固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究

田 耕，鄭光華

（中國兵器裝備集團(tuán)成都火控技術(shù)中心，成都 611731）

固態(tài)的雷達(dá)發(fā)射機(jī)是通過上級可進(jìn)行放大的設(shè)備、尾端功率的放大設(shè)備及其分配設(shè)備的功率，也就是由控保、冷卻、合成器、電源燈相關(guān)的器件構(gòu)造而成。在固態(tài)發(fā)射設(shè)備中，放大設(shè)備功率作為基本的組成裝備，在體態(tài)較大的固態(tài)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，功率構(gòu)建的的數(shù)量少則幾十部，多則上百部，組件的性能質(zhì)量將直接影響到固態(tài)發(fā)射機(jī)的工作效果。因?yàn)閱误w的功率放大器會受到體積和重量等其他因素的約束，其輸出的功率會有部分限制，所以我們要采用合成功率的技術(shù)，來滿足實(shí)際運(yùn)行中高功率的輸出需要。

1 幾項(xiàng)關(guān)鍵的固態(tài)型雷達(dá)發(fā)射技術(shù)

1.1 微波功率放大組件的規(guī)劃及其抗組匹配

在實(shí)踐研究放大功率設(shè)備的規(guī)劃過程中，其中涵蓋抗匹配于晶體管，然后把此種抗組匹配結(jié)合網(wǎng)絡(luò)功率。微波功率晶體管具有較低的輸入、出阻抗能力，自身具有對抗點(diǎn)能的能力，通常它的功率相加器輸送線帶有的組抗性為50Ω。因而，在實(shí)踐設(shè)計研究放大器的過程中，重點(diǎn)應(yīng)用低耗能、低價轉(zhuǎn)換電抗性的網(wǎng)絡(luò)，它能夠充分的發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)變換的作用，能夠給供應(yīng)提更適合的負(fù)載阻抗和源阻抗。對于大多數(shù)的發(fā)射機(jī)來說，大部分的功率放大裝置都是以C 類的狀態(tài)進(jìn)行工作的，并不需要調(diào)節(jié)設(shè)備的幫助，待高頻信號到達(dá)功率晶體管放大設(shè)備輸入口的時候，并超出發(fā)射和基極之間，反而轉(zhuǎn)向偏置電壓后，極易造成晶體管閥或臂呈現(xiàn)低電阻流過正向電流的狀態(tài)，放大設(shè)備才能正式工作。所輸入的脈沖信號升高到脈沖信號頂端，到達(dá)脈沖后半段后，脈沖信號會持續(xù)運(yùn)行，放大裝置里的晶體管會產(chǎn)生強(qiáng)烈的變化狀態(tài)，因此其裝置的輸出輸入阻抗性能也在不斷變化，而且其輸入過程里阻抗性能的變化是最明顯的。放大設(shè)備級聯(lián)的同時，前后端不具有相應(yīng)的隔離方案，在這樣的情況下，極易造成輸入的抗組出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變體現(xiàn)為前級中放大裝置輸出的負(fù)載產(chǎn)生的阻抗變化。

1.2 微波計算機(jī)的仿真優(yōu)化設(shè)計（CAD）

現(xiàn)階段中，設(shè)計的功率放大裝置的匹配電路，其采用CAD功率最高的軟件，則是某國家電路仿真軟件，即ANSOFT Harmonica，在了解晶體管在具體阻抗數(shù)據(jù)的狀況之后，擬定出順應(yīng)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)合初值數(shù)據(jù)，選取最佳的方法讓文件進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在實(shí)踐袁準(zhǔn)的過程中。對運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測，依據(jù)運(yùn)行形成的結(jié)果，及時將文件停止運(yùn)行，這樣才能精準(zhǔn)的改善文件配置，并確保文件達(dá)到最佳的優(yōu)化結(jié)果。

