隔离器在雷达固态发射机中的应用

隔离器在雷达固态发射机中的应用

郑佳娜

南京金宁微波有限公司  江苏南京  210046

摘要：随着雷达系统应用的不断普及，固态发射机作为雷达系统的重要组成部分也得到了更多的重视和认可，为了能够更好地提高雷达系统的应用效果。必须对微波隔离器的性能好坏进行严格的控制，从而能够更好的提高当前的装备应用性能。在此过程中需要严格结合现代雷达固态发射机设计以及使用过程中可能会存在的各种问题以及具体情况进行严格的控制，对国内外的发展情况进行深入的了解与研究。本文主要以隔离器概述为切入点，针对隔离器的工作原理进行了相应的探讨与分析，在此基础上进一步提出了隔离器在雷达固态发射机中的应用，并且针对未来的发展趋势进行了相应的探讨，希望能为我国雷达固态发射机应用效果的提升提供参考和借鉴。

关键词：隔离器；雷达固态发射机；信号隔离器；工业控制

随着社会经济水平的不断提高，各工业设备也获得了巨大的发展，也为我国的经济建设以及人民群众生产生活效率的提升做出了巨大的贡献，在这种情况下，我们必须进一步提高工业设备及其组件的使用质量。而隔离器是雷达固态发射机中的重要组成部分，对雷达固态法设计的使用以及应用效果的提升具有着重要的意义，为了能够进一步提高雷达固态发射机的工作效果，必须针对隔离器的使用进行相应的优化提升。在此过程中我们必须明确隔离器的作用所在，为此，本文针对这一问题进行了相应的分析与探讨。

一、隔离器的工作原理

根据《微波隔离器工作原理》所述，微波隔离器是一种2端口器件，在使用的过程中仅仅沿着一个方向进行信号的传递，并且会阻止当前信号从另一个方向进行传递。实际上，在使用时可以通过终止3端口RF-环行器设备的一个端口来实现微波隔离器的应用。微波隔离器不但能够在RF电路设计中进行应用，而且能够在测试以及测量中进行应用，除此之外在微波射频通路中也能够得到良好的应用效果，能够有效的避免出现任何不在希望之中的反射问题。

微波隔离器在使用的过程中还能够有效地保护测试测量设备的使用状态，避免在使用过程中出现影响工作质量和使用寿命的问题。比如在射频放大器的输出端进行微波隔离器的设置就能够有效地防止由于预期之外的反射出现，而导致当前的射频放大器使用出现问题或者导致仪器损坏。如此一来不但能够有效节约射频放大器的应用成本，而且能够更加高效地延长当前电路设计中所使用到的各种测试仪器设备以及仪器设备组件的使用寿命。

二、隔离器在雷达固态发射机中的应用
    根据隔离器能够对微波信号进行单向传输的特点，可使其用于发射机内系统间或者是功放组件内部放大器的去耦作用，从而能够有效避免出现微波信号干扰的问题。从而能够有效达到级间隔离的最终目的。除此之外，通过相关的实验结果表明，通过采用双管，利用90°、3db电桥进行功率合成的工作方式能够在很大程度上改善驻波，从而能够达到高效的级间隔离的工作效果。但是如果输出的负载不够稳定，或者是在进行输出的过程中，输出驻波或者是输出相位出现了变化，采用90°、3db电桥合成的工作方式仍然会存在着一定的负载牵引问题。一旦出现这一问题，势必会导致其工作状态出现巨大的变化。最终导致输出幅度以及输出相位会在一定程度上出现巨大的变化，在这种时候，需要功率模块输出端口增加隔离器数量，来实现当前的失配负载以及功率模块之间的隔离。由此可见，隔离器是解决当前固态发射机级间隔离问题的最好办法。收发开关的应用作用是能够对当前天线的工作状态进行切换，也就是在发射状态以及接受状态之间进行切换，从而能够使发射状态以及接收状态能够使用同一副天线。

