一种新型雷达接收机前端的研制
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无源雷达无源雷达是一种利用接收机接收自然环境中已存在的电磁波信号进行目标检测的雷达系统。
与传统基于发射机发射电磁波的有源雷达不同，无源雷达通过提取和分析自然电磁波信号来实现对目标的探测。
无源雷达具有以下优势：不需要自身发射电磁波，因此不易被敌方探测；隐蔽性高，减少了电磁辐射对环境和人体的影响；功耗低，延长了系统的使用寿命；并且成本较低，易于大规模部署。
在无源雷达系统中，接收机是核心组件。
接收机的任务是将接收到的自然电磁波信号进行放大、混频、滤波等处理，以获取目标的相关信息。
接收机通常包括前端接收机和信号处理单元两个部分。
前端接收机负责接收和放大电磁波信号，采用高灵敏度的天线和低噪声放大器，并能适应不同频率范围的电磁波信号。
信号处理单元则对接收到的信号进行频谱分析、信号识别和目标特征提取等操作，以实现目标检测和跟踪。
相比于有源雷达，无源雷达在目标检测方面具有一些独特的挑战。
首先是信噪比问题。
自然电磁波信号通常非常微弱，受到地球大气、电离层、人造电磁波等干扰，信噪比较低。
因此，在无源雷达中，提高信噪比是一个重要的技术难题。
其次是目标分辨问题。
由于无源雷达无法控制电磁波的波束形状和辐射方向，因此难以实现对目标的精确定位和形状分辨。
这就需要通过复杂的信号处理算法和模型来提高目标识别和分类的准确性。
无源雷达的应用领域非常广泛。
军事领域中，无源雷达可以用于实现对潜艇、舰船和飞机等目标的隐蔽性侦测和追踪；国土安全领域中，无源雷达可以用于边境监控和防卫系统的建设；民用领域中，无源雷达可以用于气象监测、地震预警和无人驾驶等应用。
近年来，随着无源雷达技术的不断发展，越来越多的应用领域开始关注并采用无源雷达技术。
为了进一步提高无源雷达的性能和应用领域，目前正在进行一些研究和发展工作。
其中包括对接收机的敏感度和动态范围的提升、信号处理算法的改进、目标特征提取方法的优化等。
此外，还有一些新型的无源雷达技术正在兴起，如基于光学波的无源雷达、基于声波的无源雷达等，这些新技术有望进一步推动无源雷达的发展。
雷达技术 雷达接收机
No
un2 4R
kTBn
结论: 任何无源二端网络 输出的额定噪声功率只与
Z＝R＋ jX
N0
～ u2n＝ 4kTRBn
Z*＝R－ jX
其温度T 和带宽Bn 有关。
无源二端网络
22
3.4 接收机的噪声系数和灵敏度
4. 噪声带宽 设接收系统的传递响应函数为h(t)，对应的频域响应H(f) 输入白噪声，功率谱密度N0/2
No N012 N2
实际输出的额定噪声功率 No=NiG1G2F0
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3.4 接收机的噪声系数和灵敏度
Ni
由No=kT0BnG1G2F0=kT0BnG1G2F1+(F2-1)kT0BnG2
2. 接收机的工作频带宽度
接收机的工作频带宽度表示接收机的瞬时工作频率范围。
3. 动态范围
B=f2 - f1
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。 80~120dB
D 10 lg Simax Si min
16
3.2 雷达接收机的主要质量指标
8. 抗干扰能力 在现代电子战和复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。干扰严重影响对目标的正 常检测, 甚至使整个雷达系统无法工作。 有源干扰: 杂波干扰和邻近雷达的异步脉冲干扰 无源干扰: 海浪、雨雪、地物等反射的杂波干扰和敌机施放的
Si为输入额定信号功率；So为输出额定信号功率； Ni=kT0Bn 为输入额定噪声功率；No 为输出额定噪声功率。
Ga为接收机额定功率增益，则So =Ga Si，
