X波段无人机载SAR行波管发射机的研制

摘要

随着行波管在上世纪四十年代早期被发明后，这种微波功率器件已广泛应用到雷达、电子战、遥测、通讯等诸多行业，行波管是通过将电子束动能转化为射频电磁波来实现的微波器件，它具有频带宽、增益高、效率高、体积小、重量轻、可栅控工作等一系列优点。目前尽管真空器件在很多领域已被固态器件所代替，但在SAR成像，电子对抗和卫星通信这些要求高功率，高频率，高效率和很宽带宽工作特性的应用中只有真空器件才能提供。以行波管作为末级放大器的发射机具有输出峰值功率大、相对带宽较宽、效率高等特点，因此在未来的发展中，这种发射机仍然具有很强的生命力。 本文围绕一台峰值功率输出4KW、工作脉宽1μs-30μs、工作频率1KHz-2KHz变化的X波段行波管发射机的研制工作展开，从工程实践的角度介绍了发射机的主要技术，主要内容有：发射系统方案的选择和理论计算：行波管的工作原理；高压电源的设计分析；行波管辅助电源的设计，包括正负偏电源和灯丝电源，调制器的设计分析；发射系统的监控设计分析；发射机的环境适应性设计等内容。该行波管发射机用于某无人机载SAR系统，在实际的使用中，工作可靠稳定，取得了很好的效果。 本课题的主要关键技术： 1、基于串联谐振的高压电源的设计分析； 2、基于MOSFET开关的栅极调制技术； 3、基于CPLD/FPGA的发射监控系统应用技术研究； 4、发射机的环境适应性设计分析本课题的主要创新之处： 1、成功地研制出了一款能在高空工作的X波段大功率(4KW)无人机载SAR发射机； 2、有效地解决了无人机载SAR发射机面临的体积小，重量轻，高可靠性以及高空低气压下的绝缘和散热等设计难题； 3、提高了研制机载发射系统的能力，为后续的相关产品的开发打下了基础