ANSOFT Harmonica 仿真優(yōu)化的設(shè)計具體如下：

1.2.1 創(chuàng)建文件，編輯電路原理圖

建立電路頻率的控制模型，將輸入工作的頻率點(diǎn)與頻率進(jìn)行良好的設(shè)置，比如說工作的頻率點(diǎn)為1.2GHz 或者1.4GHz，它步進(jìn)的頻率為50MHz。

設(shè)置輸出、入電路端口，（如圖1所示）并在它的負(fù)載電路模塊上將相關(guān)的晶體管抗組數(shù)據(jù)的輸入進(jìn)去。

將具體的情況或參考電路模型結(jié)合起來，獲得PH1214-110M型號的微波功率管在實(shí)際的輸入環(huán)節(jié)中匹配電路形成拓樸圖，（如圖1所示）在電路中匹配與輸入晶體管制定成三級階梯的變換阻抗模式。

根據(jù)放大裝置符合物理的尺寸與拓?fù)潆娐返恼{(diào)節(jié)性，選取相應(yīng)的電路材質(zhì)，以確保電路元件初級模型的建設(shè)。放大設(shè)備能夠允許較大的尺寸，可適當(dāng)?shù)奶暨x一些低價的電路介質(zhì)材料，相反的話，應(yīng)選則高介的電路介質(zhì)材料。

1.2.2 仿真技術(shù)的優(yōu)化，對優(yōu)化結(jié)果細(xì)致的觀察

以實(shí)際的優(yōu)化命令，優(yōu)化電路，在具體的優(yōu)化環(huán)節(jié)之中，若是遇到某個電路元件值，貼近或是已經(jīng)達(dá)到極致，需要將電路元件數(shù)據(jù)界限進(jìn)行合理地調(diào)整；可通過人工手動控制調(diào)整，對于電路參數(shù)值是否出現(xiàn)更改進(jìn)行觀察，以此將電路的參數(shù)結(jié)果實(shí)施有效地完善；通過不斷的優(yōu)化改進(jìn)，來得到最好的優(yōu)化結(jié)果。

圖1 CAD優(yōu)化電路參數(shù)、變量及拓樸結(jié)構(gòu)圖

1.3 微波功率的合成、分配裝置的應(yīng)用與選擇

根據(jù)固態(tài)發(fā)射機(jī)的實(shí)際工作情況來看，它的輸入功率會在放大設(shè)備上進(jìn)行分配，而輸出放大設(shè)備的功率則會以合成器實(shí)現(xiàn)功率疊加。功率合成裝置是各個電路功率放大裝置合成其輸出功率的關(guān)鍵微波結(jié)構(gòu)，要有承受高功率的能力，且損耗要低，與此同時，其輸入輸出的駐波也要到的良好的效果。分配裝置因?yàn)槠洳痪哂休^大的承受功率，時常被規(guī)劃成隔離類型的裝備；而合成功率裝備會因?yàn)樽陨磔^大的承受功，要想將其規(guī)劃隔離種類的裝備具有較大的難度，經(jīng)常被設(shè)計成非隔離類型的裝備。對于功率分配和合成的裝置來講，損耗要低，其耐功率要高，各端口的電壓駐波比和端口的幅度也必須要滿足指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖2 分配器/合成器的基本類型

2 總結(jié)

綜上所述，設(shè)計固態(tài)型雷達(dá)發(fā)射機(jī)的過程里，我們一定要深入的分析研究中的問題，新形勢中，我國越來越重視技術(shù)上的研究發(fā)展，對國內(nèi)許多的研究機(jī)構(gòu)和高等院校中在固態(tài)型雷達(dá)發(fā)射機(jī)方面的研究項(xiàng)目，投人大量的財力、物力和人力上的支持，在實(shí)踐的研究工作當(dāng)中，獲得了較為顯著的效果。伴隨著我國科學(xué)研究者的深入研究與努力，提高了我國經(jīng)濟(jì)方面的發(fā)展，針對我國所研發(fā)固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的進(jìn)一步研發(fā)與制作，定會獲得穩(wěn)定的發(fā)展空間，在理論和實(shí)踐工程上，會取得更加理想的成績。