F
No NiGa
， No
NiGa F
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毫米波雷达前端系统设计
毫米波雷达前端系统设计作者：陈俊苏凯雄黄小玉来源：《现代电子技术》2008年第17期摘要：首先对毫米波雷达前端系统设计原理进行了阐述，接着对雷达前端系统的各个组成部分：振荡器、0/π调相器、功率放大器以及混频器的设计进行了介绍，采用了微带电路的设计方法，设计出该毫米波雷达前端系统，并对整个系统进行了测试，得到了相应的测试数据，最终的测试结果显示，该系统已经达到预期的设计要求。
关键词：振荡器；0/π；调相器；功率放大器；混频器中图分类号：TN958.95 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2008)1703702Design of Millimeter-wave Radar Front-end SystemCHEN Jun,SU Kaixiong,HUANG Xiaoyu(Physics and Information Engineering College,Fuzhou University,Fuzhou,350003,China)Abstract：The paper first describes the principles the design of millimeter-wave radar front-end system,and then introduces various components of the system:oscillator,0/π phase modulation,power amplifier and mixer design,by using the microstrip circuit design methods,the design of millimeter-wave radar front-end system is realized,and the whole system is tested,getting the corresponding test data,and the final test results shows that the system has been designed to achieve the desired requirements.Keywords：oscillator;0/π;phase modulation;power amplifier;mixer condenser1 引言毫米波的工作频率介于微波和光之间，毫米波雷达比微波雷达体积小、重量轻、波速窄、带宽大、抗干扰能力强；比红外或激光传感器气象适应性好，所以它是继激光、红外之后电磁频谱利用中的一枝新秀。
lna应用场景
lna应用场景
LNA（Low Noise Amplifier，低噪声放大器）是一种用于增强微弱信号并尽量减小噪声的电子设备。
它通常被应用在无线通信、射频（Radio Frequency，RF）接收系统和其他需要放大弱信号的场合。
以下是一些 LNA 的主要应用场景：
1. 通信系统：
•移动通信网络（手机网络）：在基站和手机之间的通信中，LNA 用于放大接收到的微弱信号，以便进行解调和处理。
•卫星通信：卫星接收地面信号时，由于信号传输距离远，需要使用LNA来提升信号强度并降低系统噪声。
• WiFi和蓝牙通信：在WiFi路由器、蓝牙设备等通信设备中，LNA有助于提高接收性能。
2. 射频前端：
•射频接收系统：在射频接收链路中，LNA通常是接收机前端的第一个放大器，用于增强从天线接收到的微弱射频信号。
•雷达系统：雷达系统中的接收通道也使用LNA来放大雷达返回的微弱信号。
3. 无线传感器网络：
•传感器网络：在无线传感器网络中，传感器可能需要通过无线通信发送其测量结果。
