雷达接收机灵敏度的探讨

雷达接收机灵敏度的探讨

摘要雷达接收机性能的重要指标之一是灵敏度。本文主要陈述了雷达接收机的工作原理，灵敏度含义，以及工作中的测量切线灵敏度的方法。

关键词超外差；动态范围；灵敏度；切线灵敏度

中图分类号TN957 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)071-0095-01

随着雷达设备的日益增多，维护水平的不断提高，如何理解并掌握雷达接收机灵敏度的相关知识和测量技能已经成为雷达维护人员的重要日程。灵敏度是雷达接收机性能的重要指标之一，灵敏度的高低直接反应了一部雷达探测性能的优劣。

1 雷达接收机的组成

图1所示的是典型的超外差电路框图，雷达接收接收机就是这样的装置。它将所要接收的频率在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。这个固定的频率，由差频作用产生的。如果我们在接收机内制造一个振荡电波（通常称为本机振荡），使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作就是混频。由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。采用了这种电路的接收机叫外差式接收机，混频和振荡的工作，合称变频。

外差作用产生出来的差频，习惯上我们采用易于控制的一种频率，它比高频较低，但比音频高，这就是常说的中间频率，简称中频。二次雷达中我们把这个值设定为60 MHz。当与本振1030 MHz的相差60 MHz的970 MHz和1090 MHz 的镜像频率进入接收机时，首先在混频前预选滤波器将阻止镜像频率970 MHz 进入后级链路，只允许载波1090 MHz进入混频器。混频后得到的中频信号，经过匹配滤波器放大，在检波得到视频信号。

以下是雷达接收机各部分的功能简述：

高频部分：

T/R及保护器：发射机工作时，是接收机输入端短路，并对大信号限幅保护。低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系数和热噪声增益。混频器，本振：保证本振频率与发射频率差频为中频，实现变频。

中频部分及AGC：

匹配滤波，自动增益控制。对中频信号进行放大，以备后级处理。

视频部分：

检波：包络检波，同频检波，相位检波。放大：线性放大，对数放大。

2 雷达接收机灵敏度

谈到灵敏度，必须了解动态范围。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，叫做动态范围。它表示的是接收机能够正常工作所允许的输入信号强度变化的范围。为了保证对强弱信号均能正常接收，要求动态范围大，就需要采取一定措施，例如采用对数放大器。接收机灵敏度就是动态范围中的那个最小值。而当输入信号太强，接收机发生饱和而失去线性放大作用的现象称为过载。

接收机灵敏度是指整个雷达能够正常工作时的最小输入信号功率。雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率Simin来表示。当接收机的输入信号功率

达到Simin时，接收机就能正常接收而在输入端检测出这一信号。如果信号功率低于此值，信号将被淹没在噪声之中，不能被可靠的检测出来。允许最大的输入信号强度则根据正常工作的要求而定。

灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能接收的信号越微弱，则接收机的灵敏度越高，因而雷达的作用距离就越远。

由于雷达接收机的灵敏度受噪声电平的限制，因此要想提高它的灵敏度，就必须尽力减少噪声电平，同时还应使接收机有足够的增益。减少噪声和提高增益本身是矛盾的，处理好这项技术工艺是各个雷达厂商提高产品竞争力的出发点。

3 雷达接收机灵敏度的测量方法

ICAO建议SSR询问机的灵敏度用切线灵敏度表征。切线灵敏度定义为噪声上升到所观察的噪声电平本身高度时的信号功率。

测量方法如图2所示，由脉冲信号产生器产生标准的1 mW脉冲信号，该信号进入射频信号产生器进行调制，之后进入衰减器，并将衰减器的衰减值调至最大值，由和通道进入二次雷达接收机，经过接收机放大处理后引入示波器。

调整衰减器，在示波器中观察信号与噪声的幅度关系，当信号的下沿与噪声的上沿相平时，该信号的功率就是切线灵敏度值。实际测得和通道切线灵敏度小于?-85 dBm即可符合标准。对于一部性能良好的新雷达来讲，该值应该在-89 dBm到-91 dBm

之间。

一般而言，由于二次雷达在空间进行两次有源辐射，所以二次雷达的灵敏度会大于一次雷达10 dBm左右。

参考文献

[1]二次监视雷达[J].民航大学出版社.

[2]雷达系统实用手册[M].清华大学出版社.

图2