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1、第5章雷达侦察作用距离与截获概率5.1侦察系统的灵敏度5.2侦察作用距离5.3侦察截获概率与截获时间5.1侦察系统的灵敏度雷达侦察系统的灵敏度Prmin是指满足侦察接收机对接收信号能量正常检测的条件下,在侦察接收机输入端的最小输入信号功率。由于被侦收的雷达信号大多是脉冲信号,因此,在雷达侦察系统中采用的灵敏度定义主要是切线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS。5.1.1切线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS的定义切线信号灵敏度PTSS的定义如图5―1所示。在某一输入脉冲功率电平作用下,接收机输出端脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线
2、噪声(只有接收机内噪声时)的顶部在一条直线上(相切),则称此输入脉冲信号功率为切线信号灵敏度PTSS。不难证明;当输入信号处于切线电平时,接收机输出端视频信号与噪声的功率比约为8dB。图5―1切线信号灵敏度的示意图工作灵敏度POPS的定义为:接收机输入端在脉冲信号作用下,其视频输出端信号与噪声的功率比为14dB时,输入脉冲信号功率为接收机工作灵敏度POPS。在已知切线信号灵敏度PTSS时,输出信噪比为8dB的条件下,工作灵敏度POPS的分析可由PTSS换算得来。5.1.2切线信号灵敏度PTSS的分析计算侦察接收机与雷达接收机有两点明显
3、的不同。首先,雷达接收机的检波前滤波器、检波后滤波器都与其接收信号处于准匹配状态;而对于侦察接收机来说,由于侦收的都是未知信号,检波前和检波后的滤波器都与其接收的雷达信号处于严重失配状态,检波前的滤波器带宽ΔfR与检波后的视放带宽ΔfV之比相差很大(雷达接收机中ΔfR/ΔfV≈2);其次,表现在接收机的体制上,雷达几乎都采用超外差接收机,检波前具有很高的增益,检波器和视放的噪声特性对输出噪声的影响可以忽略;而侦察接收机可能采用超外差接收机、晶体视频接收机等多种形式,有时在检波前没有很高的增益,检波器和视放的噪声特性对输出噪声有一定的影
4、响。因此,必须推演侦察接收机的切线信号灵敏度。以下仅以晶体视频接收机为例进行定量分析,再将结果推广到其它接收机。晶体视频接收机的典型方框图如图5―2所示。图中GR、FR和ΔfR分别表示检波前射频放大器的增益、噪声系数和带宽,GV、FV和ΔfV分别表示检波后视放的增益、噪声系数和带宽。为简单起见,假设输入信号功率谱为δ函数,输入噪声功率谱和放大器的幅频特性均为矩形,如图5―3所示,且GＶ=1,检波器工作在平方律区域,肖特基二极管的检波品质因数式中,γ为检波器的开路电压灵敏度;RV为检波器的视频输出电阻。(5―1)图5―2晶体视频接收机的
5、典型方框图由M和FV决定常数A:(5―2)式中,K为玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K);T0为环境温度(一般取290K)。当信号与噪声同时作用于平方律检波器时,其输出包含有噪声的自差拍分量、信号的自差拍分量和信号与噪声的互差拍分量,其中信号的自差拍分量作为接收机输出的视频信号,其余两部分均为接收机输出的噪声。图5―3输入信号、噪声功率谱及放大器的幅频特性(a)输入信号功率谱;(b)输入噪声功率谱;(c)放大器的幅频特性因此,检波输出的噪声功率谱F(f)由下式给出:(5―3)式中,W0,PS0分别为检波器输入噪声的谱密度和输入信
6、号的功率,如图5―4所示。由于该谱在f=ΔfR/2处不连续,所以分析中对ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV和ΔfR≥2ΔfV的情况分别进行讨论。图5―4检波输出的噪声功率谱1.ΔfV≤ΔfR≤2ΔfVΔfV位于ΔfR/2和ΔfR之间,视放将通过射频信号与噪声互差拍的全部视频噪声和射频噪声自差拍的部分视频噪声,其输出视频噪声功率PV为(5―4)没有信号作用时的基线视频噪声功率为(5―5)微波检波器和视放所产生的白噪声功率P′V为P′V=(FV+tVD-1)KT0ΔfV对于肖特基二极管,相对噪声温度tVD≈1,代入上式得到:P′V=KT0ΔfVFV
7、(5―6)视放输出的信号功率为(5―7)在计算噪声功率时,需要同时考虑射频噪声和检波、视放噪声,实际的基线噪声功率为(5―8)有信号作用时,输出噪声为(5―9)噪声电压峰值与有效值之比为常数KC(峰值系数)。假设基线噪声电压峰值为Un,有效值为Une,有信号作用时输出噪声电压峰值为Um,有效值为Ume,则(5―10)切线信号灵敏度时的电压状态为(5―11)信号功率与其电压有效值之间具有如下关系:(5―12)代入(5―11)式(5―13)若忽略Pn,Pm的差异,近似可得(5―14)在平方律检波的条件下,当接收机输入端的信号功率为切线信号
8、灵敏度时,(5―15)将(5―8)、(5―9)、(5―13)各式代入,可得(5―16)a为噪声作用分量,b为信号与噪声互作用分量。检波前噪声谱W0=KT0FRGR,噪声作用大于信号与噪声互作用(a>b)时代入(5―16)
