【正文】 和并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)只減緩電壓上升速率的最后部分(即脈沖彎曲電路)[9]。（3）噪聲環(huán)。之所以采用“噪聲環(huán)”這個術(shù)語，是因?yàn)檫@種噪聲與發(fā)射脈沖有恒定的延遲，并在平面位置指示器上產(chǎn)生一個環(huán)。（4）寄生射頻輸出。但磁控管的諧振特性抑制了遠(yuǎn)離工作頻率的噪聲，不過對諧波是例外。S波段的管子一般能從其陰極引腳泄漏出顯著的VHF和UHF能量，以及基波和諧波。盡管最好是在管內(nèi)就消除這種泄漏，但有時也能成功地在管外對這些能量進(jìn)行收集、吸收或容許少量泄漏。磁控管的振蕩頻率根據(jù)腔體材料的溫度系數(shù)隨環(huán)境溫度（冷卻水或冷卻空氣的溫度）而變，在預(yù)熱期間也可有顯著的變化。在某些情況下，需要做溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)。磁控管的頻率隨著陽極電流而變化的數(shù)值稱為頻推系數(shù)[10]，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)設(shè)計(jì)調(diào)制器使脈間及脈內(nèi)的頻率變化限制在系統(tǒng)所要求的范圍內(nèi)。磁控管的頻率隨失配負(fù)載的相位而變化的數(shù)值稱為頻牽系數(shù)[10]。（9）壽命。通過改進(jìn)操作程序及對工作人員培訓(xùn)，可以使磁控管平均壽命得到驚人的增加（）[13][14]。由于考慮到管子成本和尺寸，管內(nèi)調(diào)諧機(jī)構(gòu)波紋管的有限疲勞壽命限制了管子壽命。尤其是齒隙，可能是一種限制因素。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。但實(shí)現(xiàn)放大鏈發(fā)射機(jī)在硬件需求上有巨大的差異，放大鏈發(fā)射機(jī)包括多級射頻放大器，每級都有自身的電源、調(diào)制器及其控制器，每級都必須足夠穩(wěn)定以滿足MTI性能要求（參見第15章）。代價(jià)是復(fù)雜的系統(tǒng)和高昂的價(jià)格。載波頻率的精度和穩(wěn)定度在振蕩型發(fā)射機(jī)中，振蕩頻率由射頻功率管決定，而不是由獨(dú)立的小功率穩(wěn)定振蕩器提供。在放大鏈發(fā)射機(jī)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。相參性放大鏈系統(tǒng)能夠以高精度產(chǎn)生本振信號和相參（相參中頻振蕩器）信號，而振蕩型發(fā)射機(jī)需要手動調(diào)諧或自頻控系統(tǒng)把本振調(diào)諧至正確的頻率。在放大鏈系統(tǒng)中，相參鎖定存在于信號產(chǎn)生過程中。放大鏈可以提供全相參性，在這種情況下脈沖重復(fù)頻率、中頻、射頻全都鎖定。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。如果在脈沖寬度內(nèi)相參振蕩器鎖定基于發(fā)射頻率的有效平均值，這些極限就可以放寬。實(shí)現(xiàn)一種有趣的折中也是可能的：如果放大鏈?zhǔn)褂面i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）。數(shù)字鎖相相參電路也得到運(yùn)用。與鎖相相參一樣，這種技術(shù)對二次跨周期目標(biāo)無效。下面介紹放大鏈引起的某些復(fù)雜問題。在正交場管放大鏈中，應(yīng)考慮必需的射頻激勵重疊引起的脈寬壓縮。這種反向功率由正交場放大管輸出端失配引起，并沿正交場放大管的低損耗結(jié)構(gòu)返回。在某些頻率下，這種反射功率將同管內(nèi)的反射功率復(fù)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。雖然這不會干擾正交場放大管的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是它要求在正交場放大管輸入端放置一個16 dB的隔離器，:1。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(jìn)放大管的額定能力。信噪比單個放大管的噪聲功率輸出可能較大。因此，特別是對輸入級，必須仔細(xì)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(dá)到滿意的信噪比。常規(guī)正交場管的噪聲電平比線性注管大，在1 MHz帶寬時，它們的典型信噪比值只有55 dB；低噪聲正交場管則可達(dá)到70 dB或更好（）。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(biāo)（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。飽和增益是通過改變各個頻點(diǎn)的激勵，直到發(fā)現(xiàn)該頻點(diǎn)的最大輸出功率而測得。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(guān)系很小。一般最好規(guī)定，管子要經(jīng)過測試確保在系統(tǒng)中正常工作，包括足夠的射頻激勵容限。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。根據(jù)不穩(wěn)定度的特性和來源，它們可能隨機(jī)或直接相加，在某種特定條件下相減。穩(wěn)定度預(yù)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。射頻泄漏在屏蔽室和特定場所中，典型的放大鏈在發(fā)射頻率具有90 dB的增益。但是，更嚴(yán)格的要求是相對于該點(diǎn)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?yàn)樾孤┞窂娇赡鼙伙L(fēng)扇葉片、機(jī)柜振動等調(diào)制。