别定义为 A、B、AB、C、D、E、F 或 G 类。A、B、AB 和 C 类通常是指模拟放大器，而 D、E、F 和 G 类则是针对开关模式放大器的。

每种模拟放大器模式的工作类型是由晶体管的偏置方式来决定的：每种开关模式的工作类型是由晶体管的偏置方式和电压电流波形的控制方法来共同决定的。

例如，A 类偏置放大器的电流摆动完全复制了输入信号，直到达到晶体管的电压和电流极限。实际上，A 类放大器线性度最高，但效率最低。高动态范围的线性接收机放大器采用A类放大器，为了保持输入信号的线性度，音频放大器可能也是A类工作的。下图为 A 类放大器结构示意图。

放大器的 B 类偏置是指只有在输入电压的半个周期内，晶体管有导通电流流过。推挽放大器即为此种偏置方式，一个管子在正半周期工作，另一个在负半周期工作。与 A 类设计相比，其效率较高但失真较严重。AB 类工作的放大器采用了微静态电流技术，可在刚好大于 50% 的周期内导通，通常此类放大器也用做推挽放大器。

C 类偏置的放大器在小于 50% 的输入电压周期内管子导通，这使得其效率最高，但这是以牺牲功率增益为代价的，并且线性度最差。

实际上，在输入端没有射频信号时 C 类偏置的晶体管是关断的。用于雷达发射机的 C 类放大器的效率高于 A、B 和 AB 类放大器。C 类放大器可采用“自偏置”，并且在 UHF 波段、I 波段和 S 波段上，C类工作为硅双极型晶体管的首选工作类型。

由于 C 类放大器工作类型固有的非线性特点，当晶体管在每个射频周期的关断和饱和状态之间调制时，谐波分量很高，因此在发射机输出端必须釆用合适的滤波来滤掉不需要的高次频谱分量。

D、E、F 和 G 类放大器是高效率的开关放大器结构，为了使放大器效率最大，这种结构需要专门的信号滤波终端。虽然这在硬件实现上很复杂，但由此带来的效率递增对整个发射系统有益时还是值得采用的。

现代雷达要求射频信号的频率很稳定，常用固体微波源来实现主控振荡器的作用，因为用一级振荡器很难完成，所以起到主控振荡器作用的固体微波源往往是一个比较复杂的系统。

例如它先在较低的频率上利用石英晶体振荡器产生频率很稳定的连续波振荡，然后再经过若干级倍频器升高到微波波段。

如果发射的信号要求某种形式的调制（例如线性调频），那么还可以对它和波形发生器来的已经调制好的中频信号进行上变频合成。由于振荡器、倍频器及上变频器等都是由固体器件组成的，所以叫固体微波源。

射频放大链一般由二至三级射频功率放大器级联组成，对于脉冲雷达而言，各级功率放大器都要受到各自的脉冲调制器的控制，并且还要有定时器协调它们的工作。

正因为全固态发射机在稳定性、可靠性、模块化等方面有诸多优点，现代雷达中大多采用全固态发射机。

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