CN201909844U - 单脉冲二次雷达s模式发射机 - Google Patents

Abstract

一种单脉冲二次雷达S模式发射机，其特征是它包括一级功放电路(1)、二级功放电路(2)、三级功放电路(3)、一分四网络模块(4)、功率放大管(5)、四合一网络模块(6)和环形器(7)，一级功放电路(1)的输入端与接收机的15mW射频信号输出端相连，一级功放电路(1)的输出经二级功放电路(2)和三级功放电路(3)连续放大后得到320W以上的输出功率，三级功放电路(3)输出的320W射频脉冲经一分四网络模块(4)分为四路，分别送入四个并联的功率放大管(5)放大后得到每路500W的功率输出，同时输入四合一网络模块(6)，合成输出再经环形器(7)得到大于1500W的射频脉冲输出。本实用新型具有设计合理、实现简便、实现费用少等优点。

Description

单脉冲二次雷达S模式发射机

技术领域

本实用新型涉及一种全固态发射机技术，尤其是一种二次雷达以S模式工作的发射机电路，具体地说是一种单脉冲二次雷达S模式发射机。

背景技术

众所周知，民航运输增长迅速，在过去10年中，我国的飞机运输量年平均增长15％以上，国际航空业务也呈迅猛发展趋势，飞行密度日益增大，对空中交通管制提出了高精度、高分辨率、高发现概率、低虚警的要求。二次雷达S模式工作方式就是针对以上要求提出的新型工作方式，它采用点名询问方式，在密集航空交通环境下降低了询问频率，从根本上避免了同步窜扰和异步干扰情况的发生，提高了复杂飞行环境下的测试精度。

二次雷达是空管系统重要的组成部分，是航空管制系统重要的信息源，适用于机场和航路监视，可提供威力覆盖范围内装有机载应答机飞机的距离、方位、气压高度、识别代码和其它特殊标志(如：危急、通讯故障、被劫持等等)。常规二次雷达采用空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)，使用的是广播技术，即只要二次雷达发出询问，所有接收到询问的飞机均作出应答。ATCRBS共有1、2、3/A、B、C、D共6种工作模式，其中民用的为3/A模式和C模式，分别通过询问获得飞机的二次代码和高度码。

S模式和ATCRBS的根本区别就是询问、应答的方法，ATCRBS的方法是一种广播技术，因此所有飞机都接收地面雷达的询问信号，而且全部应答。这样应答会重叠在一起，引起同步串扰和异步混淆与干扰。S模式的方法是利用离散寻址来请求应答，实现点名询问。S模式除了可完成飞机代码和地址码的询问外，还可以与飞机进行信息交换，并可通过校验数据对应答信号进行查错和纠错。雷达在其分配的响应时间内自适应地询问飞机，以最少的询问次数获得所需要的监视数据。S模式询问降低了询问速率，避免了同步串扰和异步混淆的发生。因此，设计一种S模式发射机以满足二次雷达S模式工作要求是当务之急。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前民航运输发展迅速，传统的应答模式不能满足航空信息交换的要求，设计一种全固态高占空比的单脉冲二次雷达S模式发射机。

本实用新型的技术方案是：

一种单脉冲二次雷达S模式发射机，其特征是它包括一级功放电路1、二级功放电路2、三级功放电路3、一分四网络模块4、功率放大管5、四合一网络模块6和环形器7，一级功放电路1的输入端与接收机的15mW射频信号输出端相连，一级功放电路1的输出经二级功放电路2和三级功放电路3连续放大后得到320W以上的输出功率，三级功放电路3输出的320W射频脉冲经一分四网络模块4分为四路，分别送入四个并联的功率放大管5放大后得到每路500W的功率输出，同时输入四合一网络模块6，合成输出再经环形器7得到大于1500W的射频脉冲输出。

所述的功率管5为高占空比功放管。

所述的功率放大管5连接有储能电容，以减小宽脉冲发射输出波形的顶降，满足发射波形顶降小于1dB的指标要求。

所述的储能电容连接有由常闭继电器和限流电阻串接而成的快速放电回路，以便在发射电源关闭后为发射储能电容提供快速放电回路，保证发射机的安全使用。

本实用新型的有益效果：

本实用新型专利针对二次雷达S模式工作方式，达到发射输出短期占空比不小于67％、长期占空比不小于5％和宽脉冲顶降小于1dB的指标要求，提出了切实可行的设计思想，并已具体实现。采用该发射机的二次雷达已安装在民航机场投入正式使用，通过国家无委会的有关技术指标测试，通过民航组织校飞测试，各项指标均满足设计要求，使用效果良好。

本实用新型适用于类似场合的全固态发射机的设计，具有方案设计合理、实现简便、实现费用少等优点。

附图说明

图1是本实用新型的S模式发射波形一

图2是本实用新型的S模式发射波形二

图3是本实用新型的S模式发射机功率放大框图。

图4是本实用新型的储能电容放电电路

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

一种单脉冲二次雷达S模式发射机，它包括一级功放电路1、二级功放电路2、三级功放电路3、一分四网络模块4、功率放大管5、四合一网络模块6和环形器7，一级功放电路1的输入端与接收机的15mW射频信号输出端相连，一级功放电路1的输出经二级功放电路3和三级功放电路3连续放大后得到320W以上的输出功率，三级功放电路3输出的320W射频脉冲经一分四网络模块4分为四路，分别送入四个并联的功率放大管5放大后得到每路500W的功率输出，同时输入四合一网络模块6，合成输出再经环形器7得到大于1500W的射频脉冲输出。如图3所示。

