【正文】 由于線性調(diào)制器通常都工作在匹配或接近匹配的情況，負載阻抗少量的變化可以按調(diào)制器傳遞功率為常數(shù)來進行分析。當線性調(diào)制器工作負載大于匹配負載時，從理論上可知，會出現(xiàn)一串振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的脈沖，使下一個充電周期開始時閘流管尚未完成消電離。用接地棒模擬射頻管打火并觀察充電電壓的峰值[65]，可以很快看出削波電路的效果如何。當所需脈沖結束時，不匹配負載下工作的線性調(diào)制器在脈沖形成網(wǎng)絡中會有能量剩余。因為后沿取決于存儲在多個電抗元件中的能量同時放到零，所以脈沖后沿通常不很陡。當無源元件充分放電后，電流停止開關斷開時脈沖結束，開關恢復其電壓保持能力。最終的選擇決定于對造價、體積、重量、效率和壽命等的綜合考慮。可用的射頻管的種類通常決定了調(diào)制器的類型。例如，在射頻激勵經(jīng)過適當整形的線性注管的發(fā)射機中，在降落60 dB點的頻譜寬度通常可能變窄大約一個數(shù)量級，而代價是發(fā)射機的效率損失約1 dB。脈沖邊沿整形改善頻譜的一種簡單而有效的方法是僅僅修整矩形脈沖的前沿和后沿[57]。 采用選通的射頻激勵來避免相位失真，圖中示出在調(diào)制器的上升和下降期間浪費的電子注功率用整形脈沖來改善(sinx)/x頻譜由于距中心頻率f0為177。這種頻譜降落的速率太慢，以至于不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的要求。因為帶內(nèi)噪聲與有用信號處于同一頻率范圍，所以不能用濾波器解決這個問題。它受射頻管、調(diào)制器選擇的影響。所有射頻管都要產(chǎn)生一些諧波輸出（）。對前向反饋更嚴酷的挑戰(zhàn)是，它應當是線性的，并且能自動校正振幅誤差，即使僅僅打算進行很小的相位誤差校正，上述要求也會使校正放大器變得過于龐大。此外，如果環(huán)路需在很寬的帶寬中校正，反饋的效率將會受到很大的限制。此處還應當認識到，有效的誤差校正僅僅發(fā)生在低于穿越點的頻率上，在那些頻率上，環(huán)路增益將明顯大于0 dB。時延對反饋回路開環(huán)增益特性的其他因素帶來額外的相位延遲。噪聲衰減技術在連續(xù)波發(fā)射機中的成功應用使其也用于脈沖雷達發(fā)射機中，以提高MTI[48]的相位穩(wěn)定度以及寬帶脈沖壓縮的相位線性度。 后向反饋與前向反饋對穩(wěn)定度的改善后向反饋回路用于提高連續(xù)波雷達發(fā)射機與連續(xù)波發(fā)射機的穩(wěn)定度已經(jīng)有很長的歷史了，這種應用通常稱為“噪聲衰減”。據(jù)此，正交場放大器鏈中的熄滅脈沖在脈沖壓縮系統(tǒng)中通常是可以容忍的。所幸的是，瞬時振蕩或彎曲一般在脈沖前沿產(chǎn)生，其限制可比持續(xù)在整個脈沖寬度的影響放寬一些。典型的情況希望得到30～40 dB的副瓣電平，于是，每脈沖寬度一個周期的分量可允許比兩個周期的分量的限制大4倍。如果是行波管，解釋其測試結果時應考慮到反射信號通過管子正向傳輸?shù)捷敵龆藭r已被放大的因素。因為在實際放大器鏈中寬帶信號與噪聲之比有限（），這種測試要得到滿意結果是困難的。從到達正交場放大器輸出端的波導段的反射可以看到，正交場放大器輸入端的由正交場放大管放大后的失配情況。但當系統(tǒng)工作頻率變化較大或由于快速目標造成大的多普勒頻移時，這種補償會失效[41]。由于射頻管的電長度很少超出40個波長，%的情況，一般不會由寬帶射頻管產(chǎn)生嚴重的時間副瓣。對于在線性調(diào)頻帶寬內(nèi)產(chǎn)生兩個周期的相位變化，反射來回的環(huán)程長度（或泄漏信號）必須在帶寬范圍內(nèi)改變兩個波長。但是如果射頻管的帶寬比線性調(diào)頻的帶寬大得多，這種情況就不太可能存在；如果通過管子的時延可以與壓縮后脈沖寬度相比擬，則管子的射頻反射或從管子周圍泄漏出來的射頻能量可能會產(chǎn)生壓縮后脈沖寬度之外的虛假回波。