雷达接收机解析
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雷达技术第三章雷达接收机8-11
为中频, 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 3.1所示。
3.1 超 外 差 式 雷 达 接 收 机 原 理 方 框 图
STC
AGC
AFC
3.1 雷达接收机的基本原理和组成
输出功率谱密度 怎么描述噪声的功率谱宽度？ 回忆：天线方向图的宽度，用什么进行描述的？ 3dB
23
3.4 接收机的噪声系数和灵敏度
4. 噪声带宽
Pno ( f ) Pno (f0 )
方法1，用3dB带宽进行描述 0.5？0.707？
方法2，用等效带宽功率来描述
o
Bn
பைடு நூலகம்
f
Bn
积分面积相等
0
pno ( f )df pno ( f 0 ) Bn
灵敏度和噪声系数 工作频带宽度和滤波特性 动态范围和增益 频率源的频率稳定性和频谱纯度 幅度和相位的稳定性 正交鉴相器的正交度 A/D变换器的技术参数 抗干扰能力 频率源及发射激励性能 微电子话、模块化、系列化
12
3.2 雷达接收机的主要质量指标
1. 灵敏度
最小可检测信号功率Si min
Si min
例题：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5MHz，求等效输入
噪声温度和接收机噪声系数。
解：等效噪声温度为 ΔN=kTeBnGa 已知Bn=5×106Hz，Ga=1012，ΔN=0.1W， k=1.38×10-23J/K 则Te=1449.3K 噪声系数为 F 1
雷达原理3-雷达接收机新ppt课件.ppt
S i
m in
k T0 Bn F0
So No
m in
(3.2.36)
通常,我们把(So/No)min称为“识别系数”, 并用M表示, 所以灵敏 度又可以写成
S i
m in
kT0Bn F0M
(3.2.37)
第3章雷达接收机
为了提高接收机的灵敏度, 即减少最小可检测信号功率Si min, 应做到:
F 1 N
k T0 BnGa
ΔN2=(F2-1)kT0BnG2
于是式(3.2.24)可进一步写成
(3.2.25)
No=kT0BnG1G2F0=kT0BnG1G2F1+(F2-1)kT0BnG2
化简后可得两级级联电路的总噪声系数
F0
F1
F2 1 G1
(3.2.26)
第3章雷达接收机 三级级联推导
之比, 叫做动态范围。
第3章雷达接收机 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30 MHz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？
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
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
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:
雷达系统工作原理详解
雷达系统工作原理详解雷达是一种广泛应用于军事、航空、气象等领域的设备，其工作原理基于电磁波的传播和反射。
本文将详细解释雷达系统的工作原理，并探讨其在不同领域的应用。
一、基本原理雷达系统通过向目标发射脉冲电磁波，并接收目标反射回来的回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。
雷达系统由发射机、接收机、天线和信号处理器组成。
1. 发射机发射机产生一系列高频脉冲信号，并通过天线发射出去。
这些脉冲信号的频率通常在微波到毫米波段，具有较高的能量和较短的脉冲宽度。
2. 接收机接收机接收目标反射回来的回波信号，并将其放大和处理，以提取有效的信息。
接收机必须能够有效地区分回波信号和背景噪声，并能够处理不同强度和频率的信号。
3. 天线天线是雷达系统的重要组成部分，它负责发射和接收电磁波。
天线的设计要满足较高的增益和较窄的波束宽度，以便提高目标检测的准确性和精度。
4. 信号处理器信号处理器对接收到的回波信号进行分析和处理，以提取目标的相关信息。
信号处理器可以采用数字信号处理技术，对信号进行滤波、幅度测量、频率分析等操作。
二、工作流程雷达系统的工作流程可分为发射和接收两个主要阶段。
1. 发射阶段在发射阶段，雷达系统通过发射机发射一系列脉冲信号。