二次雷达A、C模式和和S模式工作方式的发射功率均为≥1500W，S模式发射机与3/A、C模式发射机的主要区别是占空比的变化和调制方式的改变：3/A、C模式发射机占空比不超过1％，S模式发射机的长期占空比达5％，短期占空比达67％；3/A、C模式发射机的调制方式为脉冲幅度调制(PAM)，S模式发射机的调制方式为脉冲幅度调制(PAM)和差动相移键控(DPSK)的组合，具体说明如下。

S模式工作有全呼叫和点名呼叫2种方式。全呼叫又分为A/C全呼、A/C/S全呼和仅S全呼，其中A/C全呼和A/C/S全呼发射波形如图1所示。发射信号采用脉冲幅度调制，脉宽有0.8μs和1.6μs2种，脉冲P1的脉宽固定为0.8μs，脉冲P4的脉宽为0.8μs时对应于A/C全呼，脉冲P4的脉宽为1.6μs时对应于A/C/S全呼，二次雷达的工作重频为150Hz～450Hz之间可选，所以发射机的占空比不超过1％。

S模式A/C全呼和A/C/S全呼发射信号的时序如图1所示，发射波形脉冲参数见表1。

表1 S模式全呼叫询问脉冲参数

S模式除上述的全呼叫询问外，还有仅S全呼(UF11)和UF4、UF5、UF20、UF21点名呼叫询问等，发射信号的时序见图2，发射波形脉冲参数见表2。脉冲P1、P2的调制方式为脉冲幅度调制，脉宽为0.8μs；脉冲P6的制方式为差动相移键控，脉冲宽度有16.25μs和30.25μs 2种，其中脉冲P6宽度为16.25μs时对应于UF11、UF4、UF5询问，脉冲P6宽度为30.25μs时对应于UF20、UF21，UF20、UF21最多可连续进行4次询问，导致发射的短期占空比可达67％，长期占空比可达5％，为此S模式发射机的设计一方面要满足高占空比的要求，同时在脉冲P6的持续时间内脉冲顶降部要保证在指定范围内(小于1dB)。

表2 S模式点名呼叫询问脉冲参数

S模式发射机采用了多级级联，功率合成的功率放大系统，它将接收机送来的约15mW左右的射频信号进行一系列放大，最后通过环行器输出的射频功率大于1500W，总增益大于50dB。射频放大链主要由4级放大器组成，第一级为6W功放模块，来自频率源的约20mW的射频脉冲被放大输出约6W，第二级为一个放大单元，输出功率为60W，第三级放大到320W左右，经一分四网络后，每路得到约60W功率，分别去激励第四级中4个功率管，每个功率管输出约500W功率，再经过四合一合成网络输出，最终输出功率大于1500W。为减少功放模块品种，第三级放大采用500W功放模块，降压使用获得所需的320W，具体框图见图3。

为满足高占空比的技术指标，采用了高占空比功放管，同时功率输出留有较大的富裕量。为满足宽脉冲顶降的技术指标要求，在功放末级采用了储能电容，在脉冲休止期间储能电容充电，把电源供给的能量储存起来，而在脉冲持续期间储能电容放电，把储存的能量释放出来，保证输出高占空比宽脉冲顶降满足指标要求。

由于功放末级电源(+50V)使用了大容量的储能电容，电容储能释放慢，导致发射机在发射电源关断15分钟后，+50V电源电压输出仍高于+5V电压。发射机在电源关电后的长时间带电，给发射机的使用和维护带来不便，对人身安全造成威胁。为此，我们设计了储能电容放电电路：在+50V供电回路增加继电器放电电路，选用了+24V驱动的继电器，利用发射机原有的+24V电源作为继电器的工作电源，继电器为常闭工作模式。当发射电源闭合发射机正常工作时，+24V电源使继电器吸合断开，放电回路处于开路状态，不起作用。一旦发射机电源关电，导致+24V电源关电，继电器就处于闭合状态，从而将限流电阻R接入+50V电源回路中，为+50V电源提供快速放电回路。根据需要承受的放电电流值、放电时间的选择，我们选用了500Ω/10W限流电阻，一方面，保证电源关电后1分钟以内，+50V电源输出电压快速降到+5V电压以下；另一方面，耐功率10W的电阻体积不是太大，能安装在我们的发射机组件内。具体电路如图4所示。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种单脉冲二次雷达S模式发射机，其特征是它包括一级功放电路(1)、二级功放电路(2)、三级功放电路(3)、一分四网络模块(4)、功率放大管(5)、四合一网络模块(6)和环形器(7)，一级功放电路(1)的输入端与接收机的15mW射频信号输出端相连，一级功放电路(1)的输出经二级功放电路(2)和三级功放电路(3)连续放大后得到320W以上的输出功率，三级功放电路(3)输出的320W射频脉冲经一分四网络模块(4)分为四路，分别送入四个并联的功率放大管(5)放大后得到每路500W的功率输出，同时输入四合一网络模块(6)，合成输出再经环形器(7)得到大于1500W的射频脉冲输出。

2.根据权利要求1所述的单脉冲二次雷达S模式发射机，其特征是所述的功率管(5)为高占空比功放管。

3.根据权利要求1所述的单脉冲二次雷达S模式发射机，其特征是所述的功率放大管(5)连接有储能电容以减小宽脉冲发射输出波形的顶降，满足发射波形顶降小于1dB的指标要求。

4.根据权利要求3所述的单脉冲二次雷达S模式发射机，其特征是所述的储能电容连接有由常闭继电器和限流电阻串接而成的快速放电回路。 

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