第三章 雷达接收机
导航雷达第三章雷达设备发射机双工器天线
1.气体放电管式
2.铁氧体环流器式
第三章 雷达设备工作原理-双工器 二、气体放电管式双工器 ：
利用火花隙放电产生电弧形成短路截住大功率发射脉冲
天线
发射机
气体放 电管
接收机
气体放电管恢复时间（t）
从发射结束到气体恢复预游离状态后、回波可以通过时 的时间（接收系统可接收回波），通常为0.1～0.3s. 越短越 好，影响近距离目标探测能力。
微 波 传 输 系 统
发系 射统
接系 收统
显系 示统
至收发机 （b）系统结构示意图
回波箱
（a）系统组成方框图
绝缘支撑材料 图 3-4-1 微波传输与天线系统 绝缘支撑材料
第三章 雷达设备工作原理-微波天线及传输线
一、微波传输系统
在雷达收发机与天线之间传递微波信号的电路系统 称为微波传输系统。 波导（waveguide）： 3 cm波段雷达采用 同轴电缆（coaxial cable）：10 cm波段雷达多采用
3、双工器（收发开关）：
发射时，关闭接收机入口，大功率射频脉冲送天线； 接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收机。
4、天线：定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲聚成细束
集中向一个方向发射，并接收此方向物标反射回来 的雷达波（回波）送接收机。
5、接收系统（机）：
超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合 显示器要求。 V 几十V
转速过低，目标在屏幕上呈跳跃显示，不利于观测；转速过 高，目标回波脉冲积累数少，回波弱，不利于发现弱小目标。
（四）天线位置与雷达阴影扇形区域
盲区 前桅 烟囱 灵敏度降低弧 盲区 灵敏度降低弧 （a）俯视图 VBW 灵敏度降低弧
阴影扇形
电子科技大学-雷达原理XXXX
绪论——雷达的历史与发展
二次大战中和大战后
– 微波雷达（1941，英美S/X波段雷达） – PPI显示 – 超外差接收
绪论——现代雷达
AN TPS-75v长程对搜索雷达(台空军东引岛)
绪论——现代雷达
绪论——现代雷达
中国炮瞄雷达
绪论——现代雷达
美国炮瞄雷达
绪论——现代雷达
雷神GBR
绪论——现代雷达
雷神GBR
绪论——现代雷达
AN FPS-85 相控阵空间监视雷达
绪论——现代雷达
COSMO-SkyMed 雷达卫星
绪论——现代雷达
美军天基雷达
绪论——现代雷达
美军SBX雷达
天线噪声：主要包括热噪声和宇宙噪声，当接收机电阻与天线辐 射电阻匹配时，功率NA=kTABn
等效噪声带宽：
H ( f ) 2df
Bn 0 H ( f0 ) 2
雷达接收机——接收机噪声系数
噪声系数与噪声温度
噪声系数：
F Si / Ni Si No 1 NiG N 1 N 1 N
So / No So Ni G Ni
工作带宽
接收机频率变化范围 抗干扰性能：需要大带宽 高灵敏度：窄带宽
动态范围
接收机正常工作容许的输入信号强度的变化范围 从Si,min-接收机过载时的输入信号功率
中频的选择和滤波特性
接收机中频的选择：取决于发射波形、接收机工作带宽、前端器 件性能 滤波特性：匹配滤波
雷达接收机——主要技术指标
tr：电磁波往返时间
雷达的距离分辨力为：
R
c
2
《雷达接收机》课件
VS
详细描述
雷达接收机的高性能化主要体现在接收灵 敏度、动态范围、抗干扰能力等方面的提 升。这需要采用先进的信号处理技术和高 性能的器件来实现。
小型化与集成化
总结词
随着便携式和无人机等应用领域的快速发展 ，雷达接收机的小型化与集成化成为了一个 迫切的需求。
详细描述
通过采用先进的微电子技术和封装技术，将 雷达接收机的各个组件集成在一个小型化的 封装中，从而实现雷达接收机的小型化和集 成化。这有助于提高设备的可靠性和降低成 本。
雷达接收机通过接收和分 析气象目标的回波信号， 能够准确监测降雨、风速 、风向等气象参数。
灾害预警
雷达接收机能够及时发现 强降雨、冰雹等灾害性天 气，为灾害预警和应急响 应提供依据。
气候研究
雷达接收机提供的高时空 分辨率数据可用于气候变 化研究，帮助科学家了解 和预测气候变化趋势。
航空交通管制
空中交通监控
总结词
雷达接收机的抗干扰能力是指其抵御外部干扰信号影响的能力。
