固体微波功率器件与电真空微波器件的比较应用

目前，在微波管功率器件中，正在兴起的另一种器件是固体微波器件。在干扰机整机或雷达的整机中，为了获得整机所需要的等效辐射功率，往往采用相控阵发射体制。

对当前的固体器件，能达到的输出功率量级有个理论分析曲线，如图10.10 所示。

图10.10　微波固体器件的脉冲特性和连续波功率

（a）微波固体器件可达到的脉冲峰值功率；（b）微波固体器件可达到的连续波功率

部分电真空功率源可达到的功率如图10.11 所示。

从图10.10 和图10.11 中可以看出，在几十千兆赫的条件下，固体器件只能达到几十瓦，而电真空器件可达几百千瓦。

图10.11　部分电真空功率源可达到的功率值

几种低噪声微波放大器的噪声系数曲线如图10.12 所示。

图10.12　几种低噪声微波放大器件的噪声系数曲线

目前，实际上可在整机上使用的6～18 GHz 固体放大器输出的连续波功率为0.8～1 W，效率为3%。

第一种：用固体放大器相控阵体制；

第二种：用宽带行波管相控阵体制；

第三种：用宽带行波管单波束体制。

相控阵体制的等效辐射功率为

用晶体管的等效辐射功率为

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式中　P1——晶体管、单管输出的功率，P1=0.8 W；

　　　N1——所需的元数；

　　　G1——单元天线增益，G1=3。

则算得

用宽带行波管的等效辐射功率为

式中　P2——单个行波管的输出功率，P2=50 W；

　　　G2——单元天线增益，G2=3。

则算得

单波束体制选用行波管输出功率200 W、天线增益37 dB，得

高功率微波电真空器件，无论是民用还是军用，都有广阔的发展前景，这三种体制的干扰机对比见表10.6。

表10.6　相控阵与单波束电子设备的比较

从表10.6 中可以看出，一部兆瓦级的等效功率干扰机，用相控阵体制比较先进，用固态放大器做的相控阵干扰机与用行波管做的同等水平的相控阵干扰机技术水平相同，但在造价上要高出两三倍。而用单波束的大功率干扰机，除了对付多目标的性能较差而外，在造价上比较低。如果用于干扰预警机雷达或侦察卫星，用单波束干扰机合适。

在高增益大功率的电真空微波器件的前级用晶体管器件是较为合适的方案。低噪声微波器件、固体放大器逐渐代替电真空器是有可能的。但是，晶体管微波功率器件想代替大功率微波电真空微波器件，从上述列举的实例中来看是不可能的，无论是从达到的功率水平、造价、效率等方面来分析，都是没有可能的。

微波器件广泛地应用于民品和军品，在人们日常生活和生产活动中，越来越离不开由微波源制造的各种设备，特别是用高功率微波源制造各种军用武器。在未来战争中，将会越来越显示出它的威力。在电子对抗领域中，应用高功率微波源制成的武器，将会使电子对抗的威力大增，它不仅可以起到干扰的作用，而且可以破坏电子设备，对操作人员具有杀伤的作用。固体微波器件只能起到高功率微波电真空器件的补充作用，不可能起到代替的作用。因此，我们应该看准方向，对高功率微波器件应有一个合理的投资。高功率微波武器是一种新概念武器，只有我们掌握了高功率微波武器，才有可能禁止高功率微波武器。从这个意义上讲，发展高功率微波技术和高功率微波武器也是非常必要的。