这些脉冲信号经过天线发射出去，并传播到目标物体上。
2. 接收阶段目标物体会将部分电磁波回射回雷达系统。
接收机接收到这些回波信号后，通过天线传输到信号处理器。
信号处理器分析回波信号，并提取目标的相关信息。
三、应用领域雷达系统在军事、航空、气象等领域有着广泛的应用。
1. 军事应用军事雷达系统可用于侦察、追踪和指挥控制等。
雷达系统可以用于监测敌方舰艇、飞机和导弹等目标，提供战场情报和目标定位信息。
2. 航空应用航空雷达系统常用于飞行器的导航和避障。
它可以帮助飞行器在恶劣天气条件下准确控制航向，并检测和避免与其他飞行器或地形障碍物的碰撞。
3. 气象应用气象雷达系统可以用于监测天气现象，如降雨、雷暴等。
《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。
第三章雷达接收机
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
4.中频的选择和滤波特性
中频选择与发射波形特性、接收机的工 作带宽、所能提供的高频部件和中频部 件的性能有关。一般在30M-500MHz
滤波特性---是减小接收机噪声的关键 输出信噪比最大化---匹配滤波
5. 接收机的噪声系数
接收机的噪声来源
若用对数表示，则称为增益
G=20lgK 雷达接收机的电压放大倍数一般为 106~109 倍 相应的增益为120-180dB
3. 动态范围
定义：接收机能够正常工作所容许的输入信号 强度变化范围。
在接收机内部噪声电平一定的条件下，信 号太弱便不能检测；信号太强，接收机会发生 饱和过载，使目标回波显著减小，甚至丢失。
kT0 BnGa
N F 1 kT0BnGa
关于接收机噪声系数的几点说明
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。(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。
能检测的信号越微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。
1/ 4
Rmax
PtGA
(4π)2 Simin
1. 灵敏度
能
信号
量
目标距离
能
信号
量
目标距离
如果不存在噪声，则不管目 标回波有多小，理论上都能 够检测到。
噪声 但实际系统都不可避免地存 在噪声，因此接收机的输入 信号功率如果低于噪声水平， 目标就会完全淹没在噪声中， 从而不可能被可靠地检测出 来。
4.中频的选择和滤波特性
中频选择与发射波形特性、接收机的工 作带宽、所能提供的高频部件和中频部 件的性能有关。一般在30M-500MHz
滤波特性---是减小接收机噪声的关键 输出信噪比最大化---匹配滤波
5. 接收机的噪声系数
接收机的噪声来源
若用对数表示，则称为增益
G=20lgK 雷达接收机的电压放大倍数一般为 106~109 倍 相应的增益为120-180dB
3. 动态范围
定义：接收机能够正常工作所容许的输入信号 强度变化范围。
在接收机内部噪声电平一定的条件下，信 号太弱便不能检测；信号太强，接收机会发生 饱和过载，使目标回波显著减小，甚至丢失。
kT0 BnGa
N F 1 kT0BnGa
关于接收机噪声系数的几点说明
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。(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。
能检测的信号越微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。
1/ 4
Rmax
PtGA
(4π)2 Simin
1. 灵敏度
能
信号
量
目标距离
能
信号
量
目标距离
如果不存在噪声，则不管目 标回波有多小，理论上都能 够检测到。
噪声 但实际系统都不可避免地存 在噪声，因此接收机的输入 信号功率如果低于噪声水平， 目标就会完全淹没在噪声中， 从而不可能被可靠地检测出 来。
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
2.晶体倍频型稳定本振 P69， Fig3.24
通过载频、稳定本振和相参本振均由同一基准频率倍频产生。
开环，倍频有相位噪声，稳定度为10−8 。
“可调谐”的稳定本振是指频率的变化能以精确的频率间隔离散的阶跃。
图 3-9 晶振倍频型稳定本振
§3.5 接收机的动态范围和增益控制