详细描述
抗干扰能力强的雷达接收机能够降低噪声、杂波和干扰信号的影响，提高目标识别的准确性和可靠性 。
稳定性
总结词
雷达接收机的稳定性是指其性能参数随时间和环境变化的能力。
详细描述
稳定性好的雷达接收机能够在不同环境和条件下保持稳定的性能参数，确保长时间工作 的可靠性和稳定性。
选择性好的雷达接收机能够有效抑制无用信号和干扰，只接收特定频率的信号， 从而提高信号的纯净度和准确度。
动态范围
总结词
雷达接收机的动态范围是指其接收强信号和弱信号的能力范围。
详细描述
动态范围大的雷达接收机能够在强信号和弱信号之间进行平滑切换，确保不同强度的目标回波都能够被有效接收 和处理。
雷达原理3- 雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机 3.1.2
1. 灵敏度 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.
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？
第3章雷达接收机
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Si min,
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
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
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
3.1.1 超外差式雷达接收机的组成 l接收机的任务
发 射脉 冲 噪声
被 噪声 淹 没 的信 号
图3.3 显示器上所见到的信号与噪声
第3章雷达接收机 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。
雷达接收机的工作原理
雷达接收机的工作原理雷达接收机是一种将雷达信号从接收天线传到解调器的机制，其主要作用是将来自雷达天线的电磁波转化为电信号，以供后续处理。
雷达接收机是雷达系统中至关重要的一部分，其主要工作就是接收反射信号，提取目标信息，然后对目标进行跟踪和定位。
雷达接收机的工作原理：雷达接收机的工作原理可以简单地分为两个步骤：第一步是将返回天线的电磁波转化为电信号，第二步是对电信号进行放大和滤波，然后将其输送到解调器以及其他处理单元进行处理。
第一步：将接收到的电磁波转化为电信号雷达接收机使用共振回路来将接收天线接收到的电磁波转化为电信号。
共振回路是一个可以与特定频率振荡的电容和电感组合的电路元件。
当接收天线接收到电磁波时，它会将电场和磁场分别指向接收天线的两个端口。
这些场产生的电压被输入到共振回路中，从而产生振荡电压。
第二步：对电信号进行放大和滤波在将来自天线的信号转化为电信号之后，雷达接收机会将其进一步将其放大和滤波。
接收到的电信号通常非常微弱，因此需要一个放大器来提高信噪比，同时也要进行滤波，以去除任何不需要的频率成分。
滤波的目的是去除噪声和干扰，从而提高雷达系统的灵敏度。
雷达接收机中的放大器和滤波器通常采用晶体管、IO 器件组成的电路。
这些电路可以根据不同的频率和信号强度条件进行优化，以提高雷达系统的性能。
总结：雷达接收机是雷达系统中至关重要的一个部件。
它负责将来自雷达天线的电磁波信号转化为电信号，并对其进行放大和滤波来去除噪声和干扰。
雷达接收机的主要任务是提取目标信息，从而实现目标跟踪和定位。
在雷达系统中，雷达接收机的性能往往是决定系统性能的关键因素之一。
因此，对于雷达系统的设计和优化而言，雷达接收机是一个非常关键的组成部分。
第三章 雷达接收机
临界灵敏度
Si,m inkT0BnF 0M
Si,m inkT0BnF0
令M=1
对数表示
Si,m in(dB m W )10lgS 1 i0 ,m i3 n(dB m W ) Si,m in(dB m W ) 114dB 10lgB n(M H z) 10lgF 0
一般接收机的灵敏度在-90~-110dBmW
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。(非线性电路,需要考虑输出信号 与噪声的交叉项)
