现代雷达接收机的特性

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1、现代雷达接收机的特性　　摘要　　接收机是雷达系统中重要的组成部分，其性能的优劣直接影响雷达整体的探测性能。文章从引用现代雷达接收机的工作原理出发，通过论述几个影响接收机性能的重要质量指标，包括噪声系数、灵敏度、动态范围、滤波及稳定性等，来研究几种不同工作机制下雷达接收机的特性，对相关工作人员具有一定的学习参考价值。　　【关键词】雷达接收机回波信号指标特性　　在雷达系统中，雷达接收机具有至关重要的作用。雷达接收机的主要功能就是能够从雷达探测的大量信息中选择有用的信息，其工作过程是通过对雷达天线接收到的微弱信号进行一系列的选择，包含预选、放大

2、、混频、滤波、解调等处理过程，同时还要对内外部的干扰信号、噪声、杂波进行抑制及过滤，得到有用的目标回波信号，以供信号处理需要。一般来说，警戒雷达、跟踪雷达等所探测的飞行器、船只、车辆及人员信息是有用回波信号，而云、雨等对于气象雷达是有用回波信号。　　1雷达接收机的工作原理　　雷达接收机主要由模拟电路、数字电路、微波电路及信号处理单元组成。现代雷达系统基本上都采用超外差式接收机，他由高频放大、混频、中频放大、检波、视频放大等电路组成，其组成框图如图1所示。　　实际应用中，为了提高接收机的性能，其组成还要更为复杂些。例如，为保证接收机在宽带工

3、作，进行二次混频；为提高信号质量，加入线性滤波；为了稳定本振，使用性能高的频率综合器等。　　2几个重要指标　　对于现代雷达来说，我们对接收机追求的共性可概括为噪声低、动态范围大、工作频带宽、稳定性好及性价比高等。　　2.1噪声系数和灵敏度　　雷达接收机的噪声分为内部噪声和外部噪声。内部噪声主要由接收机内部微波或高频元器件及馈线产生，外部噪声主要由天线噪声、工业干扰、宇宙射线干扰及人为干扰等。噪声系数常用F表示，定义为接收机输入与输出端的信噪比，公式为：　　灵敏度用来表示接收机能探测到微弱信号的能力。高灵敏度的雷达，探测微弱信号的能力大，相

4、应的探测距离就会更远；相反亦之。灵敏度常用最小可检测信号功率Simin来表示。　　式中，k为玻尔兹曼常数；T0为17℃下的热力学温度290K；Bn为系统噪声带宽；M称为“识别系数”，定义为接收机最小输出信噪比值（（So/No）min），它因不同体制雷达而变化。　　2.2动态范围和增益　　雷达接收机的动态范围表示，在正常工作时，接收机所允许输入信号的强度范围。太弱的输入信号，会被接收机忽略掉；信号太强，接收机则会发生过载饱和。因此，在实际应用时，通常采用对数放大器来扩展动态范围。　　接收机增益通常表示为输出信号与输入信号功率或电平的比值，是

5、指对回波放大的能力。　　2.3滤波性能　　雷达接收机的滤波性能直接影响对系统噪声的控制情况，关系到接收机的灵敏度、波形状况等指标，它取决于雷达中频部件的频率特性。我们在进行滤波设计时，要充分考虑滤波器带宽比，使其性能?M可能接近“匹配滤波器”以提高接收机输出的信噪比。　　2.4稳定性　　接收机的稳定性主要指频率、幅度及相位的稳定。频率稳定一般取决于本振信号稳定度，它是直接影响整个雷达系统在从多样杂波中对目标物的识别及检测能力，也称作改善因子。幅度及相位的稳定主要影响测量的精度。　　3现代雷达接收机的种类及特性　　当然，可以根据工作体制及不

6、同的用途来划分雷达种类，比如气象雷达、警戒雷达、制导雷达、预警雷达和精密跟踪雷达等。而雷达接收机应用到不同种类的雷达上，其工作体制与技术实现方式也不尽相同。　　3.1全相参雷达接收机　　全相参是指雷达的发射机激励信号、本振信号及各种定时器触发脉冲信号等时基信号全部由同一基准信号提供，这些信号之间有确定的相位关系，以确保所有信号的相参性。在雷达接收系统中，信号源一般为频率综合器。　　全相参雷达接收机的主要优点是可以对回波信号进行多普勒信息的提取与处理，大大提高了探测距离和速度的分辨力，比如气象雷达应用中地物回波的踢除。　　3.2相控阵雷达接

7、收机　　相控阵雷达的天线为天线阵列，由m个子阵组成，每个子阵有n个收发模块，共m*n个收发模块。这些收发组件主要包含功率放大器、高频低噪放大器、环形器、隔离器、移相器和控制电路等。天线阵列的每个子阵将n路回波信号合成子阵波束，送至对应的子阵接收机，共m通道接收机。在每个通道接收机中，输出的正交数字信号包含了目标物的多种信息。因此，相控阵雷达接收机除了在频域和时域探测信号外，还具有空域滤波功能。　　3.3气象雷达接收机　　对于气象雷达来说，有用的回波信号是云雨，它主要探测云雨的强度、移动速度、位置及范围。这就需要接收机具处理有大动态范围气象

8、回波的能力。除此，为了更好地探测速度精度、抑制杂波及相干累积效果，需要频率综合器具有很好的稳定性。　　4结束语　　通过对以上多种接收机的特点研究学习，对雷达设备使用及维修人员来说，可以更加深入