除非延時達整個壓縮后脈沖寬度，由反射產(chǎn)生的回波一般不會出現(xiàn)完全跑出壓縮后脈沖之外的情況；對于非線性失真，除非失真是頻率的快變函數(shù)，并在線性調(diào)頻脈沖的寬度內(nèi)產(chǎn)生至少兩個周期的變化的情況外，否則非線性將不會產(chǎn)生可與需測回波相比擬的回波。在放大鏈發(fā)射機中，除非對消除二次跨周期雜波也要求高時，則可較容易地在接收機中（例如，用一個鎖相振蕩器或“發(fā)散時測量，接收時修正”的方法）修正發(fā)射脈沖之間的相位變化。在參差PRF系統(tǒng)的調(diào)制器中，通常需要某些能夠降低脈沖之間變化影響的快速穩(wěn)壓器（）。工作于參差PRF時，發(fā)射機不穩(wěn)定的最主要原因是脈沖與脈沖之間高壓電源電壓的變化，這種變化是由于從高壓電源支取的功率不均勻造成的。幸運的是，低噪聲正交場管可以使改善因子較期望值至少提高15 dB。這時，系統(tǒng)其他部分可能成為限制改善因子的因素。在某些情況下，燈絲電壓和磁場的相位調(diào)制靈敏度是重要的，為了完成動目標顯示，達到滿意的發(fā)射機穩(wěn)定度，需要對所有不穩(wěn)定性源采取適當?shù)目刂拼胧??！?76?！?76。必須指出，雖然正交場器件的動態(tài)阻抗很低，一般僅為其靜態(tài)阻抗的十分之一，但名義上匹配的線性調(diào)制器的內(nèi)阻降低了電流變化量，其結果是高壓電源電壓1%的變化引起電流變化2%，而不是預想的10%。 對發(fā)射機穩(wěn)定度的要求脈沖MTI系統(tǒng)。如果射頻源不能緊靠陣列單元，結構將變得十分龐大，所以，在類型三中管子的物理尺寸十分重要。類型三一般既不要求每只管子有很大平均功率，也不要求每只管子有極高的可靠性以達到很高的系統(tǒng)可靠性。而子陣列的尺寸取決于工作頻帶和每個子陣列的單元數(shù)。小功率移相器（與陣列尺寸相比，脈沖波形帶寬足夠?qū)挄r需要真實延時器件）放在每個射頻單元前，并且要求單獨的控制指令，但比類型一所要求的指令少得多。體積大小不成為問題。每個單元上都包括有足夠智能的控制芯片，它能根據(jù)其在陣列中的位置計算出合適的相位設置值。類型一：單接頭（Single spigot）整個相控陣由一個射頻功率源饋電，采用一個分支分配結構或者采用一種等效的光饋系統(tǒng)（），把功率分配給各個相控陣列單元。因此，合成放大鏈的難度比合成單級大，應避免做放大鏈組合。輸出功率將降低10%（ dB）；振幅差則沒有那么嚴格，到達合成器的兩信號的功率電平比為2:1（ dB），%（ dB）。也就是說，雖然兩管的相位延遲隨頻率變化，兩管必須在與第四支路的可允許功率損耗有關的容差內(nèi)一起變化。若兩管輸出的相對相位有意改變90176。對于2:1合成器，選擇T形合成還是混合合成，取決于功率電平和制造難易程度，兩種合成方法的工作原理是一樣的。雖然任何器件發(fā)生故障都會降低總功率輸出，并且也會以其他方式降低工作性能（如輸出在空間合成會增加陣列副瓣），但系統(tǒng)可設計成在適當數(shù)量的器件失效時仍可工作（稱為故障軟化）。因此，大功率雷達系統(tǒng)常常使用多個射頻管。因此，自20世紀60年代初期以來，雷達系統(tǒng)發(fā)展趨勢是運用適當波形（如脈沖壓縮）提高占空系數(shù)，以求不需進一步增大峰值功率而得到較大的平均功率。但設計不佳，開發(fā)缺陷，錯誤使用或處理不當也可能造成很短的壽命。由于它對高壓電源濾波器的尺寸或調(diào)制器的復雜程度有影響，所以要考慮對整機的尺寸、重量和費用做出折中。動態(tài)阻抗它是指外加電壓改變時，管子電流的變化率（）。磁場除少量靜電聚焦速調(diào)管外[34][35]，所有的磁控管、正交場管、速調(diào)管、行波管都需要磁場控制電子注的路徑。在設計良好的管內(nèi)，這些模式可全部被抑制；但設計不好時，帶邊振蕩和諧波振蕩等其他模式也會出現(xiàn)。