第 3 章 雷达接收机.ppt

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1、第3章雷达接收机3.1雷达接收机的组成和主要质量指标3.2接收机的噪声系数和灵敏度3.3雷达接收机的高频部分3.4本机振荡器和自动频率控制3.5接收机的动态范围和增益控制3.6滤波和接收机带宽3.0雷达接收机概念雷达接收机的任务是通过预选、放大、变频、滤波、解调和数字化处理等方法，从雷达天线接收的各种外来干扰、杂波和接收机内部噪声中提取、放大微弱的有用目标回波信号，以满足信号处理和数据处理的需要。其中，雷达探测的飞机、船只等反射的回波是有用信号；地面、海面等反射的为杂波；干扰是指各种有源干扰和无源干

2、扰等。3.1雷达接收机组成和主要质量指标3.1.1超外差式雷达接收机的组成超外差式雷达接收机的简化方框图如图3.1所示。构成为:高频部分,又称为接收机“前端”,包括接收机保护器、低噪声高频放大器、混频器和本机振荡器;(2)中频放大器,包括匹配滤波器;(3)检波器和视频放大器。图3.1超外差式雷达接收机简化方框图从天线接收的高频回波通过收发开关加至接收机保护器,一般是经过低噪声高频放大器(抑制进入接收机外部干扰)后再送到混频器。在混频器中,高频回波脉冲信号与本机振荡器(混频后使回波信号变换到接

3、收机的中频带宽之内)的等幅高频电压混频,将信号频率降为中频(IF),再由多级中频放大器对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波,以获得最大的输出信噪比,最后经过检波器和视频放大后送至终端处理设备。更为通用的超外差式雷达接收机的组成方框图如图3.2所示。它适用于收、发公用天线的各种脉冲雷达系统。实际的雷达接收机可以不(而且通常也不)包括图中所示的全部部件。图3.1超外差式雷达接收机简化方框图图3.2超外差式雷达接收机的一般方框图而对于早期的非相参雷达接收机,通常需要采用自动频率微调(AFC)电路,把本机振荡

4、器调谐到比发射频率高或低一个中频的频率。而在相干接收机中,稳定本机振荡器(STALO)的输出是由用来产生发射信号的相干源(频率合成器)。输入的高频信号与稳定本机振荡信号或本机振荡器输出相混频,将信号频率降为中频。信号经过多级中频放大和匹配滤波后,可以对其采用若干种处理方法，送至显示器。3.1.2超外差式雷达接收机的主要质量指标1.灵敏度灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能接收的信号越微弱,则接收机的灵敏度越高,因而雷达的作用距离就越远。雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率Simin来表示

5、。当接收机的输入信号功率达到Simin时,接收机就能正常接收而在输出端检测出这一信号。如果信号功率低于Simin,信号将被淹没在噪声干扰之中,不能被可靠地检测出来图3.3显示器上所见到的信号与噪声如图3.3所示：由于雷达接收机的灵敏度受噪声电平的限制,因此要想提高它的灵敏度,就必须尽力减小噪声电平,同时还应使接收机具有足够大的增益。目前,超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为(10-12~10-14)W,保证这个灵敏度所需增益约为106~108(120dB~160dB),这一增益主要由中频放大器来完成。

6、噪声系数F:接收机输入端的信号噪声功率比(Si/Ni)与输出信号噪声功率比(S0/N0)比值。一般F≥1,则F=1表示无噪声。接收机灵敏度Simin与噪声系数关系：Simin=kT0BnFM，式中，k为玻尔兹曼常数(1.38×10^(-23));T0为室温(17度)下的热力学温度，T0=290k;Bn为系统噪声带宽;F为噪声系数；M为识别系数，M取值根据不同体制雷达要求而定(M=1为临界灵敏度)。2.接收机的工作频带宽度接收机工作频带宽度表示接收机的瞬时工作频率范围。在复杂的电子对抗和干扰环境中,

7、要求雷达发射机和接收机具有较宽的工作带宽.例如，频率捷变雷达要求接收机的工作频带宽度为(10~20)%。接收机的工作频带宽度主要决定于高频部件(馈线系统、高频放大器和本机振荡器)的性能。需要指出,接收机的工作频带较宽时,必须选择较高的中频,以减少混频器输出的寄生响应对接收机性能的影响。3.动态范围动态范围表示接收机能够正常工作所容许的输入信号强度变化的范围。最小输入信号强度通常取为最小可检测信号功率Simin,允许最大的输入信号强度则根据正常工作的要求而定。当输入信号太强时,接收机将发生饱和而失去

8、放大作用,这种现象称为过载。使接收机开始出现过载时的输入功率与最小可检测功率之比,叫做动态范围。为了保证对强弱信号均能正常接收,要求动态范围大,就需要采取一定措施,例如采用对数放大器、各种增益控制电路等抗干扰措施。4.中频的选择和滤波特性接收机中频的选择和滤波特性是接收机的重要质量指标之一。中频选择与发射波形特性、接收机工作带宽以及所能提供的高频部件和中频部件性能有关。在现代雷达接收机中,中频的选择可以从30MHz到4GHz之间。当需要在中频增加某些信号处理部件,如