多種雷達(dá)接收機(jī)的特點分析

習(xí)斌+陳新

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，雷達(dá)接收機(jī)種類得到豐富，對提升雷達(dá)工作效率奠定基礎(chǔ)。時代發(fā)展對雷達(dá)接收機(jī)運行穩(wěn)定性的要求逐漸提升，需要雷達(dá)系統(tǒng)做出創(chuàng)新突破，使雷達(dá)接收質(zhì)量得以保障，為提高雷達(dá)接收能力奠定基礎(chǔ)。本文提供對多種雷達(dá)接收機(jī)特點進(jìn)行分析，以期為推動我國雷達(dá)技術(shù)高效發(fā)展，提供行之有效的理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；接收機(jī)；特點

雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)發(fā)展至今，具有直接下變頻接收機(jī)、數(shù)字零中頻接收機(jī)、鏡頻抑制接收機(jī)、超外差式接收機(jī)等形式，通過對比多種雷達(dá)接收機(jī)特點，對其使用前景進(jìn)行分析，為雷達(dá)接收機(jī)創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。伴隨科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，我國雷達(dá)接收機(jī)形式會有所突破與創(chuàng)新，其中直接數(shù)字接收機(jī)，作為數(shù)字化時代下雷達(dá)接收機(jī)發(fā)展未來趨勢，將會成為雷達(dá)接收機(jī)主流模式，為提升雷達(dá)接收機(jī)工作質(zhì)量奠定基礎(chǔ)?；诖?，為了使我國雷達(dá)接收機(jī)得到更好發(fā)展，分析多種雷達(dá)接收機(jī)特點顯得尤為重要。

一、分析雷達(dá)接收機(jī)特點背景

雷達(dá)接收機(jī)是雷達(dá)系統(tǒng)中重要組成部分，其整體性能受雷達(dá)接收機(jī)影響較大。例如，噪聲系數(shù)作為雷達(dá)接收機(jī)主要功能，會有效反映雷達(dá)系統(tǒng)運行靈敏度，對雷達(dá)系統(tǒng)運行效果影響極大。接收機(jī)內(nèi)組合頻率干擾情況，對雷達(dá)虛警性能具有極大影響，而分析雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)信號的基礎(chǔ)，為雷達(dá)接收機(jī)接收信號穩(wěn)定、高效、科學(xué)，為雷達(dá)機(jī)分析運作奠定基礎(chǔ)。由此可見，雷達(dá)接收機(jī)對雷達(dá)系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)具有積極意義，對雷達(dá)接收機(jī)常見類型進(jìn)行分析，以便探析雷達(dá)接收機(jī)發(fā)展進(jìn)程，為其日后創(chuàng)新與變革提供理論參考依據(jù)[1]。

二、分析雷達(dá)接收機(jī)常見類型

1.雷達(dá)接收機(jī)中直接數(shù)字式接收機(jī)。在直接數(shù)字式接收機(jī)中，F(xiàn)PGA是實現(xiàn)接收機(jī)功能的主要系統(tǒng)，對濾波器、LNA接收信號在ADC功能下施行采樣操作。在該操作過程中，能降低雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)收干擾幾率，可以結(jié)合實際需求，靈活調(diào)設(shè)雷達(dá)接收機(jī)尺寸，提升雷達(dá)接收機(jī)可靠性，確保接收信號可以更快轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。為了使ADC更具科學(xué)性，應(yīng)結(jié)合雷達(dá)系統(tǒng)工作運行要求，科學(xué)選擇足夠深的位數(shù)與采樣頻率。例如，若寬帶信號為500MHz，則可配置采樣頻率為1GHz的ADC，而可有效支持80dB以上的動態(tài)范圍的ADC為16為設(shè)置形式。受以往科學(xué)技術(shù)水平限制，ADC性能具有一定局限性，該雷達(dá)接收機(jī)應(yīng)用方略很難得到有效落實，伴隨ADC性能有效提升，其采樣頻率接收性更高，使直接數(shù)字式接收機(jī)會成為雷達(dá)接收機(jī)未來應(yīng)用創(chuàng)新與發(fā)展方向[2]。

2.雷達(dá)接收機(jī)中的直接數(shù)字式接收機(jī)。直接數(shù)字接收機(jī)作為二次變頻超外差接收機(jī)變種形式，可以在雷達(dá)系統(tǒng)運行過程中以數(shù)字形式接收二次變頻，使雷達(dá)接收機(jī)信號抗干擾能力可以得到有效提升，確保信息接收更為精準(zhǔn)。該形式雷達(dá)接收機(jī)對ADC輸入功率與采樣主頻等性能要求較高，應(yīng)用落實具有一定難度。

3.雷達(dá)接收機(jī)中的鏡頻抑制接收機(jī)。鏡像信號（Wim）在本振信號與射頻信號混合時產(chǎn)生，分設(shè)于本振信號WLO與射頻信號WRF兩端。中頻信號由射頻信號混合兩個相互正交本振信號得來，為了實現(xiàn)信號疊加，以90°為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移一路信號，使中頻信號得以順利輸出，vRF=VRFCOSωRFt為射頻輸入信號，而兩個正交信號sinωLOt和cosωLOt混頻以vim（t）=Vimcosωimt為鏡像干擾信號輸入形式，而后經(jīng)由計算形式，對頻分量與低通率波器濾除，得出中頻輸出信號，為降低雷達(dá)接收機(jī)鏡像頻率信號干擾幾率奠定基礎(chǔ)。為了使雷達(dá)接收機(jī)中的鏡頻抑制接收機(jī)運轉(zhuǎn)更為高效，應(yīng)確保設(shè)計方案符合以下要求：一是確保接收機(jī)系統(tǒng)內(nèi)兩條之路一致性，包括低通濾波器、本振幅度以及混頻器增值特性均保持一致；二是確保鏡頻抑制接收機(jī)精準(zhǔn)正交，而90°為兩路信號精確差值，為抑制完全性能奠定基礎(chǔ)[3]。

