雷达基本原理3-雷达接收机讲课教案.ppt

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1、第3章雷达接收机章节内容要点：天线简述掌握雷达接收机的组成和主要质量指标掌握接收机的噪声系数和灵敏度掌握雷达接收机的高频部分了解本机振荡器和自动频率控制了解接收机的动态范围和增益控制3.1雷达接收机的组成和主要质量指标3.1.1超外差式雷达接收机的组成l接收机的任务雷达接收机的任务是通过适当的滤波将天线上收到的微弱高频信号从伴随的噪声和干扰中选择出来，同时处理后送到终端设备。主要组成部分是:图3.2超外差式雷达接收机的一般方框图混频器的干扰组合频率干扰如取则：当干扰频率fn与本振f0满足下面关系：同样，当取则，干扰频率为3.1.2超外差式雷达接收机的主要质量指标1.灵敏

2、度灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为(10-12~10-14)W.图3.3显示器上所见到的信号与噪声2.接收机的工作频带宽度接收机的工作频带宽度种类？接收机的顺时带宽是指，该部件在特定的增益（有时是相位）容差内能同时放大两个或两个以上信号的频带。调谐带宽是指该部件在调整适当的电气或机械旋钮时可以工作，而不降低指定性能的频带。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。带宽是不是越宽越好？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

3、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。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。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。在中频的选择可以从30MHz到4GHz之间。如何选择接收机的中频？短波接收机为什么选在465KHz？在白噪声(即接收机热噪声)背景下应该选择何种滤波方式？5.工作稳定性和频率稳定度工作稳定性是指当环境条件(例如温度、湿度、机械振动等)和电源电压发生变化时,接收机的性能参数(振幅特性、频率特性和相位特性等)受到影响的程度,希望影响越小越好。6.抗干扰能力在现代电子战和复

4、杂的电磁干扰环境中,抗有源干扰和无源干扰是雷达系统的重要任务之一。7.微电子化和模块化结构采用单片集成电路,包括微波单片集成电路(MMIC)、中频单片集成电路(IMIC)和专用集成电路(ASIC)；其主要优点是体积小、重量轻。另外，采用批量生产工艺可使芯片电路电性能一致性好，成本也比较低。接收机噪声的概率特性3.2接收机的噪声系数和灵敏度对数接收器具有恒虚警的特性2.额定噪声功率4.噪声带宽功率谱均匀的白噪声,通过具有频率选择性的接收线性系统后,输出的功率谱pno(f)就不再是均匀的了,如图3.7的实曲线所示。这个频带Bn称为“等效噪声功率谱宽度”,一般简称“噪声带宽”。

5、因此,噪声带宽可由下式求得:(3.2.7)3.2.2噪声系数和噪声温度1.噪声系数噪声系数的定义是:接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的比值。(3.2.9)式中,Si为输入额定信号功率;Ni为输入额定噪声功率(Ni=kT0Bn);So为输出额定信号功率;No为输出额定噪声功率。式(3.2.9)可以改写为(3.2.10)式中，Ga为接收机的额定功率增益;NiGa是输入端噪声通过“理想接收机”后,在输出端呈现的额定噪声功率。因此噪声系数的另一定义为:实际接收机输出的额定噪声功率No与“理想接收机”输出的额定噪声功率NiGa之比。实际接收机的输出额定噪声功率No由两部分组

6、成,其中一部分是NiGa(NiGa=kT0BnGa),另一部分是接收机内部噪声在输出端所呈现的额定噪声功率ΔN,即No=NiGa+ΔN=kT0BnGa+ΔN将No代入式(3.2.10)可得(3.2.11)(3.2.12)下面对噪声系数作几点说明:①噪声系数只适用于接收机的线性电路和准线性电路,即检波器以前部分。②噪声系数只由接收机本身参数确定。③噪声系数F是没有单位的数值,通常用分贝表示F=10lgF(dB)(3.2.13)④噪声系数的概念与定义,可推广到任何无源或有源的四端网络。接收机的馈线、放电器、移相器等属于无源四端网络,其示意图见图3.9,图中Ga为额定功率传输系

7、数。由于具有损耗电阻,因此也会产生噪声,下面求其噪声系数。图3.9无源四端网络2.等效噪声温度接收机外部噪声可用天线噪声温度TA来表示,接收机外部噪声的额定功率为NA=kTABn(3.2.18)把接收机内部噪声在输出端呈现的额定噪声功率ΔN等效到输入端来计算,这时内部噪声可以看成是天线电阻RA在温度Te时产生的热噪声,即ΔN=kTeBnGa(3.2.19)温度Te称为“等效噪声温度”或简称“噪声温度”,此时接收机就变成没有内部噪声的“理想接收机”,其等效电路见图3.10。3.2.3级联电路的噪声系数为了简便,先考虑两个单元电路