雷達(dá)接收機(jī)靈敏度的探討

摘 要 雷達(dá)接收機(jī)性能的重要指標(biāo)之一是靈敏度。本文主要陳述了雷達(dá)接收機(jī)的工作原理，靈敏度含義，以及工作中的測量切線靈敏度的方法。

關(guān)鍵詞 超外差；動態(tài)范圍；靈敏度；切線靈敏度

中圖分類號 TN957 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0095-01

隨著雷達(dá)設(shè)備的日益增多，維護(hù)水平的不斷提高，如何理解并掌握雷達(dá)接收機(jī)靈敏度的相關(guān)知識和測量技能已經(jīng)成為雷達(dá)維護(hù)人員的重要日程。靈敏度是雷達(dá)接收機(jī)性能的重要指標(biāo)之一，靈敏度的高低直接反應(yīng)了一部雷達(dá)探測性能的優(yōu)劣。

1 雷達(dá)接收機(jī)的組成

圖1所示的是典型的超外差電路框圖，雷達(dá)接收接收機(jī)就是這樣的裝置。它將所要接收的頻率在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個預(yù)先確定好的頻率，然后再進(jìn)行放大和檢波。這個固定的頻率，由差頻作用產(chǎn)生的。如果我們在接收機(jī)內(nèi)制造一個振蕩電波（通常稱為本機(jī)振蕩），使它和外來高頻調(diào)幅信號同時送到一個晶體管內(nèi)混合，這種工作就是混頻。由于晶體管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果就會產(chǎn)生一個新的頻率，這就是外差作用。采用了這種電路的接收機(jī)叫外差式接收機(jī)，混頻和振蕩的工作，合稱變頻。

外差作用產(chǎn)生出來的差頻，習(xí)慣上我們采用易于控制的一種頻率，它比高頻較低，但比音頻高，這就是常說的中間頻率，簡稱中頻。二次雷達(dá)中我們把這個值設(shè)定為60 MHz。當(dāng)與本振1030 MHz的相差60 MHz的970 MHz和1090 MHz的鏡像頻率進(jìn)入接收機(jī)時，首先在混頻前預(yù)選濾波器將阻止鏡像頻率970 MHz進(jìn)入后級鏈路，只允許載波1090 MHz進(jìn)入混頻器?；祛l后得到的中頻信號，經(jīng)過匹配濾波器放大，在檢波得到視頻信號。

以下是雷達(dá)接收機(jī)各部分的功能簡述：

高頻部分：

T/R及保護(hù)器：發(fā)射機(jī)工作時，是接收機(jī)輸入端短路，并對大信號限幅保護(hù)。低噪聲高放：提高靈敏度，降低接收機(jī)噪聲系數(shù)和熱噪聲增益?；祛l器，本振：保證本振頻率與發(fā)射頻率差頻為中頻，實現(xiàn)變頻。

中頻部分及AGC：

匹配濾波，自動增益控制。對中頻信號進(jìn)行放大，以備后級處理。

視頻部分：

檢波：包絡(luò)檢波，同頻檢波，相位檢波。放大：線性放大，對數(shù)放大。

2 雷達(dá)接收機(jī)靈敏度

談到靈敏度，必須了解動態(tài)范圍。接收機(jī)開始出現(xiàn)過載時的輸入功率與最小可檢測功率之比，叫做動態(tài)范圍。它表示的是接收機(jī)能夠正常工作所允許的輸入信號強度變化的范圍。為了保證對強弱信號均能正常接收，要求動態(tài)范圍大，就需要采取一定措施，例如采用對數(shù)放大器。接收機(jī)靈敏度就是動態(tài)范圍中的那個最小值。而當(dāng)輸入信號太強，接收機(jī)發(fā)生飽和而失去線性放大作用的現(xiàn)象稱為過載。

接收機(jī)靈敏度是指整個雷達(dá)能夠正常工作時的最小輸入信號功率。雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度通常用最小可檢測信號功率Simin來表示。當(dāng)接收機(jī)的輸入信號功率達(dá)到Simin時，接收機(jī)就能正常接收而在輸入端檢測出這一信號。如果信號功率低于此值，信號將被淹沒在噪聲之中，不能被可靠的檢測出來。允許最大的輸入信號強度則根據(jù)正常工作的要求而定。

靈敏度表示接收機(jī)接收微弱信號的能力。能接收的信號越微弱，則接收機(jī)的靈敏度越高，因而雷達(dá)的作用距離就越遠(yuǎn)。

由于雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度受噪聲電平的限制，因此要想提高它的靈敏度，就必須盡力減少噪聲電平，同時還應(yīng)使接收機(jī)有足夠的增益。減少噪聲和提高增益本身是矛盾的，處理好這項技術(shù)工藝是各個雷達(dá)廠商提高產(chǎn)品競爭力的出發(fā)點。

3 雷達(dá)接收機(jī)靈敏度的測量方法

ICAO建議SSR詢問機(jī)的靈敏度用切線靈敏度表征。切線靈敏度定義為噪聲上升到所觀察的噪聲電平本身高度時的信號功率。

測量方法如圖2所示，由脈沖信號產(chǎn)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的1 mW脈沖信號，該信號進(jìn)入射頻信號產(chǎn)生器進(jìn)行調(diào)制，之后進(jìn)入衰減器，并將衰減器的衰減值調(diào)至最大值，由和通道進(jìn)入二次雷達(dá)接收機(jī)，經(jīng)過接收機(jī)放大處理后引入示波器。

調(diào)整衰減器，在示波器中觀察信號與噪聲的幅度關(guān)系，當(dāng)信號的下沿與噪聲的上沿相平時，該信號的功率就是切線靈敏度值。實際測得和通道切線靈敏度小于--85 dBm即可符合標(biāo)準(zhǔn)。對于一部性能良好的新雷達(dá)來講，該值應(yīng)該在-89 dBm到-91 dBm

之間。

一般而言，由于二次雷達(dá)在空間進(jìn)行兩次有源輻射，所以二次雷達(dá)的靈敏度會大于一次雷達(dá)10 dBm左右。

參考文獻(xiàn)

[1]二次監(jiān)視雷達(dá)[J].民航大學(xué)出版社.

[2]雷達(dá)系統(tǒng)實用手冊[M].清華大學(xué)出版社.

圖2