2. 为使噪声系数具有单值确定性，规定输入 噪声以天线等效电阻在室温290K时产生的 热噪声为标准。噪声系数只由接收机本身 参数确定。
3. 噪声系数没有单位。通常用分贝表示
4. 无源四端网络的噪声系数
图3.13，P60
雷达接收机的高频部分
发射机
收发转换开关
接收机保护电路
收发开关
本机振荡
高频放大器
天线
混频器接收机保 低噪声高 护器来自放至主中放前置中放
本级振荡器
混频器
接收机的 “前端”
收发转换开关
功能：
发射时，使天线与发射机接通，同时与接收机断开， 避免高 功率发射信号进入接收机把高放或混频器烧毁。 接收时，使天线与接收机接通，同时与发射机断开，以免因发 射机旁路而使微弱的接收信号受损失。
F 0 1 T 0 F 1 1 T 0 F 2 G 1 1 T 0 F G 3 1 G 2 1 T 0 G 1 G F 2 n G 1 n 1 T 0
T e T 1 G T 2 1 G T 1 G 32 G 1 G 2 T nG n 1
接收机灵敏度
衡量接收机接收（检测）微弱信号的能力。
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
雷达原理与对抗技术习题答案
第一章1、雷达的基本概念：雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息答：雷达是一种通过发射电磁波和接收回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。
任务：早期任务为测距和探测，现代任务为获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等。
回波的有用信息：距离、空间角度、目标位置变化、目标尺寸形状、目标形状对称性、表面粗糙度及介电特性。
获取方式：由雷达发射机发射电磁波，再通过接收机接收回波，提取有用信息。
2、目标距离的测量：测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离 答：原理：R=Ctr/2距离分辨力：指同一方向上两个目标间最小可区别的距离 Rmax=…3、目标角度的测量：方位分辨率取决于哪些因素答：雷达性能和调整情况的好坏、目标的性质、传播条件、数据录取的性能 4、雷达的基本组成：哪几个主要部分，各部分的功能是什么 答：天线：辐射能量和接收回波发射机：产生辐射所需强度的脉冲功率 接收机：把微弱的回波信号放大回收信号处理机：消除不需要的信号及干扰，而通过加强由目标产生的回波信号 终端设备：显示雷达接收机输出的原始视频，以及处理过的信息 习题：1-1. 已知脉冲雷达中心频率f0＝3000MHz ，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs ，回波信号的频率为3000.01 MHz ，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。
685100010310 1.510()15022cR m kmτ-⨯⨯⨯===⨯=m 1.010310398=⨯⨯=λKHzMHz f d 10300001.3000=-=s m f V d r /5001021.024=⨯==λsm V /100060cos 500=︒=波长：目标距离：1-2.已知某雷达对σ=5m2 的大型歼击机最大探测距离为100Km，1-3.a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到0.1m2，此时的最大探测距离为多少？1-4.b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km 最大探测距离，并将发射功率提高到10 倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？