4.雷達(dá)接收機(jī)中的直接下頻率接收機(jī)。為了使該接收機(jī)創(chuàng)設(shè)特點分析更為得當(dāng)，可設(shè)定零中頻信號為混頻值，而射頻等于本振頻率，進(jìn)行優(yōu)劣勢分析。優(yōu)勢：一是接收機(jī)運行系統(tǒng)內(nèi)配件簡單，降低器件匹配性難度；二是鏡像干擾為零；劣勢：一是該接收機(jī)無法在混頻后用有源器件，接收機(jī)信號僅能在混頻前放大，無法避免直流干擾；二是頻率接收機(jī)會在射頻口處，混入外部干擾信號，由混頻器本振口進(jìn)入，出現(xiàn)直流偏差，造成不良信號干擾，在此基礎(chǔ)上會形成零頻信號，影響雷達(dá)接收機(jī)工作效率；三是出現(xiàn)LNA（低噪聲放大器）偶次諧波失真干擾。若在低噪聲放大器內(nèi)進(jìn)入兩個較為相近的干擾信號時，因為該結(jié)構(gòu)內(nèi)偶次項差頻（LNA非線性偶次項接近零頻），由隔離較為薄弱的中頻口與射頻口處，進(jìn)入基帶信號，對雷達(dá)接收機(jī)形成不良干擾；四是該結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)本振泄露情況。射頻與本振信號接收頻率一致，若混頻器無良好隔離，則射頻口處會出現(xiàn)異常輸出本振信號的消極現(xiàn)象，加之本振信號與一級電路反射信號相互混合，形成頻率為零的混頻，對接收機(jī)內(nèi)有用信號進(jìn)行干擾[4]。

5.雷達(dá)接收機(jī)中超外差式接收機(jī)。在超外差式接收機(jī)中，下變頻器是關(guān)鍵器件，主要效用為混合中頻信號（ωIF=ωRF-ωLO其中，本振信號為ωLO，射頻信號為ωRF），利用頻波器對結(jié)構(gòu)內(nèi)頻信號實現(xiàn)頻波搬移與無用信號剔除。為了使該接收機(jī)優(yōu)分析更為得當(dāng)，可從以下幾個方面對其優(yōu)勢與劣勢進(jìn)行分析：優(yōu)勢。第一，具有固定中頻變換相對簡易的優(yōu)勢，以奈奎斯特定理為基礎(chǔ)，以信號最高頻率的兩倍設(shè)為采樣主頻，使接收機(jī)中頻采樣難度得以降低；第二，接收信號可在基帶、中頻以及高頻這三個位置進(jìn)行放大，避免接收機(jī)因單一頻段過度放大信號而出現(xiàn)信號接收不穩(wěn)定性干擾；第三，射頻信號遠(yuǎn)高于中頻信號，在選頻時可用Q值較低的器件；劣勢。第一，容易引入鏡像干擾。射頻信號與鏡像干擾相對，若鏡像干擾信號與射頻信號一同進(jìn)入混合器，與射頻信號過度融合，則無法通過中頻濾波器將二者有效分離，產(chǎn)生對雷達(dá)接收機(jī)極大鏡像干擾，形成極大信號干擾源。若干擾較低，可在信號進(jìn)入混頻器前，利用反混疊濾波器將其濾除；第二，該接收機(jī)會引入過多組合頻率，對雷達(dá)系統(tǒng)形成干擾。由混頻器非線性特征可引起組合頻率干擾情況，通過混頻器的本振組合、基帶信號以及高階項信號，加之外部混入信號，在通帶內(nèi)會形成頻率，影響接收機(jī)頻率接受穩(wěn)定性，降低雷達(dá)系統(tǒng)工作效率。

結(jié)束語：

綜上所訴，雷達(dá)系統(tǒng)中雷達(dá)接收機(jī)對其科學(xué)運轉(zhuǎn)具有極大價值，相關(guān)科研人員，應(yīng)在明確不同雷達(dá)接收機(jī)特點的基礎(chǔ)上，以直接數(shù)字式接收機(jī)為研究方向，確保雷達(dá)接收機(jī)信號接收性能更為穩(wěn)定，達(dá)到提高雷達(dá)系統(tǒng)運作性能的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉秉策，柴文乾，代傳堂等.X波段便攜式情報雷達(dá)集成化接收機(jī)設(shè)計？[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2016，14（2）：206-209，214.

[2]楊少委.正交波形MIMO雷達(dá)射頻隱身技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué)，2015.

[3]謝躍雷，晉良念，歐陽繕等.一種基于FPGA的超寬帶雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2014，36（1）：62-65，70.

[4]李瓊，李延輝，江睿謙等.研討式在士官班雷達(dá)接收機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報，2015（4）：292-294.

簡介：習(xí)斌，男（1986.1--），湖北襄陽人，助理工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)。

二作：陳新，男（1982.8--），四川攀枝花人，工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)。