一、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。
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频带宽度： 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
So No
⎞ ⎟ ⎠ min
Pfa =const ,Pd =const
2．灵敏度： So = M No
Si =Si min
Q F = Si So
Ni No
，其中 Si
=
F
So No
Ni
=
FMNi
=
FMkTo Bn
∴ Simin = kTo Bn FM
Simin (dBmW )
= 10 lg
Sisim (W ) 10−3
§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。
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。
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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
★ 中频的选择和滤波特性
中频选择与发射波形特性、接收机的工 作带宽、所能提供的高频部件和中频部 件的性能有关。一般在30M-500MHz
滤波特性---是减小接收机噪声的关键 输出信噪最大化---匹配滤波
接收机的噪声系数
接收机的噪声来源
内部噪声 接收机内部器件产生的噪声。
相干本振
检波器
包络检波器 视
90°
同同步频检检波波器器
uI(t)
频
放
uQ(t)
大
器
限幅放大器
相位检波器 cos sin
接收机的主要质量指标
✓ 灵敏度 ✓ 放大倍数（增益） ✓ 动态范围 ✓ 中频的选择和滤波特性 ✓ 抗干扰能力 ✓ 工作稳定性
★ 灵敏度
衡量接收机接收（检测）微弱信号的能力。通 常用最小可检测信号功率Simin表示。
2、减小半导体闪烁噪声（1/f 噪声）的影 响，提高接收机灵敏度
超外差接收机的优点
✓ 灵敏度高 ✓ 增益高 ✓ 选择性好 ✓ 适用性广
雷达接收机几乎都是超外差式。
超外差式雷达接收机组成基本框图 简化框图
高频输入 接收机 保护器
低噪声高 频放大器
混频器
中频放 大器
检波器
视频放 至终端设备 大器
高频部分
内容提要
接收机的任务和组成 接收机的主要质量指标 接收机的噪声系数和灵敏度 接收机的高频部分 本机振荡器和自动频率控制 接收机的动态范围和增益控制 滤波和接收机带宽
雷达接收机的任务
通过适当的滤波将天线接收到的微弱高频信号 从伴随的噪声和干扰中选择出来，并经过放大 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。
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。
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
RA
无源四端网络
Ni=kT0Bn
Ga
No=kT0Bn
RL
F No = 1 NiGa Ga
接收机外部噪声可用天线噪声温度TA来表示, 如果用额定 功率来计量, 接收机外部噪声的额定功率为
NA=kTABn
为了更直观地比较内部噪声与外部噪声的大小, 可以把接 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
本振
1、高频部分，又称接收机前端，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
天线
近程增益 控制(STC)
AGC
收发开关 接收机保护器 低噪声高频放大器
混 频器 中频放大器 中频增益衰减 中频滤波器
发射机 稳定本振
对数放大器
线性放大器
ΔN=kTeBnGa
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”
噪声温度
Te RA
TA
外部噪声 由天线进入接收机的各种人为干
扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰 和天线热噪声等。
电阻热噪声
由导体中自由电子的无规则热运动形成 起伏噪声电压均方值
un2 4kTRBn
k为波尔兹曼常数，k=1.28*10^(-23)J/K, T为电阻绝对温度，R 为电阻阻值，Bn为带宽