三、隔离器在雷达发射机中的应用发展趋势

（一）提高功率容量

功率孔径积主要指的是发射机的平均功率以及当前天线孔径面积之间的乘积，对于有源相控阵雷达而言，可以通过增加阵面尺寸以及组件数量的方式来实现提高功率容量的目的，但是很多雷达的天线孔径通常受到严格的限制，比如机载雷达以及弹载雷达等等，只有通过提高当前雷达使用过程中信号输出的发射功率，并且进一步提高当前的功率密度，才能够完成目标的观测。因此在此过程中，隔离器能够起到较为理想的组件级间隔离的隔离效果，为此必须将隔离器的运行功率容量达到一个新高度，从而能够不断提高其应用效果[3]。

（二）提高工作频段

X波段是民用雷达、成像雷达等多种雷达设备的最常用频段，而ku波段功率放大器则广泛应用在各种武器制导系统、火控系统和雷达探测系统之中，除此之外还应用于导航器建设和防撞设备使用等多个方面的应用中。大功率毫米波雷达在应用过程中具有着较多的优点，比如成像能力较强，而且分辨率较高，射束能量也比较集中等众多优点。而毫米波雷达在应用的过程中也具有着无可替代的重要作用，因此工作频率的提升是当前雷达应用与发展的主要方向，在这种情况下，隔离器的应用技术路线与S波段以下的产品进行对比已经出现了较大的变化，为此必须尽快突破关键技术，满足当前的应用工作要求

[4]。

（三）小型化、轻量化

随着现代雷达的迅速发展，以及受到一体化发展、多功能发展以及当前载荷平台的限制等诸多因素，对于包括固态发射机在内的设备提出了更高的要求，主要是针对小型化以及轻型化的迫切需求。除此之外，随着微电子半导体技术的普及应用以及微组装技术的迅速发展，大功率功放模块以及驱动控制电路的发展，小型化性能、集成化性能以及单片化性能已经达到了初步的实现。在这种情况下，隔离器自身所具备的体积矛盾与重量矛盾显得更加突出。隔离器的微带化发展、单片化发展以及薄膜型发展已经成为了实现小型化的最有效趋势，为此必须在近期内部快速取得突破性的进展。

（四）提高环境适应性

在高温环境以及低温环境的条件下，对隔离器的性能指标研究一直是进行隔离器研制工作的重点以及难点，随着第三代宽禁带微波半导体功率器件的进一步研究应用与发展，宽禁带微波半导体功率器件自身所具备的重要工作性能以及工作特性，也为当前这一类型器件在高温条件下地应用于工作奠定了坚实的基础，提供了更大的可能性。与此同时，隔离器的应用也必须要解决环境适应的具体问题，从而能够更好地应用到当前的工作建设中来，如果无法解决环境适应问题，势必会导致当前系统无法在严酷的外部环境之下进行相应的工作，从而导致工作效果无法达到理想的程度。为此，必须进一步提高当前隔离器的环境适应性。

五、结束语

总而言之，隔离器在雷达固态发射机等多种装备中得到了广泛地使用，并且获得了良好的工作效果，由于隔离器独特的性能，已经成为了雷达固态发射机制造以及使用过程中必不可缺的基本元件，而且在应用的过程中还能够对当前设备起到良好的保护控制效果，也正因为上述种种优势得到了一致的认可。为此，我们迫切需要相关研究制造领域的科技人员应该对技术进行深入的研发与应用，研究出更高适应性的关键技术，吸取国内外的优秀经验技术，不断提高研发和应用效果，从而能够推动特种设备的迅速发展，促进相关行业的不断进步。

参考文献：

[1]刘庆元,王涛,李阳,魏占涛,帅世荣,李俊,陈敏,肖礼康,蓝江河.磁光隔离器插入损耗与隔离度关键影响因素数学分析[J/OL].磁性材料及器件:1-10[2022-12-06].

[2]曹玉翠,李泽田,胡林江,张峰.基于加速寿命试验的磁耦隔离器耐压寿命评价方法[J].电子与封装,2022,22(10):85-89.

[3]杨勤,冯楠轩,张华峰,何海洋.通信用低场小型化集总参数隔离器设计[J].电子元器件与信息技术,2022,6(09):176-179.

[4]冯楠轩,杨勤,张华峰,胡艺缤.5G通讯小型化集总参数隔离器设计[J].磁性材料及器件,2022,53(05):52-55.

[5]贾晓辉,晁晓辉,刘今越.固态激光雷达与相机间外参标定方法研究[J].激光杂志,2022,43(08):30-36.