不同用途的雷达,结构也不尽相同,但基本组成是类似的。雷达系统的基本组成如下图所示。

雷达的基本组成

雷达的组成

发射机产生的雷达信号(通常是重复的窄脉冲串)由天线辐射到空间,反射物或目标截获并散射一部分雷达信号,其中少量信号返回到雷达接收天线,并经接收机加以放大,信号处理系统提取、分析回波信号中包含的目标方位、距离、特性等有效信息,最后在终端上输出或直接反馈给控制系统。

发射机

根据雷达方程,雷达探测距离与发射功率4次方根成正比,也就是说,为了将探测距离提高1倍,发射功率要提高16倍,因此,实用的雷达发射机需要能够产生大功率、高稳定的波形,而且常常还要在很宽的频率范围内高效、长时间无故障工作。

按产生信号方式,传统的真空管发射机可分为单级振荡式发射机和主振放大式发射机。单级振荡式脉冲发射机由一级大功率射频振荡器和脉冲调制器组成。振荡器直接产生大功率射频振荡,调制器通过一定振幅、宽度、频率和功率的脉冲来控制振荡器的输出。单级振荡式发射机结构简单,成本低。主振放大式发射机由固态频率源、脉冲调制器和射频放大链组成。固态频率源产生低功率但频率稳定的射频振荡,经过一级或多级脉冲调制器和功率放大器,输出大功率射频脉冲。现代雷达要求发射机能够提供全相参、频率高度稳定、波形非常复杂的信号输出,并且可实现宽频带、快速变频,因此,目前大量雷达都采用主振放大式发射机。

发射机常用的真空管可以分为三种:真空微波三极管、四极管,O型管,M型管。三极管和四极管的最高工作频率为2GHz,但在发射机中通常都在1GHz以下。O型管即线性电子注微波管、线性注管(LBT),主要有行波管(螺旋线行波管、耦合腔行波管等)、速调管(单注速调管、多注速调管等)、行波速调管等。M型管即正交场微波管(CFT),分为谐振型和非谐振型两类,最常见的磁控管就属于谐振M型管,非谐振M型管有前向波管、返波管等。

随着晶体管、集成电路、信号处理和计算机技术的广泛应用,全固态发射机快速发展,尤其是相控阵雷达,其种类繁多,结构和功能各有特色,目前尚无一种分类方法得到普遍认可和接受。

收发开关

脉冲雷达的天线是收发共用的,在发射时,天线与发射机接通,与接收机断开,保护接收机免受大功率发射机工作漏能的损坏,在接受时,天线与接收机接通,与发射机断开,以免微弱的回波信号因发射机旁路而减弱,收发开关就是这样一种高速开关装置,通常由高频传输线和放电管组成,或用环形器及隔离器来实现。

天线

发射机能量由高增益的天线辐射到空中,传统的机械控制抛物面反射面天线、平面相控阵天线、电扫相控阵天线都是常见的雷达天线,新型的电子扫描阵列天线和平面相控阵天线也得到了广泛应用。

接收机

天线收集的回波信号送往接收机,接收机放大信号,并传输到信号处理机中进行进一步的分析和处理。

信号处理

雷达的信号处理主要是消除不需要的信号,分离、提取有效信号,进行数据处理,并可实现自动跟踪、目标识别等功能。

显示终端

用于显示处理和分析过的雷达信号,传统显示设备包括距离显示器、平面位置显示器、高度显示器,现代雷达的显示系统已经数字化。

同步设备

同步设备是雷达系统的频率和时间标准,同步器使雷达系统中各种频率振荡之间保持严格的相位关系,保证雷达全相参工作,为系统提供统一的时钟,使各分机或分系统保持同步工作。