《接收机概述》PPT课件

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1、雷达接收机一、接收机设计基础噪声系数和灵敏度、动态范围等二、雷达接收机的结构三、接收机带宽定义四、增益控制方法五、高频地波雷达OSMAR2003接收机及主要部件放大器、滤波器、混频器、振荡器等一、接收机设计基础设计目标：从噪声背景中，最佳地分离出所需要的回波。考虑因素：系统噪声、系统增益、动态范围、带宽、相位和幅度稳定性以及对过载饱和的敏感性等问题。雷达接收机的具体设计还跟应用背景、发射波形的形式、干扰(不希望的信号)的特性以及接收信号的处理方式等因素有关1.1噪声及噪声系数加性噪声、乘性噪声。白(色)噪声、有色噪声信道

2、中加性噪声的来源的不同，—般分为：无线电噪声：它来源于别的无线电发射机。工业噪声：来源于各种电气设备。自然噪声（天电噪声），指自然界存在的各种电磁波源。内部噪声。内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。按随机噪声的性质进行分类，可分为：单频噪声：连续波干扰，极窄的频带，但可以实测。脉冲噪声：无规则，持续时间短。频谱较宽。但频率越高，其频谱强度就越小。起伏噪声：以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。在时域内还是在频域内它们总是普遍存在的。闪烁噪声：在低频段以1/f噪声为主，高频段以热噪声为主。原因是电流通过元器件中不连续

3、点会产生火花，使电阻的电导率发生变化，从而引起电流噪声。1.1噪声及噪声系数起伏噪声：对于温度为T，阻值为R的有噪电阻，单边噪声电流功率谱密度和噪声电压功率谱密度分别为(1.1-1)为玻尔兹曼常数，T为热噪声源的绝对温度。可见，热噪声是白噪声。若把此有噪电阻产生的热噪声作为信号源，则当此信号源与其负载共轭匹配时，所能输出的最大噪声功率，称为该电阻热噪声源的资用噪声功率，或称额定噪声功率。为其中(1.1-2)1.1噪声及噪声系数闪烁噪声：实际电阻，单边噪声电流功率谱密度和噪声电压功率谱密度分别为式中K为常数，与电阻材料、制

4、造工艺有关。为流过电阻的直流电流。由此可见，当电阻中没有直流电流通过时，电阻中就仅有热噪声，而不会有过剩噪声。故一个实际电阻在低频段以1/f噪声为主，高频段以热噪声为主。因此，从低噪声设计用途考虑，不仅要选闪烁噪声小的电阻，如线绕电阻、金属膜电阻等，而且要尽量减小电阻中的直流压降以减少低频噪声。(1.1-3)1.1噪声及噪声系数结型场效应管JFET(JunctionFET)和金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)：这类器件是通过调制导电沟道的电阻来工作的。因此，在电阻性沟道中必然会产生热噪声。因为导电沟道的电阻

5、值随外加偏压而变，故热噪声大小与偏压有关。除此之外，更为重要的是闪烁噪声，其功率谱密度为W、L分别为沟道的宽度和长度，K是取决于工艺处理的常数任何无损耗的纯电抗元件都是无噪声的。而对于有耗电抗元件，其损耗用电阻表示，此电阻产生的热噪声就是该有耗电抗元件的热噪声为极间电容。(1.1-4)1.1噪声及噪声系数有噪的两端口网络分析模型其内部噪声都可以由置于输入端的两个噪声源来等效：一个与信号源串联的噪声电压源和一个与信号源并联的噪声电流源，把该两端口网络看作一个理想无噪的网络。其中是信号电压是信号源内阻是输入端短路，网络的输出

6、噪声功率等效到输入端的值。是输入端开路，网络的输出噪声功率等效到输入端的值。和是相关的。一般情况下，图1.1-1信号源与网络之间存在两种匹配：1、使传输功率最大的功率匹配。2、使系统噪声系数最小的最佳信号源内阻。噪声系数：表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。与系统增益无关。1.1噪声及噪声系数对于图1.1-1所示的电路,假设：和是不相关的。其噪声系数为可以求出使系统噪声系数最小的最佳信号源内阻为(1.1-5)(1.1-6)(1.1-7)级联噪声系数可见，前面几级的噪声系数和增益对系统影响较大。为降低系

7、统的噪声系数，必须降低第一、二级电路的噪声系数并适当提高它们的增益，以降低后面各级的噪声对系统的影响。如果第一级没有增益，反而有损耗，对降低系统的噪声系数是不利的。1.1噪声及噪声系数(1.1-8)无源四端网络的噪声系数等于无源四端网络额定功率增益的倒数灵敏度：是衡量系统接收微弱信号能力的技术指标。基底噪声基底噪声越大、或者要求的输出信噪比越高，为保证输出质量所要输入的信号最低电平就越高，即灵敏度越低。根据噪声系数的定义：在阻抗匹配的情况下，由源内阻产生的热噪声送给接收机的噪声功率为其额定功率，即有此时对应于保证输出信噪

8、比时所要求的最小输入信号功率就是接收机的灵敏度。1.2灵敏度取室温290K时：(1.2-1)(1.2-2)1.3非线性非线性：接收机的线性度是描述失真的技术指标。我们最希望的是输出随着输入以增益为倍数线性变化。根据输入信号的大小,一般可以用三种逼近方法来描述1、用解析函数来描述器件的伏安特性，如双极型晶体管的集电极电