LNA可以帮助传感器在较大范围内进行通信，尤其是在低信噪比环境中。
4. 医疗设备：
•医疗成像设备：在一些医疗成像设备中，例如核磁共振成像（MRI）和超声波设备，LNA用于放大来自被测物体的微弱信号。
5. 天文学和射电天文学：
•射电望远镜：在射电望远镜中，LNA被用来放大来自宇宙中天体的微弱射电信号，以便进行观测和研究。
总体而言，LNA的主要目标是在保持信噪比的同时放大微弱信号。
因此，任何需要接收并处理微弱信号的应用都可能会在其接收链路中使用LNA。
圆锥扫描跟踪接收机的设计与实现
圆锥扫描跟踪接收机的设计与实现圆锥扫描跟踪接收机（Cone-Scan Tracking Receiver）是一种新型的航空电子设备，通过对目标信号进行跟踪和定位，实现对目标的监测和跟踪。
本文将介绍圆锥扫描跟踪接收机的设计原理、技术特点和实现方法。
一、设计原理圆锥扫描跟踪接收机采用了圆锥形扫描天线，其扫描模式类似于灯塔，由于其扫描角度范围较广，可以覆盖更广阔的区域。
在探测到目标信号后，接收机将立即对其进行跟踪，并利用雷达方位角和仰角信息对目标进行定位。
接收机的天线具有较高的方向性和灵敏度，可以有效地提高信号强度和减小接收信干噪比。
二、技术特点1.高精度：圆锥扫描跟踪接收机可以进行高精度跟踪和定位，可以实现对移动目标的连续跟踪和监测。
2.广阔的覆盖范围：接收机的探测范围较广，可以在广阔的空域内进行目标监测和跟踪，并且最大功率可以达到几千瓦。
3.多模式切换：接收机可以进行多模式切换，自动适应各种环境和场合，实现高效的探测和跟踪。
4.反制能力强：接收机具有极强的抗干扰能力，可以有效地对抗各种形式的敌对攻击，保障雷达系统的稳定和安全。
三、实现方法圆锥扫描跟踪接收机的实现方法可以分为硬件和软件两个方面。
在硬件方面，需要设计并制造出高性能的接收机和天线系统，并完成其集成和测试。
在软件方面，需要编写相应的算法和程序，以实现信号的采集、处理和跟踪，同时完成与其他系统的接口和数据交换工作。
接收机和天线系统是圆锥扫描跟踪接收机的核心部分，需要采用先进的电子和通信技术，最大限度地提高其性能和功能。
同时，需要设计出合理的信号处理和算法，以实现对目标信号的跟踪和定位。
在实现过程中，还需要考虑系统的可靠性和稳定性，以最大程度地保障其正常运行和使用。
总之，圆锥扫描跟踪接收机是一种高精度、高效、多功能的新型航空电子设备，可以在空域监测和跟踪移动目标，是现代雷达系统中的重要组成部分。
其设计和实现需要高水平的技术积累和团队的多方协同，是一项充满挑战和发展前景的工作。
776目标指示雷达性能参数
776目标指示雷达性能参数776目标指示雷达(AESA),是由英国 AESA公司设计的一种新型高空目标指示雷达。
它采用多任务数据处理软件，为雷达制造商设计生产系统提供一种基于雷达网络与信息处理方案的高空目标指示技术。
该系统是从美国 SAR公司ST-Air TargetMK2型雷达改进而来。
AESA公司于1991年研制成功了 SAR系列雷达。
与其他雷达相比，该雷达具有速度快（可以达到0.9马赫）、分辨率高（可以达到1米）、抗干扰性能好等优点。
与其他雷达相比,776目标指示雷达具有体积小、重量轻和易于集成与维护、使用灵活方便及易安装于建筑物内、全天候工作、可靠性高等特点。
与776目标指示雷达(AESA)相比,776目标指示雷达(AESA)由英国皇家海军研制于1990年首次投入使用，目前该雷达已成为现代作战飞机和军舰等目标指示设备的核心技术之一。
一、波束776目标指示雷达中的波束指雷达能够覆盖的空域范围，它是一个由三个相同脉冲组成的带状波束。
它由天线阵列),机载或有人机上的终端和一个接收机组成。
波束形成后，该波束会继续向远处延伸、变宽，直到到达目标飞机。
通常使用两个或更多的发射机发射带有不同方位角和方向的脉冲，再根据脉冲宽度差来决定发射方向。
