第三章雷达接收机

参见书
P.56
图
3.9
无源网络：
No
=
kTo Bn
，
So
=
GSi
⇒
F
=
1 G
(G
≥ 1) 。
物理意义：它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
F
=
No NiGa
，其中 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。
到指定检测概率 Pd 时的输入端的信号功率：
Si min = Si | Pfa = const, Pd = const
保证下面灵敏所需接收机 gain = 120 ~ 160dB ，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ห้องสมุดไป่ตู้带宽度： 10~20% 。 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
2. 定量描述 ①等效噪声功率谱密度或噪声带宽：
∫ ∫ ∞ P( f )df
∞ H ( f ) 2 df
Bn =
0
P( f0)
=0 H 2( f0)
， P( f0 ) ≥ P( f ) ， H 2 ( f0 ) 为在谐振频率 f0 处的功
率传输，常用 3 dB 带宽近似，在雷达接收机中，谐振电路级数较多。
i =1
i =1
∏ ∏ = 1+
∆N1 G1Ni
+
∆N2 G1G2 Ni
+L+
∆N n −1
2. 噪声温度 Te ：
∆N
=
kTe BnG
，N
=
kTo BnG
+
kTe BnG
=
kTo BnG (1 +
Te To
)
，F
=1+
∆N GNi
，F
=1+
Te To
，
Te = (F −1)To ， Ni = kTo Bn
考虑天线：接收机的实际噪声温度 Ts
= Te
+ TA ， F '
= 1+ Ts To
（1）匹配滤波： (S / N )o max
（2）AGC：auto gain control. 3.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：线形放大，对数放大，动态范围。 二、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
F = Si So
Ni No
，其中
Ni
=
kT0 Bn
，k
= 1.38×10−23
J
K ，规定输入噪声以天线等效电阻
RA 在室温 T0 = 290K 时产生的热噪声为标准。
线性系统： So = SiG
，
No = NiG + ∆N
， F = No = 1+ ∆N ，所以 F ≥ 1。
GNi
GNi
用分贝表示： F = 10 lg( Si Ni )dB ， F 无量纲，只适应于接收机的线性，准线性电路。 So No
第三章 雷达接收机
§3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标
任务：不失真的放大所需的微弱信号，抑制不需要的其他信号（噪声、干扰等）。 一、超外差雷达接收机的组成
P49 Fig3-1.优点：灵敏度高、增益高、选择性好、适应性广。
图 3-1 超外差式雷达接收机简化框图
1.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。 2.中频部分及 AGC：
i =1
i=2
i=3
i=n
∏ ∏ ∏ F = Si ∏ So
Ni = No Ni
1
n
n
n
n
(Ni Gi + ∆N1 Gi + L+ ∆Nn−1 G + ∆Nn )
Gi
i =1
i=2
i=n
i =1
∏ ∏ = 1+
∆N1 G1Ni
+
∆N2 G1G2 Ni
+L+
∆N n −1
n−1
Ni Gi
+
∆Nn
n
Ni Gi
§3.2 接收机的噪声系数和灵敏度
一.接收机的噪声 1. 噪声来源 ：电阻热噪声，无线热噪声
谱性质：高斯白噪声 GWN、电阻热噪声在接收机通带内近似为白噪声。
计算 噪声电压均值 un2 = 4kTRBn ， un2 噪声电压均方值， Bn 为测试设备带宽，
功率谱密度 p( f ) = 4kTR ，白噪声的功率谱密度为常数。
三、级联电路的噪声系数
图 3-3 典型雷达接收机的高中频部分
n
∏ So = Sn = S G n−1 n = Sn−2Gn−1Gn = Si Gi i =1
N0 = Nn = N G n−1 n + ∆Nn = (N G n−2 n−1 + ∆Nn−1)Gn + ∆Nn
n
n
n
n
∏ ∏ ∏ ∏ = Ni Gi + ∆N1 Gi + ∆N2 Gi + L + ∆Nn−1 Gi + ∆Nn
Si / Simin ，80~120 dB
4. 中频的选择与滤波特性：
fo
≥
1 2
∆f R
，中频选择通常选择
30M～500M，抑制镜频.实际
与发射波形特性，接收机工作带宽有关。
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、相位稳定度提高的本振，“稳定本振”。 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。
P( f ) P( f0 )
Bn
f
图 3-2 噪声带宽示意图
②“额定”噪声功率，网络匹配时 ZL = Zi* ，内噪声 un2 在负载上所形成的功率为：
N
=
kTBn
=
un2 4R
=
4kTRBn 4R
结论：任何无源二端网络输出的额定噪声功率只与其温度 T 和通带 Bn 有关。
二.噪声系数和噪声温度。（反映接收机内部噪声） 1. 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
=
F
+ Te To
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。
3. 噪声比（相对噪声温度）
tc
=
FckTo BnGc KTo Bn
=
FcGc ， Gc 为混频器的额定功率增益或额定功率传输系数。 tc 表示有
源四端网络中除损耗电阻外的其它噪声源的影响程度。若无源，则 tc =1。