雷达收发组件关键技术研究

雷达收发组件关键技术研究

管胜果

管胜果

中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市230088

摘要：雷达收发组件是通过收发组产生一个短而强烈的脉冲波到天线，天线用以发射和接受频率信号，天线发射出去脉冲波，脉冲波遇到障碍物如雨云，高山等就反射回来电波，反射回的电波经由收发组处理来获得想要的信息。接收到处理过的信息发送到DMC计算机，然后在ND上用五种颜色显示出来，显示的内容为雷达波探测到航路上的天气情况以及山脉地形情况，无线电收发机的正常频率为9333MHZ。本文根据作者多年的工作经验，站在自身的角度，对雷达收发组件关键技术进行了详细的研究分析，旨在为同行提供一些借鉴和参考。

关键词：雷达收发组件；关键技术；研究

1、引言

雷达(Radar,radiodetectionandranging)是主动发射电磁波,并利用被探测目标反射的电磁回波,对目标进行检测、测距甚至成像的无线应用设备。一般来说,雷达的无线收发组件比通信和导航的组件要求更苛刻,体现在前者需要高发射功率、宽工作频带和复杂的本振变频方案。如果雷达的功能涉及电子对抗,雷达发射机的线性度要求也不会比高性能的通信发射机低。此外,雷达设备,尤其是通道数量众多的相控阵雷达,往往具有严格的集成化、小型化要求。Ka波段作为毫米波段的第一个低损耗大气窗口,有利于雷达获得更远的探测距离,有相当多的雷达应用工作在这一频带。超宽带应用,有利于提高雷达的测距精度和成像精度,也是雷达领域的研究热点。

2、雷达技术发展简史。

雷达技术首先在美国应用成功。美国在1922年利用连续波干涉雷达检测到木船，1933年6月利用连续波干涉雷达首次检测到飞机。该种雷达不能测距。1934年美国海军开始发展脉冲雷达。英国于1935年开始研究脉冲雷达，1937年4月成功验证了CH（ChainHome）雷达站，1938年大量的CH雷达站投入运行。英国于1939年发展飞机截击雷达。1940年由英国设计的10cm波长的磁控管由美国生产。磁控管的发展是实现微波雷达的最重要的贡献。1940年11月，美国开发微波雷达，在二次世界大战末期生产出了10cm的SCR-584炮瞄雷达，使高射炮命中率提高了十倍。二战中，俄、法、德、意、日等国都独立发展了雷达技术。但除美国、英国外，雷达频率都不超过600MHz。二战中，由于雷达的很大作用，产生了对雷达的电子对抗。研制了大量的对雷达的电子侦察与干扰设备，并成立了反雷达特种部队。

3、雷达工作原理

机载气象雷达发射9.3千兆X波段信号，波长3.2厘米，降雨区及其他空中降水气象目标能够对这一波段的信号产生有效的反射，形成具有一定能量的回波信号，被雷达接收机所接收。为探测飞机航路前方及左右两侧的气象情况，雷达天线在一定范围内进行往复方位扫掠。

4、雷达系统的组成

雷达系统主要由雷达收发组、雷达天线、天线驱动组件、显示器、控制面板和波导组件等组成。

4.1雷达收发机

收发机是雷达系统的核心部件，它是由发射机和接收机组装在一起的收发组，带有风切变预警功能，它包括收发转换电路，电源供给电路，状态监控电路。

4.2雷达天线

雷达天线是一种方向性很强的微波天线，它的功用是把发射机所产生的微波信号形成很窄的雷达波束辐射到空中，并接收回波信号。我们飞机所装的为平板型雷达天线。雷达罩是用非金属材料制成的，以保证电磁波的顺利穿透。

4.3天线驱动组件

雷达天线除了要完成辐射和接收雷达信号的任务以外，还要进行复杂的运动——方位扫掠与俯仰倾斜稳定。天线驱动组件的作用就是按不同的扫掠速度在俯仰±25度倾斜±40度范围内实现天线自动往复的扫描。

4.4控制面板

控制面板有很多种构型，我们公司的主要有以下三种。

4.5显示设备

在我们的飞机上，ND用来显示雷达图像，图像上不同的颜色表示不同的气象或地形。所有的导航方式都可以显示雷达图像，计划方式除外。

4.6波导系统

波导系统用以实现雷达收发组和天线之间的射频能量传输。波导系统由刚性波导和软波导组成。

5、雷达工作方式

5.1气象方式---WX

在气象（WX)方式中，颜色取决于降水的程度，黑色为最低强度，绿色，琥珀色及红色表示递增的高强度。这种方式探测距离最大可达320NM。

5.2气象/紊流方式——WX/TURB

气象/紊流(WX/TURB)方式中，紊流区显示的洋红色被叠加在正常方式之上，TURB方式是现代雷达的典型工作方式，TURB方式的检测距离通常为40NM。

5.3图方式——MAP

地图（MAP)方式中，黑色表示水，绿色表示地面，琥珀色表示城市和山脉。

除上述方式外，气象雷达均设有一档“测试”方式。测试既可以在驾驶舱操作，也可以通过按压收发机上的测试按钮来实现。

6、维护和放行中的注意事项

提高对本系统重要性的认识，尤其当机组反映了故障后一定要及早排除。地面上系统操作测试正常后，还要做实际的发射检查。雷雨季节，尽量避免用串件后飞机来判断故障，在有备件的情况下，首先考虑更换可能性最大的部件。

如果只能选择串件，要根据航班安排与航路天气情况，选择影响最小的飞机来串件。为识别、判断系统故障，必要时应跟机观察。对收发机的观察件处理要慎重，在不能确认可用前，不能办可用入库，在未办理为可用前，不得装机使用。

7、雷达收发组件常见故障分析研究

雷达的故障常表现为ECAM警告，CFDS故障信息，ND上的异常显示和故障信息，并伴随有系统工作失效。雷达系统故障率最高的部件为雷达收发组，这是由于雷达全部的功能模块都集成在其中，且常处于高功率的工作方式。控制面板的更换率次之，往往是由于人为操作造成的，例如选择模式开关松动，无法正常衔接或关断等。天线驱动组件的故障率较前两者都小的多，虽其运动较为复杂，但可靠性较高，很少更换。天线与波导组件构型非常精密，但结构非常简单，极少出现故障。

8、电磁辐射防护

雷达工作在辐射能量的方式时，应通知其他人员离开飞机前方的扇形区域，本架或附近飞机正在加放油时，或者前方五米左右90度范围内有强反射物如铁门其它飞机等，不得使雷达工作在辐射方式。但在雷达测试方式时，雷达辐射方式会被自动抑制，不会对外发射，各位机下工作的同事大可不必担心。

9、结束语

雷达(Radar)是英文“RadioDetectionandRanging”缩写的译音,意思是无线电检测和定位。近年来更广义的Radar的定义为:利用电磁波对目标检测/定位/跟踪/成像/识别。雷达是战争中关键的侦察系统之一,它提供的信息是决策的主要基础。

参考文献:

[1]毫米波汽车防撞雷达实用化研究[D].徐涛.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）,2003.

[2]汽车毫米波防撞雷达的研究与实现[D].赵爽.长春理工大学,2013.