[拼音]：leida jieshouji

[外文]：radar receiver

對(duì)雷達(dá)天線(xiàn)收到的伴有干擾信號(hào)的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成適于終端觀(guān)測(cè)和記錄的設(shè)備。雷達(dá)接收機(jī)的作用主要是變頻、濾波、放大和解調(diào)等。濾波的作用是濾除無(wú)用的干擾信號(hào)而保留有用的目標(biāo)回波信號(hào)；放大和解調(diào)的作用是從回波信號(hào)中提取目標(biāo)距離、速度和角度信息，以模擬或數(shù)字信號(hào)的形式傳輸給顯示器或計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備。雷達(dá)受到的干擾包括接收機(jī)內(nèi)部和外部的噪聲干擾；鳥(niǎo)群、雨雪、海浪、地物反射的雜波干擾；友鄰雷達(dá)、通信設(shè)備的同頻干擾；敵方施放的各種有源或無(wú)源干擾（見(jiàn)雷達(dá)抗干擾）。

組成

雷達(dá)接收機(jī)因體制不同而有不同的組成部分。圖中為典型的脈沖雷達(dá)超外差接收機(jī)的主要組成部分和工作原理。天線(xiàn)收到的目標(biāo)回波和干擾信號(hào)，通過(guò)天線(xiàn)收發(fā)開(kāi)關(guān)后一般先經(jīng)過(guò)低噪聲高頻放大器放大，并初步濾除干擾。在混頻器中， 高頻脈沖信號(hào)(中心頻率為f₀)與來(lái)自本振的高頻連續(xù)波信號(hào)(頻率為f_L)進(jìn)行混頻，輸出頻率為f_i=f₀–f_L的中頻脈沖信號(hào)。雷達(dá)接收機(jī)的中頻一般介于0.1～100兆赫之間，但也有采用兩次混頻的(高中頻和中頻)。典型的高中頻有500兆赫、1000兆赫或更高一些;典型的中頻有30兆赫和60兆赫兩種。中頻信號(hào)與原來(lái)的高頻信號(hào)具有相同的頻譜形狀，只是中心頻率由f₀移至f_i，保留了原回波信號(hào)所包含的目標(biāo)信息。中頻信號(hào)在多級(jí)中頻放大器中進(jìn)行放大和濾波。接收機(jī)的頻帶寬度通常由中頻放大器的帶寬決定。中頻放大器的帶寬和頻率特性的選擇，對(duì)濾波作用的影響很大。一般按輸出信-噪比最大的準(zhǔn)則選取，有的雷達(dá)(如精密跟蹤雷達(dá))要求波形失真最小。接收機(jī)中頻放大器實(shí)際上起匹配濾波器的作用。在包絡(luò)檢波器中，中頻脈沖信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性的頻譜變換作用濾除中頻成分，輸出視頻脈沖，經(jīng)過(guò)視頻放大后傳輸?shù)嚼走_(dá)終端設(shè)備。除了這些基本組成部分之外，為了保證雷達(dá)接收機(jī)的正常工作和提高雷達(dá)抗干擾能力，通常還有一些輔助電路，例如手動(dòng)增益控制電路、自動(dòng)增益控制電路、自動(dòng)頻率控制電路和各種抗干擾電路等。

主要性能指標(biāo)

衡量雷達(dá)接收機(jī)性能的主要指標(biāo)有靈敏度、選擇性、可靠性、抗干擾性、動(dòng)態(tài)范圍、波形失真和恢復(fù)時(shí)間等。

靈敏度

接收機(jī)檢測(cè)微弱回波信號(hào)的能力。接收機(jī)靈敏度越高，雷達(dá)作用距離越遠(yuǎn)。雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度通常用最小可檢測(cè)信號(hào)功率S表示。當(dāng)接收機(jī)的輸入信號(hào)功率達(dá)到S時(shí)，接收機(jī)就能檢測(cè)出這一信號(hào)。否則，信號(hào)將被淹沒(méi)在噪聲干擾之中而不能檢測(cè)。由于噪聲具有隨機(jī)性質(zhì)，噪聲中信號(hào)檢測(cè)屬于統(tǒng)計(jì)判決問(wèn)題，起作用的是信-噪比。而最小可檢測(cè)信-噪比(S/N)，是指保證檢測(cè)裝置具備一定的發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率所需的最小輸入信－噪比。于是，接收機(jī)靈敏度的表達(dá)式可寫(xiě)為