對于線性注管，電子注電流必須很好地截止，以保證噪聲輸出（和放大的輸入信號）足夠小。脈間產(chǎn)生的噪聲影響較大，因為幾乎在所有的雷達系統(tǒng)中，這類噪聲直接進入接收機并制造假目標或屏蔽真實目標。帶內(nèi)噪聲能干擾其他整機，或影響本機動目標指示系統(tǒng)的對消作用，以及影響脈沖壓縮副瓣電平。陰極脈沖調(diào)制的管子中問題較嚴重，但在柵極脈沖調(diào)制和陽極脈沖調(diào)制行波管或直流運用的正交場放大管中，則可避免這種干擾。盡管從一種管子的設計改為另一種管子的設計時，這種參數(shù)變化巨大，但在線性注管和正交場管之間一般沒有太大的差別。寄生噪聲雷達波段日益擁擠，不斷提高的對接收機靈敏度以及對電磁兼容性的要求，使寄生噪聲成為一個嚴重的問題。離子泵射頻管中的剩余氣體影響其真空度并導致射頻或直流擊穿，VacIon（Varian Associates公司的商標）泵可用來保持管子的真空度（甚至在處于存儲狀態(tài)時），并指示真空的質(zhì)量。管子帶寬必須和整機要求的帶寬相適應；而整機帶寬也必須根據(jù)已有的或假定的管子帶寬來決定。（1%ΔI/I）* 分布發(fā)射，重入式，環(huán)形。 大功率脈沖放大管（在相同的頻率及峰值和平均功率下進行比較）線性注管正交場管*速調(diào)管行波管常規(guī)高增益電壓高壓（1 MW約需90 kV）低壓（1 MW約需40 kV）增益30～70 dB8～15 dB15～30 dB帶寬%～8%**10%～15%10%～15%X射線嚴重，但鉛屏蔽可靠不是問題效率基本15%～30%35%～45%降壓收集極40%～60%離子泵大型管需要自消氣重量重輕尺寸大小價格中等高中等寄生噪聲***90 dB55 dB70 dB寄生模式(典型)無陰極脈沖調(diào)制在上升與下降沿有p模振蕩，調(diào)制陽極與柵極調(diào)制無此現(xiàn)象陰極脈沖調(diào)制在上升與下降沿有p模振蕩，管子加電而無射頻激勵時會產(chǎn)生滿功率噪聲輸出可用動態(tài)范圍40～80 dB數(shù)分貝控制電極無或調(diào)制陽極、柵極無或關斷電極磁場周期永磁體在S波段可達1 MW，否則用螺線管，桶形永磁與靜電聚焦不需要永磁動態(tài)/靜態(tài)阻抗比～相位調(diào)制靈敏度5176。有時某個參數(shù)特別重要，設計師不得不容忍其他所有次要不利參數(shù)。雖然比大多數(shù)速調(diào)管復雜且昂貴，但與除了聚腔速調(diào)管之外的其他速調(diào)管相比，在同樣的大功率下，行波速調(diào)管具有較寬的帶寬。結果不僅效率略有提高，而且由于腔體調(diào)諧的靈活性加上后面的寬功率帶寬能力的行波輸出腔，從而在帶寬方面也有了顯著的改進。通信領域用到多于10個收集極節(jié)的行波管，3節(jié)大功率行波管（）是現(xiàn)代雷達中典型的應用。速度漸變允許從電子注中取出更多的能量，并顯著改進管子的功率帶寬特性[31]。在每個切斷處，已調(diào)制的電子注載運信號繼續(xù)前進，而沿慢波線傳播的功率被耗散在切斷處的負載中，這樣就消除了反向傳輸功率。在這種情況下，只要保證不在加高壓期間就加上陰極調(diào)制脈沖，而是等高壓加到約60%～80%的滿值時，即超過引起振蕩的安全值時，再加上調(diào)制脈沖。如果采用耦合腔電路的行波管是陰極脈沖調(diào)制的，則在脈沖電壓上升或下降過程中的某一時刻，電子注速度和射頻電路的截止頻率（p模）同步，這會引起振蕩。由于這些原因，大功率行波管的研制落后于速調(diào)管，到目前仍然較貴。螺線形行波管最高運用于10kV，峰值功率約幾千瓦。盡管其復雜性與價格高于一般速調(diào)管，聚腔速調(diào)管仍然較性能相似的行波管或行波速調(diào)管簡單、便宜。因此在寬帶速調(diào)管里，用雙重調(diào)諧或三重調(diào)諧的腔體，有時稱為長作用腔（Extendedinteraction circuit）[26][27]，取代單腔。 