由于这种波束可以从机载终端或有人机上获取，所以其在目标上的探测距离比直接向地面发射更远。
776目标指示雷达中设置有多个水平或垂直（水平和垂直）方向上用于测距与发现目标的不同方位角飞机。
该雷达采用了机载与人车共同工作并带有无线电导航设备的配置方式。
二、工作频段776目标指示雷达的工作频段为:400~700 GHz。
工作频段是指该雷达工作时的工作波长。
为了确保其发射的电磁波波长与雷达波长一致，应保证在工作频段内具有足够的能量。
这意味着其工作频率是稳定的。
在工作频段内，雷达波长会产生一些散射干扰信号或反射信号，这些信号会干扰不同雷达系统之间对工作频段的确定产生影响。
因此，必须采取措施保证776雷达在发射频段内不产生杂波。
一种数字侦察接收机设计
是系统的控制核心，接受上位
控 制
机的控制命令，井由其对其他
电 路
瓣蝴 目
电路进行控制；频综电路提供 ADc的采样时钟，信号处理的
时序时钟，及系统的测试信号
图2接收机系统 组成
等。系统框 图见图2。
：、 结构设 计
·
数字 侦察 接收机 的结构 采用 v) 【I 总线标 准平 台。VXI 总线 是一种 在世 界
N一 1
．2 xk
，(七)；=∑／( 咖1矿
k= O，L．． ．， Ⅳ一 1
可以看出，对序列f ( n ) 傲离散傅立叶交换，相当于把这个序列遥过
一，! 拿H 一个 非递归 式数字 滤波器 ，其系 数q=e “， 取不同 的_j }就可 得 到不同的一组％，分别对应不同滤波特性的数字滤波器。因此，N点离散
采用FPGA的加窝FFT内核处理模块，窗函数为hammi ng窗． ( 二) 雷达辐射源分选
辐射源分选属于数字侦察接收机的核心处理部分。本设计采用传统的
辐射源预分选和辐射源主分选处理方式，处理流程见框图3 。 相邻信道PDW相关处理将脉冲信
号 从频 域上 划分 为单 频 信号 、线 形调 频信号、频率分集信号等，目的是对 脉冲作 归类处理 ，‘使后 续的预分 选处
[ 关键词] 数字侦察接收机数字信道化辐射源分选 中围分类号 ：TN98 文献标识 码：A 文章编 号：16 71- - 7597( 2008) 10 20043- - 01
传统EW接收机多采用模拟方法实现，在接收过程中由于模拟器件的限 制，极易导致信号的频率和相位等精细信息丢失，系统适应能力及反应时 间无法满足电子侦察要求。因此，研究工作频段宽、接收适应能力强、可 扩展性好．并能够适应多种信号的侦察接收机，是电子战发展的必然要 求。随着集成电路的发展，瞬时带宽足够宽，响应时间足够快的数字侦察 接 收机 的实 现成 为可 能。 数字 侦察 接 收机 体积 小， 稳定 性高 ，通 用性 强， 处理 算法灵 活多样 ，已成 为侦 察接收 机的发 展方向 ．
全球主要机载火控雷达(Airborne Firecontrol Radar)介绍
全球主要机载火控雷达（Airborne Firecontrol Radar）介绍全球主要机载火控雷达（Airborne Firecontrol Radar）介绍次文章摘要：机载火控雷达（Airborne Firecontrol Radar），是用来搜索、截获和跟踪空中目标，提供武器瞄准、射击和制导所需数据的机载雷达。
机载火控雷达是雷达的种类之一。
机载火控雷达是载机实施火力攻击的眼睛和向导，它的可靠性的高低，决定着该飞机的战斗能力，对机载火控雷达（Airborne Firecontrol Radar），是用来搜索、截获和跟踪空中目标，提供武器瞄准、射击和制导所需数据的机载雷达。
机载火控雷达是雷达的种类之一。
机载火控雷达是载机实施火力攻击的眼睛和向导，它的可靠性的高低，决定着该飞机的战斗能力，对取得空战的胜利至关重要。
要提高产品的可靠性。
战斗机机载雷达技术的进步正在扩大攻击机的作战优势并扩展系统新的用途。
战斗机机载雷达技术的进步正在扩大攻击机的作战优势并扩展系统新的用途。