式中k＝1.38×10^-23J/K為玻耳茲曼常數(shù)；B_n為系統(tǒng)的噪聲帶寬;T_s=T_a＋T_e為系統(tǒng)噪聲溫度;T_a為天線(xiàn)噪聲溫度；T_e=(F-1)290K為接收機(jī)有效輸入噪聲溫度;F為接收機(jī)噪聲系數(shù)。但是，(也稱(chēng)識(shí)別系數(shù)) 不僅與接收機(jī)中頻、視頻帶寬有關(guān)，還與脈沖積累數(shù)、天線(xiàn)波束寬度、顯示器光點(diǎn)直徑等因素有關(guān)。因此，上述定義的靈敏度不僅與接收機(jī)有關(guān)，而且還與雷達(dá)其他分機(jī)性能和雷達(dá)工作狀態(tài)有關(guān)。它實(shí)際上是雷達(dá)整機(jī)的一個(gè)參數(shù)，故稱(chēng)之為實(shí)際靈敏度。為了排除接收機(jī)以外的因素，需要另行給出定義，此時(shí)靈敏度表達(dá)式為(S)₀＝KT_SB_n，稱(chēng)為臨界靈敏度，它是專(zhuān)門(mén)用來(lái)衡量接收機(jī)本身的靈敏度。雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度一般以資用功率表示，并常以相對(duì)于1分貝毫瓦(dBm)計(jì)值，即S(dBm)＝10 lg S/10^-3一般超外差雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度為-90～-110dBm。

動(dòng)態(tài)范圍

接收機(jī)能夠正常工作所容許的輸入信號(hào)強(qiáng)度變化范圍。在接收機(jī)內(nèi)部噪聲電平一定的條件下，信號(hào)太弱便不能檢測(cè)；信號(hào)太強(qiáng)，接收機(jī)會(huì)發(fā)生飽和過(guò)載，使目標(biāo)回波顯著減小，甚至丟失。因此，動(dòng)態(tài)范圍是雷達(dá)接收機(jī)的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)。最小輸入信號(hào)強(qiáng)度通常取最小可檢測(cè)信號(hào)S；允許的最大輸入信號(hào)強(qiáng)度則根據(jù)正常工作的要求確定。所謂正常工作，是指接收機(jī)不過(guò)載并且對(duì)預(yù)期特性的偏差不超出一定的標(biāo)準(zhǔn)。例如，對(duì)線(xiàn)性接收機(jī)通常以增量增益下降不超過(guò)1分貝為準(zhǔn)；對(duì)于對(duì)數(shù)接收機(jī)或限幅接收機(jī)則以允許的對(duì)數(shù)特性誤差或限幅特性誤差不大于±(5～10)％為準(zhǔn)。為了保證對(duì)強(qiáng)、弱信號(hào)均能正常接收，接收機(jī)應(yīng)有較大的動(dòng)態(tài)范圍，這需要采取一定的抗過(guò)載飽和措施，如采用瞬時(shí)自動(dòng)增益控制電路、靈敏度時(shí)間控制電路和對(duì)數(shù)放大器等。接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的定義式為

式中P和 U分別為最小可檢測(cè)信號(hào)功率和電壓；P和 U分別為接收機(jī)正常工作所允許的最大輸入信號(hào)功率和電壓。但是，接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍還與輸入信號(hào)類(lèi)型有關(guān)。當(dāng)輸入信號(hào)為點(diǎn)目標(biāo)回波、分布目標(biāo)回波或?qū)拵г肼暤炔煌?lèi)型時(shí)，接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍有所不同。

選擇性

接收機(jī)選擇所需信號(hào)和濾除鄰頻干擾的能力。

波形失真

接收機(jī)輸出信號(hào)波形對(duì)其輸入高頻信號(hào)包絡(luò)波形失真的程度，常用脈沖前沿上升時(shí)間、后沿下降時(shí)間和頂部降落等參量表示。

可靠性

接收機(jī)在長(zhǎng)期工作過(guò)程中，能夠穩(wěn)定工作的時(shí)間所占的比例。所謂穩(wěn)定工作，是指接收機(jī)不產(chǎn)生自激，接收機(jī)參數(shù)（如增益、帶寬等）的變化不超出允許范圍（每小時(shí)參數(shù)變化不超過(guò) 1％）。接收機(jī)基本可靠性一般應(yīng)大于99％。

抗干擾性

接收機(jī)對(duì)抗各種干擾的能力。干擾包括雜波干擾、鄰站干擾和敵方施放的各種干擾。

恢復(fù)時(shí)間

雷達(dá)接收機(jī)從不能正常工作到恢復(fù)正常工作所需要的時(shí)間。

主要部件的作用和性能

（1）低噪聲高頻放大器：為了確保雷達(dá)接收機(jī)的低噪聲性能，提高靈敏度，通常在混頻器之前加低噪聲高頻放大器。高頻放大器的功率增益一般應(yīng)大于20分貝，這樣才能減小混頻器噪聲的影響，降低整個(gè)接收機(jī)的噪聲系數(shù)。早期多采用超高頻電子管或行波管作為高頻放大器件，也有采用微波晶體管高頻放大器或參量放大器的?，F(xiàn)代雷達(dá)接收機(jī)大多采用場(chǎng)效應(yīng)管低噪聲放大電路。