1-5.KmKmR6.3751.010041max=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=dBkSkSii72.051,511.010minmin-===∴⨯=⨯b）a）第二章：1、雷达发射机的任务答：产生大功率特定调制的射频信号2、雷达发射机的主要质量指标答：工作频率和瞬时带宽、输出功率、信号形式和脉冲波形、信号的稳定度和频谱纯度、发射机的效率3、雷达发射机的分类单级震荡式、主振放大式4、单级震荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点答：单级震荡式原理：大功率电磁震荡产生与调制同时完成，以大功率射频振荡器做末级优点：结构简单、经济、轻便、高效缺点：频率稳定性差，难以形成复杂波形，相继射频脉冲不相参主振放大式原理：先产生小功率震荡，再分多级进行调制放大，大功率射频功率放大器做末级优点：频率稳定度高，产生相参信号，适用于频率捷变雷达，可形成复杂调制波形缺点：结构复杂，价格昂贵、笨重是非题：1、雷达发射机产生的射频脉冲功率大，频率非常高。
雷达接收器原理
雷达接收器原理
雷达接收器是一种能够接收并处理雷达回波信号的设备，通常由天线、接收机和信号处理器等部分组成。
雷达接收器的主要功能是将接收到的雷达回波信号转换为数字信号，然后进行信号处理和分析，以便获取目标的位置、速度、距离和方位等信息。
雷达接收器的工作原理主要是利用天线接收来自目标的雷达回波信号，然后将信号传递给接收机进行放大和滤波，去除杂波和干扰信号，然后将信号转换为数字信号，通过信号处理器进行处理和分析，最终得到目标的相关信息。
雷达接收器的性能主要取决于其工作频率、灵敏度、动态范围和带宽等因素。
通常，雷达接收器的工作频率越高，灵敏度越高，动态范围越大，带宽越宽，其性能越好。
除了常规雷达接收器外，还有一些特殊的雷达接收器，如相控阵雷达接收器、多波束雷达接收器等，它们在雷达探测和目标识别方面具有更高的性能和灵活性。
总之，雷达接收器是雷达系统中至关重要的组成部分，它能够接收和处理雷达回波信号，为雷达系统提供目标的相关信息，具有重要的应用价值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
►色噪声的定量描述
等效噪声功率谱宽度 物理意义：将色噪声用功率相等 的带限白噪声来等效。 在雷达接收机中，谐振电路级数 较多时，Bn常用3 dB 信号带宽B 近似。P55，表3.1
§3.2.2 接收机的噪声系数和噪声温度
►噪声系数
接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的 比值。其公式为：
规定输入噪声以天线等效电阻 RA在室温T 0 = 290 K 时产生的热噪声为标准
3
线性系统： So=GSi ， No=GNi +∆N ，因而有：
接收机引入噪声
所以F ≥ 1 。
噪声系数的物理意义 噪声系数表示由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出 端的信噪比相对其输入端的信噪比变差的倍数。此时有：
性好、工作稳定、中频部分可标准化等优点。
返回框图
第一节 雷达接收机的组成和 主要质量指标
►超外差接收机的组成 保证本振频率与
提高灵敏度，降低接收机 发射频率差频为
噪声系数，热噪声增益
中频，实现变频
高频输入 接收机 保护器
低噪高放
混频器
中放
检波器
至终端 视放
高频部分
发射机工作时，使接收机输入端 短路，并对大信号限幅保护
6.抗干扰能力：杂波干扰（MTI，MTD）、有源干
扰、假目标干扰。 7.微电子化和模块化结构。MMIC 微波单片集成电
路、IMIC 中频单片集成电路、ASIC 专用集成电 路。
2
第二节 接收机的噪声和灵敏度
§3.2.1 接收机的噪声
►噪声来源：内部噪声、外部噪声
接收机中的馈线、放电保护 器、高频放大器或混频器产生
►视频部分：
（1）检波：包络检波，同步（频）检波（正交两 路），相位检波。
（2）放大：线性放大，对数放大，动态范围。
返回框图
3.动态范围：表示接收机能够正常工作所允许的输入 信号强度的变化范围。 过载时的Si /Si min，80~120 dB
4. 中频的选择与滤波特性： 中3频0M输～出5频00率Mf。o 抑≥制0.镜5∆频f的R ，效中果频，选在择实通际常工选作择中还 与发射波形特性、接收机工作带宽有关。
由天线进入接收机的各 种干扰和天线热噪声
►噪声的谱性质
噪声是随机信号，因而只能讨
高斯白噪声GWN、电阻热噪声论在其接时收域机和通功带率内谱近统似计为特白性噪声
噪声电压均方值
测试设备的通带
式中k为波尔兹曼常量
功率谱密度p(f)－－常数