正如机枪射击协调器对1914～1918年第一次世界大战期间的空战带来革命性影响一样，以有源电子扫描阵列(Active Electronically Scanned Array,AESA)技术为基础的战斗机火控雷达系统技术的发展必将给21世纪作战飞机的作战性能带来同样重大的飞跃。
AESA雷达技术的优势已经经受了实战检验，并展示出更高的可靠性和可维护性，这种雷达的个别部件发生故障时，雷达的性能虽然会有所下降，但仍能保持较高的工作性能。
AESA雷达还可同时执行多种任务，除可进行目标探测外，还能发展成为高性能电子侦察、干扰和通信设备。
此外，随着雷达元器件成本的不断下降，雷达经济可承受性不断提高，AESA雷达将成为当今及未来大多数战斗机的必备技术系统。
然而，传统的机械扫描(或称“M-扫描”)技术也不可忽视，因为在可预见的将来，仍有数千部传统战斗机雷达在世界各国的战机上服役，这些雷达的技术保障也是一个庞大的产业。
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一种新型雷达接收机前端的研制
1背景
雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成。雷达发射机产生辐
射所需强度的脉冲功率，其波形是脉冲宽度为K而重复周期为T的高频脉冲串。发射机现有
两种类型：一种是直接震荡式（如磁控管振荡器） ，它在脉冲调制器控制下产生的高频脉
冲功率被直接馈送到天线；另一种是功率放大式（主振放大式），它是由高稳定度的频率源
（频率综合器）作为频率基准；在低功率电平上形成所需波形的高频脉冲串作为激励信号，
在发射机中予以放大并驱动末级功放而获得大的脉冲功率来馈给天线的。功率放大式发射机
的优点是频率稳定度高且每次辐射式相参的，这便于对回波信号进行相参处理，同时也可以
产生各种所需的复杂脉压波形。
2雷达接收机的一般组成
接收机多位超外差式，由高频放大（有些雷达接收机不用高频放大）、混频、中频放大、
检波、视频放大等电路组成。接收机的首要任务是把微弱的回波信号放大到足以进行信号处
理的电平，同时接收机内部的噪声应尽量小，以保证接收机的高灵敏度，因此接收机的第一
级常采用低噪声高频放大器。一般在接收机中也进行一部分信号处理。例如，中频放大器的
频率特性应设计为发射信号的匹配滤波器，这样就能在中放输出端获得最大的峰值信号噪声
功率比。
接收机的任务是：不失真的放大所需的微弱信号，抑制不需要的其他信号。雷达接收机
的功能是鉴别所需回波和干扰信号，提取并放大有用信号，对其进行放大、滤波、下变频和
数字化。干扰不仅包含雷达接收机本身产生的噪声。实际上，所有的雷达接收机都是超外差
原理工作（如图4.1所示）。本地振荡器产生频率为f1的等幅正弦信号，输入信号是一中心
频率为fc的已调制频带有限信号,通常f1>fc。这两个信号在混频器中变频，输出为差频分
量,称为中频信号，fi=f1-fc为中频频率。输出的中频信号除中心频率由fc变换fi外，其
频谱结构与输入信号相同。因此，中频信号保留了输入信号的全部有用信息。另外，超外差
接收机的本振频率可随着发射机频率的改变而变化，同时并不影响中频滤波。接收机的其他
形式包括超再生式、晶体视频式和射频调谐式。雷达信标有时采用超再生接收机，一方面是
因为超再生接收机可以用一个管子既当发射机又当接收机，另一方面是因为结构简单和紧凑
比灵敏度高更重要。晶体视频接收机结构简单，但灵敏度太差。射频调谐接收机只用了射频
和视频放大；虽然它的噪声温度可能较低，但其灵敏度差，要达到普通雷达回波频谱的最佳
带宽滤波是不现实的。只有对辐射比较宽的百分比带宽信号的雷达而言，滤波才是实用的。
图1 雷达接收机的一般组成