長作用腔現(xiàn)代數(shù)字計算機的使用使得確定調(diào)諧各腔的最佳方案成為可能，速調(diào)管的帶寬迅速增大。但在20世紀50年代它的帶寬只有1%或更低一些，只有對腔體進行機械調(diào)諧，才能得到寬頻帶，通常使用同調(diào)（用一個調(diào)諧旋鈕或電動驅(qū)動機構同時調(diào)諧所有的腔體）。一個主要的差別在于，因為射頻激勵在電壓上升期間出現(xiàn)，許多（而不是全部）陰極脈沖調(diào)制的正交場放大管允許有比磁控管快得多的電壓上升速率。正交場放大管的低插入損耗還允許輸出端反射功率通過管子回送到輸入端。另外，鄰近雷達發(fā)射的強射頻信號通過天線回送到發(fā)射機，可能導致直流正交場管發(fā)射機誤觸發(fā)。由于直流運用對調(diào)制器的要求大大降低，使得復雜的脈沖編碼運用成為可能。正交場放大管的關斷控制電極使管子可以直流運用，從而取消了大功率調(diào)制器。在有一個或多個正交場放大管的放大鏈中，必須對脈沖寬度減縮，留出足夠的余量。射頻激勵功率必須及時加入，使管子在陰極電壓脈沖越過合適的使用電壓前就能開始吸取電流。在返波器件中，為得到給定峰值電流所需的電壓與頻率成正比，利用線性調(diào)制器固有的恒功率特性或工作在恒流范圍的剛性管調(diào)制器可滿足此要求。正交場放大管還可用于增強現(xiàn)有雷達系統(tǒng)的輸出功率。由于有大量的參考資料描述射頻放大管的原理與工作過程[2]～[4][16]～[18]，本節(jié)主要限于從系統(tǒng)角度討論雷達發(fā)射機中微波放大管的選取和使用。 射頻放大管直到20世紀70年代中期，雷達發(fā)射機只采用這種或那種真空管產(chǎn)生微波功率。仔細分析和限制是必要的，否則故障監(jiān)控和自動開關轉(zhuǎn)換的復雜性和造價很快會超出限度。其他影響放大鏈射頻泄漏的問題有線性注管收集極密封和正交場管陰極管座。但是，更嚴格的要求是相對于該點信號電平，泄漏到放大鏈輸入級的射頻信號必須低于MTI純度期望的水平，這是因為泄漏路徑可能被風扇葉片、機柜振動等調(diào)制。穩(wěn)定度預分配通常是對脈間變化、脈內(nèi)變化、有時是對相位線性度要求的。在正交場管放大鏈中，由于過大的激勵功率是無害的（它僅僅饋通并加到輸出端）[15]，所以電平問題十分簡單，只需要保證總有足夠的激勵功率。除非飽和功率輸出在頻段內(nèi)為常數(shù)，否則在頻段內(nèi)恒定射頻激勵時，飽和增益與功率平坦度關系很小。特別是，在前級可容許的不平坦度的條件下，功率平坦度指標（頻段內(nèi)不變的功率輸出）需要精確地規(guī)定每級的平坦度。因此，特別是對輸入級，必須仔細檢查，看其是否具有足夠小的噪聲系數(shù)；否則，可能妨礙整個放大鏈達到滿意的信噪比。由于目前已能得到良好的隔離器，如果能保證管子得到良好的匹配（:1），就可以改進放大管的額定能力。在某些頻率下，這種反射功率將同管內(nèi)的反射功率復合，并回饋到正交場放大管輸入端，其功率電平僅比滿功率輸出低8 dB。在正交場管放大鏈中，應考慮必需的射頻激勵重疊引起的脈寬壓縮。與鎖相相參一樣，這種技術對二次跨周期目標無效。實現(xiàn)一種有趣的折中也是可能的：如果放大鏈使用鎖定相參，放大鏈脈間相位變化不明顯（有二次跨周期雜波的除外）。不穩(wěn)定度，脈沖振蕩器系統(tǒng)和脈沖放大鏈存在不同種類的不穩(wěn)定度。在放大鏈系統(tǒng)中，相參鎖定存在于信號產(chǎn)生過程中。在放大鏈發(fā)射機中，頻率精度基本等于低電平穩(wěn)定晶體（或其他）振蕩器的精度。代價是復雜的系統(tǒng)和高昂的價格。其根本不同在于，在低電平獲得所需精度的發(fā)射信號，并放大到所需的峰值功率電平。由于考慮到管子成本和尺寸，管內(nèi)調(diào)諧機構波紋管的有限疲勞壽命限制了管子壽命。（9）壽命。磁控管的頻率隨著陽極電流而變化的數(shù)值稱為頻