额定噪声功率
额定信号功率
RZ＝R＋ jX
N0
～ u2n＝ 4kTRBn
负载阻抗与信号源
内阻匹配时，信号
源输出的信号功率
最大
Z*R＝sR－ jX
No
( un )2 R 2R
un2 4R
额定噪声功率
RZ＝R＋ jX
N0
～ u2n＝ 4kTRBn
Z*R＝sR－ jX
N0
un2 4R
kTBn
任何无源二端网络的额定噪声功率只与其温度T 和通带Bn有关。
最小可检测功率不仅与噪声 噪声 有关，还有要求的检测概率
和虚警概率有关
★ 灵敏度
目前, 超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为 (10-14~10-12)W, 保证这个灵敏度所需增益约为 120dB~160dB(放大倍数106~108), 这一增益主要 由中频放大器来完成。
★ 放大倍数（增益）
表示接收机放大信号的能力
微弱信号 噪声和干扰 高频信号
放大 滤波 检波（解调）
接收机结构
超外差式接收：将接收信号与本机振荡电路 的振荡频率，经混频后得到一个中频信号， 这称为外差式接收。得到固定的中频信号后 再经中频放大器放大的，称为超外差式。中 频信号经检波后得到视频信号。
1、在中频上要比在射频上更容易得到所需 的滤波器形状、带宽、增益和稳定性。
噪声系数的定义
Si/Ni Ga, △N
So/No
定义：接收机输入端信号噪声比和输出端
信号噪声比的比值。
F Si Ni S0 N0
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 比变化的倍数。
噪声系数的另一定义：
F Si Ni N0
N0
S0 N0 Ni S0 Si
若用对数表示，则称为增益
G=20lgK 雷达接收机的电压放大倍数一般为 106~109倍 相应的增益为120-180dB
★ 动态范围
定义：接收机能够正常工作所容许的输入信号 强度变化范围。
在接收机内部噪声电平一定的条件下，信 号太弱便不能检测；信号太强，接收机会发生 饱和过载，使目标回波显著减小，甚至丢失。
能检测的信号越微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。
Rmax
PtGA
(4π)2 Simin
1/ 4
★ 灵敏度
能
信号
量
目标距离
能
信号
量
目标距离
如果不存在噪声，则不管目 标回波有多小，理论上都能 够检测到。
噪声 但实际系统都不可避免地在 噪声，因此接收机的输入信 号功率如果低于噪声水平， 目标就会完全淹没在噪声中， 从而不可能被可靠地检测出 来。
NiGa
实际接收机输出的额定噪声功率与“理想
接收机”输出的额定噪声功率之比。
N0 NiGa N kT0BnGa N
F N0 1 N
NiGa
kT0 BnGa
N F 1 kT0BnGa
接收机内部噪 声在输出端所 呈现的额定噪
声功率
关于接收机噪声系数的几点说明
★ 中频的选择和滤波特性
中频选择与发射波形特性、接收机的工 作带宽、所能提供的高频部件和中频部 件的性能有关。一般在30M-500MHz
滤波特性---是减小接收机噪声的关键 输出信噪最大化---匹配滤波
接收机的噪声系数
接收机的噪声来源
内部噪声 接收机内部器件产生的噪声。
相干本振
检波器
包络检波器 视
90°
同同步频检检波波器器
uI(t)
频
放
uQ(t)
大
器
限幅放大器
相位检波器 cos sin
接收机的主要质量指标
✓ 灵敏度 ✓ 放大倍数（增益） ✓ 动态范围 ✓ 中频的选择和滤波特性 ✓ 抗干扰能力 ✓ 工作稳定性
★ 灵敏度
衡量接收机接收（检测）微弱信号的能力。通 常用最小可检测信号功率Simin表示。
2、减小半导体闪烁噪声（1/f 噪声）的影 响，提高接收机灵敏度
超外差接收机的优点
✓ 灵敏度高 ✓ 增益高 ✓ 选择性好 ✓ 适用性广
雷达接收机几乎都是超外差式。
超外差式雷达接收机组成基本框图 简化框图
高频输入 接收机 保护器
低噪声高 频放大器
混频器
中频放 大器
检波器
视频放 至终端设备 大器
高频部分
内容提要
接收机的任务和组成 接收机的主要质量指标 接收机的噪声系数和灵敏度 接收机的高频部分 本机振荡器和自动频率控制 接收机的动态范围和增益控制 滤波和接收机带宽
雷达接收机的任务
通过适当的滤波将天线接收到的微弱高频信号 从伴随的噪声和干扰中选择出来，并经过放大 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。