由于MTI或脈沖壓縮期望的典型純度電平為50 dB，這將導(dǎo)致從放大鏈輸出到輸入端的隔離要求達(dá)到140 dB。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?？煽啃园l(fā)射機(jī)放大鏈復(fù)雜的結(jié)構(gòu)常常使其可靠性難以達(dá)到要求的指標(biāo)。仔細(xì)分析和限制是必要的，否則故障監(jiān)控和自動開關(guān)轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性和造價(jià)很快會超出限度。射頻放大器成功的放大鏈發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)依賴于，是否有合適的射頻放大器件，以及開發(fā)它們的可行性。 射頻放大管直到20世紀(jì)70年代中期，雷達(dá)發(fā)射機(jī)只采用這種或那種真空管產(chǎn)生微波功率。盡管開發(fā)了各種管子，但成功的種類是速調(diào)管、行波管和正交場管，三極管和四極管[2]在低于600 MHz的雷達(dá)中也得到應(yīng)用。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(dá)發(fā)射機(jī)中微波放大管的選取和使用。由于增益較低，正交場放大器只使用在放大鏈中功率最高的一級或兩級中，提供優(yōu)于線性電子注管的效率、工作電壓、尺寸或重量。正交場放大管還可用于增強(qiáng)現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)的輸出功率。高增益正交場管[19]直到1987年才研制成功，但其低激勵功率和由陰極射頻激勵帶來的低噪聲特性使其非常有吸引力。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。后期發(fā)展的前向波正交場放大器在其工作頻段內(nèi)為近乎常壓工作，因此可以認(rèn)為是直流工作，僅需用控制電極（）取代全功率脈沖調(diào)制器。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。此外，一旦射頻激勵啟動管子，電子的回轟就加熱陰極，在下一個脈沖，即使射頻激勵還未加入，熱發(fā)射也能使陰極電流啟動。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?？刂茦O[20][21]通常包含在漂移區(qū)的陰極結(jié)構(gòu)中。正交場放大管的關(guān)斷控制電極使管子可以直流運(yùn)用，從而取消了大功率調(diào)制器。為了防止管子在沒有射頻激勵時起動，陰極必須保持低溫以防止熱發(fā)射。由于直流運(yùn)用對調(diào)制器的要求大大降低，使得復(fù)雜的脈沖編碼運(yùn)用成為可能。因此，控制極的發(fā)熱限制了該類管能使用的最大脈沖重復(fù)頻率。另外，鄰近雷達(dá)發(fā)射的強(qiáng)射頻信號通過天線回送到發(fā)射機(jī)，可能導(dǎo)致直流正交場管發(fā)射機(jī)誤觸發(fā)。例如，包含兩級正交場放大管和一級前置行波管的放大鏈發(fā)射機(jī)，選擇哪個調(diào)制器加脈沖電壓即可選擇三種輸出功率電平。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。磁控管的某些常見問題在正交場管中也同樣存在。一個主要的差別在于，因?yàn)樯漕l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。在直流運(yùn)用的正交場放大管中，由于陰極電壓一直保持滿額定值，p模振蕩無法建立。但在20世紀(jì)50年代它的帶寬只有1%或更低一些，只有對腔體進(jìn)行機(jī)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(jī)構(gòu)同時調(diào)諧所有的腔體）。速調(diào)管的頻率響應(yīng)是中間增益的乘積以及其全部獨(dú)立腔體響應(yīng)的總乘積；某些調(diào)諧組合會產(chǎn)生過大的諧波輸出，并且寬帶的小信號增益不能確保寬帶的飽和增益。 長作用腔現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)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。速調(diào)管帶寬的展寬也部分地決定于電子注導(dǎo)流系數(shù)的改進(jìn)，但更重要的是輸出腔設(shè)計(jì)的改進(jìn)。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。這種組腔技術(shù)也推廣到了前面的腔體中。盡管其復(fù)雜性與價(jià)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。由于在所有頻率上其相速基本不變，螺線使行波管的帶寬超過倍頻程。螺線形行波管最高運(yùn)用于10kV，峰值功率約幾千瓦。此外，在慢波線上會同時傳播前向波和反向波，這可能引起返波振蕩。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。大功率行波管的慢波結(jié)構(gòu)包括螺線形結(jié)構(gòu)（反繞螺線或環(huán)桿線路）和耦合腔電路（如三葉草線路）以及梯形網(wǎng)絡(luò)（Ladder network）[30]。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。很少能完全抑制這種振蕩。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。