通信对抗原理(冯小平)全书第5章

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1、第5章通信侦察系统的灵敏度和作用距离5.1通信侦察接收机灵敏度5.2通信侦察系统的作用距离5.3通信侦察系统的截获概率习题5.1通信侦察接收机灵敏度5.1.1噪声系数噪声系数是衡量接收机内部噪声的一个物理量，它定义为接收机输入端信噪比与输出端信噪比之比，即(5.1-1)如果接收机的增益为G，G=Sout/Sin，则(5.1-2)上式表明，噪声系数是接收机输出端的总噪声功率Nout与其输入端的噪声功率经接收机放大后得到的噪声功率GNin的比。接收机输出噪声由两部分构成，其一是接收机输入的噪声被放大后的输出，其二是接收机内部产生的噪声。因此，噪

2、声系数总是大于1的，它表示了输出信噪比恶化的程度。将上式写成对数形式，噪声系数的意义就更清楚：(5.1-3)噪声系数表示输出信噪比恶化的程度，它说明，由于接收机内部噪声的存在，其输出噪声功率总是大于其输入噪声功率。接收机输出噪声是由其内部的放大器、滤波器、混频器等单元电路产生的，这些单元以级联方式完成接收机的功能。下面讨论级联电路的噪声系数的计算问题。设两级级联电路的噪声系数和增益分别为NF1、NF2和G1、G2，则级联后其总的噪声系数为(5.1-4)类似地，n级级联电路的总噪声系数为(5.1-5)由上式可以看出，当后级电路增益很高时，总噪声系

3、数主要取决于前级电路的噪声系数。因此，为了降低总噪声系数，需要适当提高第一级电路的增益，同时降低它的噪声系数。接收机的第一级通常是低噪声放大器，它的增益和噪声系数对于整个接收机的噪声系数有极大的影响。此外，后级电路对总噪声系数的影响较小，其位置越接近输出，影响越小。5.1.2接收机灵敏度接收机灵敏度是接收机的重要指标之一，也是通信侦察系统的重要指标之一。接收机灵敏度与噪声系数有关，它是指在接收机与天线完全匹配的条件下，接收机输入端的最小信号功率。由噪声系数的定义，接收机输入端的信号功率为(5.1-6)当接收机与天线完全匹配时，接收机输入端

4、的噪声功率为Nin=KT0Bn(5.1-7)其中,K=1.38×10－23(焦耳/度)是波尔兹曼常数;T0是标准温度(290K)；Bn是接收机等效噪声带宽(Hz)。接收机灵敏度定义为接收机输入端的最小信号功率，它表示为(5.1-8)可见，接收机灵敏度与接收机等效带宽、噪声系数和输出信噪比等有关。接收机灵敏度经常用分贝形式表示，对上式取对数，并且将K和T0的值代入，经过简单的计算，可以得到　Prmin=－174+10lg(Bn)+NF+SNRo(dBm)(5.1-9)式中,噪声系数NF、输出信噪比SNRo以dB为单位；等效噪声带

5、宽Bn以Hz为单位。值得指出的是，上式中的噪声带宽、噪声系数、输出信噪比必须在同一个检测点计算。如在中频放大器输出端检测，则三者分别是中放带宽、中放噪声系数和中放输出信噪比。如果是在信号处理器输出检测，则它们分别是信号处理器的分析带宽、中放输出信噪比，而噪声系数包括射频通道噪声、ADC量化噪声、信号处理器截断噪声等在内的接收机总噪声系数。在式(5.1-9)中，信噪比是检测信噪比，没有考虑信号处理的影响。设某通信侦察接收机的中频放大器输出信噪比为8dB，中频带宽2MHz，射频前端噪声系数为12dB，则它的灵敏度为Prmin=－174+10l

6、g(2×106)+12+8=－91(dBm)考虑信号处理对信噪比的改善作用，如信号处理采样FFT处理，FFT的分辨率为25kHz，则接收机灵敏度为Prmin=－174+10lg(25×103)+12+8=－110(dBm)可见，由于信号处理提高了输出信噪比，接收机灵敏度提高了19dB。其本质是由于FFT分析的作用，等效噪声带宽由2MHz下降到25kHz，使接收机灵敏度提高。考虑到信号处理对接收机灵敏度的贡献，将式(5.1-9)修正为Prmin=－174+10lgBn+NF+SNRo－Gp(dBm)其中,Gp是信号处理增益，它定义为信

7、号处理输入、输出信噪比改善比，即对于FFT分析和信道化处理，信号处理增益的理论值是其输入信号带宽与输出信号带宽之比。而由于ADC量化噪声和信号处理截断噪声的存在，实际处理增益比理论值低2～5dB左右。在接收机设计时，经常需要将灵敏度转换为噪声系数，射频前端的噪声系数为NF=174+Prmin－10lg(Bn)－SNRo(dB)(5.1-10)5.2通信侦察系统的作用距离信道是通信信号传播的途径。对于无线通信系统，无线信道的电磁波的主要传播方式有直接波、表面波、反射波、折射波、绕射波和散射波等。在视距范围内的地－空、空－空通信的主要传播

8、方式是直接波，它的传播模型可以用自由空间传播模型描述。而地－地通信则复杂得多，可以采用地面反射传播模型描述。5.2.1自由空间电波传播模型设在自由