额定噪声功率
网络匹配时ZL = Z *，内噪声在负载上所形成的功率为：
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。
►噪声温度
由噪声系数部分讨论的结果： ∆N＝（F-1)GNi
上式两边同时除以G，表示将所有的接收机内部 噪声折合成加在输入端的等效噪声，且设其为
∆N/G=kTeBn 代入前述关系式，则有如下关系成立
Te= （F-1)To 考虑输入噪声主要为天线热噪声，则有接收机的 实际噪声温度Ts=Te+TA
经混频后进入中频信道的两个信号在射 频上对称地位于本振频率fL两边互为镜 像，因此将这种现象称为镜频干扰。当 射频选频滤波器的选频特性一定时，混 频器输出的中频频率越高，两个镜像频 率间相隔越远，镜频抑制的效果越好。
►主要质量指标 1.灵敏度：Simin ，用最小可检测信号功率Simin 表
示，检测灵敏度，给定虚警概率 Pfa ，达到指定检 测概率Pd 时的输入端的信号功率：
►对数放大器
压缩动态范围的另一种手段
输出电压Uo与输入电压Ui对数成正比的放大器
对数放大器可在中频上实现，也可在视频上实现；还 可中频输入，视频输出，形成对数检波器。
对数放大器振幅特性
线性－对数放大器
线性段 对数段
线性段与对数段交点处的输入输出电压
6
►近程增益控制STC 防止近程杂波干扰所引起的中频放大器过载。
脉冲体制雷达通常由整机时序模块在脉冲重复周期 内的不同距离区间控制放大链路增益来实现。
7
本振
视频部分 至质量指标部分
►高频部分：
（1）T/R 及保护器：发射机工作时，使接收机输入 端短路，并对大信号限幅保护。
（2）低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系 数，热噪声增益。
（3）Mixer，LD，AFC：保证本振频率与发射频率 差频为中频，实现变频。
返回框图
1
►中频部分及AGC：
（1）匹配滤波： （2）AGC：auto gain control.
噪声温度的物理意义 将接收机内部噪声看成是“理想接收机”的天线电阻 Ra在温度Te时所产生的。
4
►级联电路的噪声系数
整个电路的噪声系数为
结论：要Fo减小，需Fi 减小，Gi 增大， Gi 影响最大，Fo取决 于最前几级，所以要采用低噪声高放。
习题
►已知接收机内噪声在输出端的额定功率为 0.1W，额定功率增益为1012，测试带宽为 3MHz，求等效输入噪声温度和接收机噪声系 数。
第三章 雷达接收机
通过适当的滤波将天线上接收到的微弱高频信号 从噪声和干扰中选择出来，并经放大和检波后， 送至显示器、信号处理器或由计算机控制的雷达 终端设备中。
► 超外差技术
无线电波 选频滤波
fRF
fL
fIF
混频器
滤波
本振
解调
解调输出 滤波
如上图所示，当接收的电波频率fRF变化时，本振频率fL和选 频滤波器的中心频率f0= fRF能够同步改变，从而使输出的fIF固 定不变，这种技术称为外差技术，当fIF低于fRF而高于信号带 宽B时就称为超外差技术。超外差技术具有灵敏度高、选择
通常所需接收机 gain = 120 ~ 160 dB ， Simin＝-120～-140dbw 主要由中频完成。
2. 工作频带宽度：指瞬时工作频率范围，频率捷变 雷达要求的接收机工作频带宽度为10～20% 。
5.工作稳定性和频率稳定度：指当环境变化时，接收 机性能参数受到影响的程度，频率稳定度，信号处 理，采取频率稳定度、相位稳定度较高的本振，“稳 定本振”。
Te= （F-1)To
►接收机灵敏度
识别系数 当接收机输出信号的信噪比达到M时，才能检测出信号。
灵敏度 令接收机输出信噪比达到M的输入最小可检测信号Simin
第三节 接收机的几种附属电路
►AFC电路 调谐本振跟踪发射信号频率
检测接收机输出信号频率f I ，根据频率偏差产生误差电压 调整本振的混频频率，保证中频稳定不变。
5
►AGC电路
调整接收机的动态范围 动态范围： 接收机能够正常工作的允许的输入
信号的强度范围。
具体电路
AGC电路的作用
1. 在跟踪雷达中，接收机输出的角误差信号强度只 与目标偏离天线轴的夹角有关，而与目标距离的 远近、目标反射面积的大小等因素无关。为了得 到这种归一化的角误差信号，就需要AGC。
2. 抗干扰，防止强杂波或干扰信号引起接收机饱和 过载。