脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)接收通道噪聲系數(shù)分析

李曉林，徐新庭

（江蘇金陵機(jī)械制造總廠，南京 210000）

0 引言

接收通道噪聲系數(shù)一直以來都是人們想方設(shè)法要清楚的障礙，無論其產(chǎn)生原因是什么，降低接收通道噪聲系數(shù)是目前系統(tǒng)接收通道噪聲系數(shù)分析中的重點(diǎn)研究方向，通過提高噪聲系數(shù)增強(qiáng)雷達(dá)接收機(jī)性能。脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)是一種應(yīng)用于接收通道噪聲系數(shù)分析中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并測量其位置和相對(duì)速度的脈沖雷達(dá)。脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分包括：射頻濾波器、檢波器、自動(dòng)調(diào)頻器、低噪聲信號(hào)放大器、混頻器、中頻濾波器以及中頻放大器等[1]。所謂脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)控制接收通道噪聲系數(shù)迭代控制特性是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體回波與雷達(dá)發(fā)射波之間存在著頻移，頻移的大小與相對(duì)速度成正比。考慮到接收通道噪聲系數(shù)受地面雜波的嚴(yán)重干擾，采用一般脈沖雷達(dá)很難接收通道噪聲系數(shù)。脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)很好地解決了這一難題，因此，本文針對(duì)脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)接收通道噪聲系數(shù)進(jìn)行分析。

1 脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)接收通道噪聲系數(shù)分析

脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)接收機(jī)的核心設(shè)備是射頻濾波器、檢波器和放大器。其中射頻濾波器主要負(fù)責(zé)輸入接收通道噪聲系數(shù)的濾波處理，避免雜散信號(hào)對(duì)噪聲系數(shù)產(chǎn)生干擾。檢波器則負(fù)責(zé)的是檢測接收機(jī)所接收到的噪聲系數(shù)的電磁波[2]。放大器的主要功能是將電磁波幅值小，將接收特征不明顯的噪聲系數(shù)進(jìn)行放大。因此，在脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)中，本文首先確定接收通道噪聲系數(shù)F，在此基礎(chǔ)上分析接收通道噪聲系數(shù)迭代控制特性。系統(tǒng)核心設(shè)備圖如下：

圖1 系統(tǒng)核心設(shè)備圖

1.1 確定接收通道噪聲系數(shù)F

不可否認(rèn)，只要是有源設(shè)備內(nèi)部都是會(huì)產(chǎn)生噪聲的，一個(gè)載噪比為的信號(hào)通過有源設(shè)備后，載噪比會(huì)變壞成為。變壞的原因是輸出信號(hào)中除了有被放大了的輸入信號(hào)中的噪聲以外，還要加上設(shè)備本身產(chǎn)生的噪聲。輸入載噪比和輸出載噪比之比就是設(shè)備的噪聲系數(shù)，本文用F來表示?？紤]到放大器本身就帶有噪聲，輸出端的噪聲系數(shù)F和輸入端噪聲系數(shù)F必然是不一樣的[3]。為此，通過確定接收通道噪聲系數(shù)F來衡量放大器本身的噪聲水平。則接收通道噪聲系數(shù)F的計(jì)算公式，如公式（1）所示：

式中，NF指的是輸入端信噪比；DB指的是輸出端信噪比。

需要注意的一點(diǎn)是，接收通道噪聲系數(shù)F并不是越大越好。接收通道噪聲系數(shù)F的值越大，說明在傳輸過程中摻入的噪聲也就越大，反應(yīng)了脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)或者接收通道特性的不理想[4]。

當(dāng)NF＜1時(shí)，通常放大器的噪聲系數(shù)用噪聲溫度T來表示。那么，噪聲系數(shù)與噪聲溫度的關(guān)系為：

通過公式（2）、（3）可知，T0的絕對(duì)溫度直接影響噪聲系數(shù)，因此，確定噪聲溫度可以確定接收通道噪聲系數(shù)F。

1.2 噪聲系數(shù)對(duì)脈沖多普勒火控雷達(dá)性能的影響

噪聲和雜波是脈沖多普勒火控雷達(dá)監(jiān)測中碰到的主要干擾，而噪聲形成的干擾主要由噪聲系數(shù)進(jìn)行體現(xiàn)。因此分析噪聲系數(shù)對(duì)脈沖多普勒火控雷達(dá)性能的影響，對(duì)確定脈沖多普勒火控雷達(dá)性能具有較大影響[5，6]。

將計(jì)算得到的噪聲系數(shù)用于脈沖多普勒火控雷達(dá)性能分析，將脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)接收通道的采樣時(shí)間間隔設(shè)計(jì)為一組參差周期序列，為了增強(qiáng)脈沖多普勒火控雷達(dá)性能，對(duì)應(yīng)的噪聲系數(shù)也要求是時(shí)變的，另殘陽信號(hào)為則參差周期序列為：

式中，ΔT為最大公約周期。參差周期比值為：

式中，參差比也稱之為參差碼，最大值與最小值之比為最大參差比，用字母M表示：

M值越大說明發(fā)射周期的變化越大，而脈沖多普勒火控雷達(dá)的最大距離與發(fā)射周期由直接關(guān)系，所以當(dāng)噪聲系數(shù)最大值越大，M值越大，說明發(fā)射周期越大，發(fā)射距離越遠(yuǎn)，脈沖多普勒火控雷達(dá)性能越好。

2 提高噪聲系數(shù)增強(qiáng)雷達(dá)接收機(jī)性能

在雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)中噪聲系數(shù)極為重要，它是衡量雷達(dá)接收機(jī)本身噪聲品質(zhì)的重要參數(shù)，通過提高噪聲系數(shù)，能夠有效降低接收機(jī)與通信基站的發(fā)射功率，提高雷達(dá)接收回波信號(hào)的速度[7]。

雷達(dá)接收機(jī)中過高的噪聲會(huì)降低信號(hào)接收質(zhì)量，影響接收機(jī)性能。因此要在低噪聲的狀態(tài)下，提高雷達(dá)接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低輸出噪聲功率，以避免接收機(jī)信號(hào)工作到非線性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速接收。噪聲系數(shù)提高公式如下：

式中，χ表示雷達(dá)接收機(jī)噪聲控制參數(shù)。通過以上步驟實(shí)現(xiàn)噪聲系數(shù)的提高，從而增強(qiáng)雷達(dá)接收機(jī)性能。

3 結(jié)束語

隨著脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)的逐步發(fā)展，接收通道噪聲系數(shù)的分析顯得越來越重要。脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)是針對(duì)接收通道噪聲系數(shù)分析最實(shí)用和最可靠的方法。脈沖多普勒火控雷達(dá)系統(tǒng)接收通道噪聲系數(shù)分析是控制接收通道噪聲系數(shù)迭代特性的核心技術(shù)，為接收通道噪聲系數(shù)分析提供學(xué)術(shù)意義。