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。
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
RA
无源四端网络
Ni=kT0Bn
Ga
No=kT0Bn
RL
F No = 1 NiGa Ga
接收机外部噪声可用天线噪声温度TA来表示, 如果用额定 功率来计量, 接收机外部噪声的额定功率为
NA=kTABn
为了更直观地比较内部噪声与外部噪声的大小, 可以把接 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
本振
1、高频部分，又称接收机前端，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
天线
近程增益 控制(STC)
AGC
收发开关 接收机保护器 低噪声高频放大器
混 频器 中频放大器 中频增益衰减 中频滤波器
发射机 稳定本振
对数放大器
线性放大器
ΔN=kTeBnGa
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”
噪声温度
Te RA
TA
外部噪声 由天线进入接收机的各种人为干
扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰 和天线热噪声等。
电阻热噪声
由导体中自由电子的无规则热运动形成 起伏噪声电压均方值
un2 4kTRBn
k为波尔兹曼常数，k=1.28*10^(-23)J/K, T为电阻绝对温度，R 为电阻阻值，Bn为带宽
额定噪声功率
额定信号功率
RZ＝R＋ jX
N0
～ u2n＝ 4kTRBn
负载阻抗与信号源
内阻匹配时，信号
源输出的信号功率
最大
Z*R＝sR－ jX
No
( un )2 R 2R
un2 4R
额定噪声功率
RZ＝R＋ jX
N0
～ u2n＝ 4kTRBn
Z*R＝sR－ jX
N0
un2 4R
kTBn
任何无源二端网络的额定噪声功率只与其温度T 和通带Bn有关。
最小可检测功率不仅与噪声 噪声 有关，还有要求的检测概率
和虚警概率有关
★ 灵敏度
目前, 超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为 (10-14~10-12)W, 保证这个灵敏度所需增益约为 120dB~160dB(放大倍数106~108), 这一增益主要 由中频放大器来完成。
★ 放大倍数（增益）
表示接收机放大信号的能力
微弱信号 噪声和干扰 高频信号
放大 滤波 检波（解调）
接收机结构
超外差式接收：将接收信号与本机振荡电路 的振荡频率，经混频后得到一个中频信号， 这称为外差式接收。得到固定的中频信号后 再经中频放大器放大的，称为超外差式。中 频信号经检波后得到视频信号。
1、在中频上要比在射频上更容易得到所需 的滤波器形状、带宽、增益和稳定性。
噪声系数的定义
Si/Ni Ga, △N
So/No
定义：接收机输入端信号噪声比和输出端
信号噪声比的比值。
F Si Ni S0 N0
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 比变化的倍数。
噪声系数的另一定义：
F Si Ni N0
N0
S0 N0 Ni S0 Si
若用对数表示，则称为增益
G=20lgK 雷达接收机的电压放大倍数一般为 106~109倍 相应的增益为120-180dB
★ 动态范围
定义：接收机能够正常工作所容许的输入信号 强度变化范围。
在接收机内部噪声电平一定的条件下，信 号太弱便不能检测；信号太强，接收机会发生 饱和过载，使目标回波显著减小，甚至丢失。
能检测的信号越微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。
Rmax
PtGA
(4π)2 Simin
1/ 4
★ 灵敏度
能
信号
量
目标距离
能
信号
量
目标距离
如果不存在噪声，则不管目 标回波有多小，理论上都能 够检测到。
噪声 但实际系统都不可避免地在 噪声，因此接收机的输入信 号功率如果低于噪声水平， 目标就会完全淹没在噪声中， 从而不可能被可靠地检测出 来。
NiGa
实际接收机输出的额定噪声功率与“理想
接收机”输出的额定噪声功率之比。
N0 NiGa N kT0BnGa N
F N0 1 N
NiGa
kT0 BnGa
N F 1 kT0BnGa
接收机内部噪 声在输出端所 呈现的额定噪
声功率
关于接收机噪声系数的几点说明