检测目标数据处理器 CPACS译码器 数字信号处理器 模拟接收机 射频放大器 混频器 中频放大器 中频滤波器 中频限幅器 同步检波器 模数转换器 多普勒滤波器（组） 灵敏度时间控制 自动增益控制 稳定本质 相参振荡器 自动相位控制 90°相移 译码器 对数检波器 相位检波器 对数功率合成器 相位检波器 译码器 求模处理组合 单元平均虚处理 杂波图恒虚警 积累器 积累器
至显示器和数据处理器的检测判决
来自天线收发开关的输入回波信号
3信道化接收机基本原理
窄带搜索式外差接收机的测频精度、频率分辨率和灵敏度都较好, 但其搜索概率低而宽
带式接收机虽然具有百分之百的截获概率, 但其它性能指标不是很理想。这里介绍的信道化
接收机是一种单输人多输出的系统,（Single Input -Multiple Output） 简称为SIMO系统。
其输人带宽可达倍频程甚至几个倍频程；输出分为许多个独立的、并联的口子, 每个输出口
子的带宽根据要求而定, 可以做到输人带宽的百分之几到千分之几。它的测频精度、频率分
辨率和灵敏度, 均可达到窄带搜索式外差接收机的水平, 而且又具有宽带式接收机百分之
百的截获概率。信道化接收机的主要问题是体积大、成本高, 因而发展较慢。近年来, 由于
微波介质谐振腔带通滤波器技术的迅速发展, 信道化接收机得以简单化、小型化, 以其优越
的电性能很快进人实用阶段。
这里将简单介绍使用高性能介质谐振腔带通滤波器和各种放大器的C波段信道化接收机
前端的研制。
信道化接收机主要有两大类：一类是微波直接分路式，另一类是微波粗分路一中频细分
路式信道化接收机。根据介质谐振腔带通滤波器具有带宽窄、带外抑制高的特性, 选择用微
波直接分路式的方案, 可以简化电路, 提高可靠性。
图2 微波直接分路式信道化接收机子系统原理框图如图
微波直接分路式信道化接收机子系统原理框图如图所示。限幅器抑制强干扰信号, 饱和
放大器用来提高接收机的动态范围, 微波频分器是接收机的核心部件, 该部件技术难度大,
有多种设计方案, 有96路频分器设计方案资料报道, 但未见性能较好的产品报道, 美国一
电子侦察卫星上使用了微波直接分路信道化接收机, 但其分路带宽大多是几百兆赫到一千
多兆赫, 体积和成本都相应增加。采用窄带介质谐振腔带通滤波器, 其分路带宽在C波段可
做到几十兆赫。
限幅器 耦合器 检波 整形放大
微波频分器
检波
放大
检波 放大 检波
放大
控制器
本系统微波频分方案见图3。介质谐振腔带通滤波器, 是将有用的信号保持, 滤除无用
的信号, 其带外抑制的强度越大越好。本系统分频方案是利用带外抑制性能较好的介质谐振
腔带通滤波器, 将一个个信道的频率分选出来, 这种介质谐振腔带通滤波器, 在C波段的带
宽为80MHz,3dB 带宽外抑制可做到每10MHz下降10dB, 带外2000MHz内无影响系统性能的寄
生通带,体积也较小,是接收机较理想的频分器件。
图3 微波频分器
信号的截获概率是接收机的主要性能指标之一, 本方案采用带通滤波器3dB带宽连续交
叠来解决这一问题。相邻几只滤波器滤波曲线如图3, 图中可以看出, 无论信号落在任何一
个区域, 都会被截获, 理论上信号截获概率为百分之百。
性能参数
采用上述方案和解决几种问题的方法，在C波段实现的信道化接收机主要性能如下：
（1）每路带宽为80MHz （2）响应延时<150ns
（3）相邻通道间模糊区<2.5MHz （4）同一信道的误判率<1/200
4结论
根据上述性能参数制作了个信道的接收机前端, 该前端使用后, 工作稳定可靠, 使用
单位反映良好。说明本信道化接收机方案选择合理, 采用了最新的微波技术和数字电路技术,
整机简单化、小型化, 是现代电子侦察的可选的设备。
参考文献
[1].朱学棋, 满卫华“介质谐振腔带通滤波器”’推广与应用微波介质谐振腔带通滤波器学术交流会论文集
[2].姚彦, 梅顺良, 高葆新等，数字微波中继通信工程[M] 北京人民邮电出版社
[3].李统栋, 范志鹏, 李一民“ 信道化接收机”电子对抗学会第四届年会论文集
微波分路器
DRF1
DRF1 DRF1