雖然沿慢波線分布損耗也能防止振蕩，但它會降低效率，對大功率管是不利的。在每個切斷處，已調(diào)制的電子注載運(yùn)信號繼續(xù)前進(jìn)，而沿慢波線傳播的功率被耗散在切斷處的負(fù)載中，這樣就消除了反向傳輸功率。行波管的效率低于速調(diào)管，這是因?yàn)楸３址€(wěn)定需要負(fù)載，同時也因沿整個結(jié)構(gòu)的大部分都存在有較高的功率。速度漸變允許從電子注中取出更多的能量，并顯著改進(jìn)管子的功率帶寬特性[31]。降壓收集極[16][32]可以顯著提高行波管（速調(diào)管）的效率。通信領(lǐng)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(dá)中典型的應(yīng)用。行波速調(diào)管1963年Varian公司研制了一個復(fù)合管，前面幾節(jié)都是速調(diào)管腔體，輸出級用了三葉草行波結(jié)構(gòu)。結(jié)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(jìn)。因?yàn)樗糠謱偎僬{(diào)管，部分屬行波管，故命名為行波速調(diào)管[33]。雖然比大多數(shù)速調(diào)管復(fù)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。影響選管的因素主要有價(jià)格、帶寬、噪聲、控制電極、增益、尺寸、電壓及可用率（未在表中列出）等。有時某個參數(shù)特別重要，設(shè)計(jì)師不得不容忍其他所有次要不利參數(shù)。電壓電壓影響高壓電源和調(diào)制器的尺寸、價(jià)格，以及X射線輻射是否嚴(yán)重。 大功率脈沖放大管（在相同的頻率及峰值和平均功率下進(jìn)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(yán)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(jià)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(guān)斷電極磁場周期永磁體在S波段可達(dá)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。（1%ΔE/E）176。（1%ΔI/I）* 分布發(fā)射，重入式，環(huán)形。 *** 在1 MHz帶寬下。管子帶寬必須和整機(jī)要求的帶寬相適應(yīng)；而整機(jī)帶寬也必須根據(jù)已有的或假定的管子帶寬來決定。效率它嚴(yán)重地影響發(fā)射機(jī)的重量、價(jià)格、冷卻要求，以及輸入功率。離子泵射頻管中的剩余氣體影響其真空度并導(dǎo)致射頻或直流擊穿，VacIon（Varian Associates公司的商標(biāo)）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。重量與尺寸，但是大功率線性注管的螺線管及其高壓使線性注管發(fā)射系統(tǒng)的重量和尺寸遠(yuǎn)大于正交場放大管發(fā)射系統(tǒng)。寄生噪聲雷達(dá)波段日益擁擠，不斷提高的對接收機(jī)靈敏度以及對電磁兼容性的要求，使寄生噪聲成為一個嚴(yán)重的問題。（1）諧波。盡管從一種管子的設(shè)計(jì)改為另一種管子的設(shè)計(jì)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。（2）鄰帶的寄生噪聲。陰極脈沖調(diào)制的管子中問題較嚴(yán)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(yùn)用的正交場放大管中，則可避免這種干擾。（3）帶內(nèi)寄生噪聲。帶內(nèi)噪聲能干擾其他整機(jī)，或影響本機(jī)動目標(biāo)指示系統(tǒng)的對消作用，以及影響脈沖壓縮副瓣電平。（4）脈間噪聲。脈間產(chǎn)生的噪聲影響較大，因?yàn)閹缀踉谒械睦走_(dá)系統(tǒng)中，這類噪聲直接進(jìn)入接收機(jī)并制造假目標(biāo)或屏蔽真實(shí)目標(biāo)。工作于直流的正交場放大管或柵極、陽極調(diào)制的線性注管，在脈沖之間管子上仍有高壓，即使只有很小的電流流過管子，也會產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。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。問題最嚴(yán)重的是老式截獲柵型線性注管，因?yàn)榧词龟帢O電流已截止，熱柵極也能發(fā)射并產(chǎn)生殘余的電子注流。在設(shè)計(jì)良好的管內(nèi)，這些模式可全部被抑制；但設(shè)計(jì)不好時，帶邊振蕩和諧波振蕩等其他模式也會出現(xiàn)。控制電極決定所需調(diào)制器型式，從而影響整機(jī)的尺寸、重量、價(jià)格和復(fù)雜程度。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。除大功率線性注管使用螺線管外，一般采用周期恒定磁場聚焦（Periodic permanent magnet focusing）。動態(tài)阻抗它是指外加電壓改變時，管子電流的變化率（）。相位調(diào)制靈敏度它指出發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)師該如何努力來保證滿足整機(jī)的相位穩(wěn)定度要求（）。由于它對高壓電源濾波器的尺寸或調(diào)制器的復(fù)雜程度有影響，所以要考慮對整機(jī)的尺寸、重量和費(fèi)用做出折中。對脈沖壓縮系統(tǒng)，不論線性注管或正交場管，用剛管調(diào)制器比線性調(diào)制器容易在整個脈沖內(nèi)避免環(huán)形振蕩[36]。但設(shè)計(jì)不佳，開發(fā)缺陷，錯誤使用或處理不當(dāng)也可