（2）微波混頻器：按工作方式分為單端混頻器和雙端混頻器(平衡混頻器)兩種。混頻器根據(jù)結(jié)構(gòu)又分為同軸線(xiàn)型、波導(dǎo)型和微帶型等三種。平衡混頻器能抑制偶次諧波所產(chǎn)生的寄生響應(yīng)和本振噪聲的影響。微帶型平衡混頻器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕巧、制作方便和動(dòng)態(tài)范圍較大。

（3）穩(wěn)定本振器：雷達(dá)對(duì)接收機(jī)本振的穩(wěn)定性要求很高，如動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)要求本振短期頻率穩(wěn)定度高達(dá)10^-10 。造成本振頻率不穩(wěn)定的因素很多，采取的措施也各不相同。對(duì)機(jī)械振動(dòng)、聲振動(dòng)、電源紋波等干擾調(diào)制源可采?梅勒翊朧┖偷繾游妊辜際跫跣∑溆跋?。本瞻d?生的寄生頻率和噪聲（如調(diào)幅噪聲和調(diào)相噪聲）是較難克服的不穩(wěn)定因素。其中調(diào)幅噪聲比調(diào)相噪聲小得多，可采用平衡混頻器加以抑制。因此，對(duì)本振穩(wěn)定度的要求，一般是根據(jù)所允許的相位噪聲來(lái)確定。常用的穩(wěn)定本振有空腔穩(wěn)定型、晶振倍頻型和鎖相型。采用鎖相技術(shù)不僅可以構(gòu)成固定頻率的穩(wěn)定本振，還可構(gòu)成可調(diào)諧的穩(wěn)定本振。本振已廣泛采用固態(tài)化的頻率綜合器。

（4）中頻放大器：接收機(jī)的濾波和放大作用主要靠中頻放大器完成。中頻放大器的頻帶寬度和頻率特性，直接影響濾波作用，關(guān)系著接收機(jī)的靈敏度、波形失真等重要指標(biāo)。為使輸出端的信－噪比最大或波形失真最小，中頻放大器應(yīng)有一個(gè)最佳的頻帶寬度和頻率特性形狀，以實(shí)現(xiàn)最佳濾波。匹配濾波器是能給出最大信－噪比的最佳線(xiàn)性濾波器，一般比較難于實(shí)現(xiàn)，常用多級(jí)中頻放大器近似實(shí)現(xiàn)。但這會(huì)引起一定的失配損失。采用帶寬為 (τ 為脈沖寬度)矩形特性的中頻放大器時(shí)，輸出信－噪比損失僅約為0.8分貝。精密跟蹤雷達(dá)要求波形失真小，一般選帶寬。

（5）對(duì)數(shù)放大器：它不僅是抗過(guò)載飽和，提高接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的有效措施，還可用以抑制雜波干擾，構(gòu)成恒虛警電路。對(duì)數(shù)放大器可用在中頻部分，也可用在視頻部分。雙增益對(duì)數(shù)中頻放大器的對(duì)數(shù)特性精度很高，用得最多，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)80～100分貝。

（6）恒虛警率處理技術(shù):在強(qiáng)干擾背景下的信號(hào)檢測(cè)，不僅要求有一定的信-噪比，而且要求接收機(jī)具有恒虛警率處理能力，以便在干擾強(qiáng)度變化時(shí)能自動(dòng)調(diào)整接收機(jī)的靈敏度，保持信號(hào)檢測(cè)的虛警率恒定，使自動(dòng)檢測(cè)時(shí)計(jì)算機(jī)不致因虛警太多而過(guò)載。在雜波包絡(luò)服從瑞利分布時(shí)，廣泛應(yīng)用的恒虛警電路有對(duì)數(shù)-快時(shí)常電路和鄰近單元平均恒虛警電路。在干擾的概率分布未知時(shí)則須采用非參量恒虛警處理技術(shù)。

參考書(shū)目

1. R.L.米切爾著，陳訓(xùn)達(dá)譯：《雷達(dá)系統(tǒng)模擬》，科學(xué)出版社，北京，1982。（R.L.Mitchell，Radar Signal Simulation，Artech House，Dedham，1976.）

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標(biāo)簽：雷達(dá)接收機(jī)

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文章名稱(chēng)：《雷達(dá)接收機(jī)》

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