经典雷达资料-第14章 连续波(cw)雷达和调频(fm)雷达

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1、·547·第14章连续波（CW）雷达和调频（FM）雷达14.5噪声测量方法设计人员所感兴趣的噪声测量有两种基本形式，即在激励器或者功率振荡器上进行原始噪声的测量和在放大器、乘法器、转动铰链等处进行的附加噪声或过量噪声的测量。虽然微波腔（如Marsh-Wiltshire电桥所用的那样）曾经得到广泛应用，但商用仪表通常不采用它们[14]。它们是在检相器内通过被测试微波源与外加的一个完全相同的复制源或自带的内部源进行比较来完成上述任务的。使用复制源时，必须保证相比较的两个微波源至少有一个（不需全部）在每个频偏下比仪表指示的相位噪声至少低3dB。如果使用3个基本的

2、复制源，则在所有需要的频偏上测量每一对相比较的微波源产生的相位噪声，且测量其中一个就可以推导其余3套测试设备的性能。它根据3个未知数导出3个方程，其中各个微波源的相位噪声可看做是频率的函数。使用内部源时，要受内部源相位噪声特征的很大限制。一般来说，假定两个微波源的AM噪声低于调相噪声，这样由于检相器的底部噪声比内部或外加的基准源要低，因此限制是很大的。所以首先要通过仪表中简单的幅度检测器去测量任一未知的微波源的AM噪声。这种仪表可以产生一个伺服电压，该电压可保证两个微波源在同一频率上工作且在相位上相互正交。如果两个微波源都不能调节电压，则选定其中一个工作在

3、与另外一个微波源不同的中频频率上，同时将中频振荡器锁定在不同频率上。这一技术首先应用在军事上，用于测量战场雷达的噪声[15][16]。该仪表通过低频合成技术产生宽范围的内部频率，使用阶跃恢复二极管乘法器的谐波，最高频率可达到18GHz。来自检相器的信号被滤除微波频率后，再经低噪声基带放大器放大，最终的相位噪声可以通过包括频谱分析仪和模拟波形分析仪等不同的方法来测量。在所有的方法中，快速傅里叶变换是最精确、最快速的低频噪声测量方法，但它在测量远离的相位噪声时却很费时间。通过计算机对测试设备的所有部件进行控制，实现任意测量、随意调整滤波器形状及打印出测量的波形

4、，还可以随时消除在测试过程中来自计算或数据的毛刺（寄生频率）。它的价值很大，不能用金钱来衡量。人们对任何实验技术的理解能力和技术固有的可靠性与其复杂度成反比。例如，给定足够的设备，每一个都产生一个内部冗余信号，则几乎在任意灵敏的测试中总有一个会产生毛刺。如果这种信号最终要送入静噪发射机中去，则这种毛刺会产生灾难性的后果。当在一个很好的屏蔽室放少量的仪器时，则要考虑的因素就少得多了。一般来说，现代商用仪器对低功率微波源进行的常规测量比早期空腔电桥强得多，如果两个微波源没能有效地锁定在一起，则伺服电压在有效的频偏上使其能保持同步，这些设备可测量载频附近的相位噪

5、声。根据伺服电压的特征，可以通过调节数据来反映实际相位噪声，在频偏很小时，这一技术受限于伺服系统允许的小相位偏移所产生的热噪声。即使在这一限制下，也比小频偏情况下灵敏度迅速下降的空腔电桥要好。如果没有商用相位电桥仪表，则要开发在相似频率下使相位噪声低很多的晶体微波源是很困难的（晶体微波源是检测杂波中目标的远程机载雷达的关键器件）。商用仪器在频偏较大的情况下都能测量相位噪声，它们似乎只有两个明显的限制。空腔电桥在现代微波源发展中应用很广，特别是在运用于那些难以制造成对的微波源或价格较高的情况下。在大功率发射机，如“隼”式导弹照射器的测量中，它们的优点也很明显

6、。通过比较20世纪60年代早期测得的如图14.8·547·第14章连续波（CW）雷达和调频（FM）雷达所示中的曲线I和曲线P（这是典型的商用仪器测量曲线）即可得出这一结论。可以代替空腔和微波源的比较技术是用一个延迟线来为相位噪声测量提供一个原始的基准。在附录中的参考资料16中提到过一种消除本振噪声的方法。然而，在利用延迟线进行任意相位的测量时，其准确性与延迟线长短成正比。而长延迟线很难对信号进行足够放大以得到满意的测量结果。顺便提一下，正如前面所提到的，虽然很多测试技术可以改进，以便为微波源的稳定提供一个有效的方法，但延迟线却是个例外。如果要在大频偏下测量

7、相位噪声，就要受奈奎斯特限制。因为对任意固定的延迟线长度，它们都有一个相应的频偏，在这个频偏下使得伺服器的增益为零或使整个系统不稳定。除乘法器和除法器外，功率放大器等组件进行附加或过量相位噪声*在一些文章中有时会出现附加剩余一词。它在微波源中通常用来表示设置相位噪声的底值。在雷达中采用附加剩余一词并不适当。测量比对微波源的类似测量要容易得多，它只要求有合适的无噪微波源、移相器、检相器、合适的波形分析仪和校准方法就可以了。如前所述，商用仪表提供了所有这些甚至更多的测量条件。因为加上足够的同轴线或微波延迟线使到达检相器的两条路径很容易平衡，所以微波源的相位噪声

8、对于测量就不显得那么重要了。图14.2显示了这种平衡（即相关）的好