雷达接收机解析

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。
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
ห้องสมุดไป่ตู้
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
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
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
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
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。
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
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。
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。
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 输出信噪比最大化---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。
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
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。
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
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。
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