【正文】 它是由于導體中自由電子的無規(guī)則熱運動形成的噪聲 。 R為電阻的阻值 。 通常把功率譜密度為常數的噪聲稱為 “ 白噪聲 ” , 電阻熱噪聲在無線電頻率范圍內就是白噪聲的一個典型例子 。 天線噪聲的大小用天線噪聲溫度TA表示 , 其電壓均方值為 nAAnA BRkTu 42 ?式中 , RA為天線等效電阻。 毫米波段的天線噪聲溫度比微波段要高些 , 60GHz的噪聲溫度最大 , 這是由于水蒸氣和氧氣吸收諧振引起的 。5176。 為了分析和計算方便 , 通常把這個不均勻的噪聲功率譜等效為在一定頻帶 Bn內是均勻的功率譜 。 噪聲系數的說明見圖 。 No為輸出額定噪聲功率 。 因此噪聲系數的另一定義為 : 實際接收機輸出的額定噪聲功率 No與 “ 理想接收機 ” 輸出的額定噪聲功率 NiGa之比 。 ② 為使噪聲系數具有單值確定性 , 規(guī)定輸入噪聲以天線等效電阻 RA在室溫 T0=290K時產生的熱噪聲為標準 , 所以由式()可以看出 , 噪聲系數只由接收機本身參數確定 。 從網絡的輸入端向左看 , 是一個電阻為 RA的無源二端網絡 , 它輸出的額定噪聲功率為 ni BkTN 0?() 第 3 章 雷 達 接 收 機 圖 無源四端網絡 無源四端網 絡GaRARL第 3 章 雷 達 接 收 機 經過網絡傳輸 , 加于負載 RL上的外部噪聲額定功率為 anai GBkTGN 0?() 從負載電阻 RL向左看 , 也是一個無源二端網絡 , 它是由信號源電阻 RA和無源四端網絡組合而成的 , 同理 , 這個二端網絡輸出的額定噪聲功率仍為 kT0Bn, 它也就是無源四端網絡輸出的總額定噪聲功率 , 即 no BkTN 0?() 根據式 ()可得 aaioGGNNF 1?? () 由于無源四端網絡額定功率傳輸系數 Ga≤1, 因此其噪聲系數 F≥1。 系統(tǒng)噪聲溫度 Ts由內 、 外兩部分噪聲溫度所組成 , 即 eAs TTT ??() 表 Te與 F的對應值 。 因此 , 對于低噪聲接收機和低噪聲器件 , 常用噪聲溫度來表示其噪聲性能 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 級聯電路的噪聲系數 為了簡便 , 先考慮兩個單元電路級聯的情況 , 如圖 。 而各級內部噪聲的影響并不相同 , 級數越靠前 , 對總噪聲系數的影響越大 。 噪聲總是伴隨著微弱信號同時出現 , 要能檢測信號 , 微弱信號的功率應大于噪聲功率或者可以和噪聲功率相比 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 已經知道 , 接收機噪聲系數 F0為 ooiiNSNSF//0 ?() 或者寫成 ooiiNSFNS0?() 此時 , 輸入信號額定功率為 ooii NSFNS0?() 式中 , Ni=kT0Bn為接收機輸入端的額定噪聲功率 。 在保證整機性能的前提下 , 盡量減小 M的數值 。 因此 , 人們重視對低噪聲高頻放大器的研究 , 20世紀末已不斷研制出許多新型的低噪聲高頻放大器件 。 所以 , 在對體積重量等限制嚴格的某些雷達 (例如機載雷達和制導雷達等 )中 , 直接混頻式前端仍得到廣泛應用 。 它們到主饋線的距離約為 1/4波長 , 因此在主饋線 aa′和 bb′處呈現的輸入阻抗為無窮大 , 發(fā)射的高功率信號能順利送至天線 。 由于分支線型收發(fā)開關帶寬較窄 , 承受功率能力較差 , 通常已被平衡式收發(fā)開關所。 3 dB裂縫橋的特性為 : 在四個端口中 , 相鄰兩端 (例如端口 1和 2)是相互隔離的 , 當信號從其一端輸入時 , 從另外兩端輸出的信號大小相等而相位相差 90176。 一般來說 , 接收機與發(fā)射機之間的隔離度要求 (60~80) dB。 它有兩個缺點 : 第一是由于外加輔助電壓產生的附加噪聲使系統(tǒng)噪聲溫度增加 50 K(約 )。 PIN二極管限幅器的主要優(yōu)點是功率容量較大 , 單個 PIN管承受的脈沖功率可達 (10~100) kW, 但是由于 PIN管的本征層比較厚 , 因而響應時間較長 , 前沿尖峰泄漏功率較大 。 ② 極低損耗的波導型環(huán)行器 。 因此 ， 非致冷參放的噪聲溫度已非常接近致冷參放 , 而且結構精巧 , 性能穩(wěn)定 , 全固態(tài)化 。 ② 精巧的微帶線工藝 。 在高于3GHz的頻率 , 采用砷化鎵場效應管高放 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 一般來說 , 混頻器用來把低功率的信號同高功率的本振信號在非線性器件中混頻后 , 將低功率的信號頻率變換成中頻 (本振和信號的差頻 )輸出 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 混頻器的非線性效應是產生各種寄生響應的主要原因 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 圖 混頻器的寄生響應圖 0 5H－6L4H－5L3H－4L4H－6L2L－H3H－6LH－2L3L－H4L－H5L－H6L－HL2L3L4L5L6LH－2LH－L2H－6L2H－5L2H－4L2H－3L 2L3H－5L6L－2H2H－2L5L－2H6L－3H4L－2H5L－3H6L－4HL2L－H3L－2H4L－3H5L－4H6L－5H6H－6L5H－5L4H－4L3H－3LH－L2H－2LL / HHH－LA第 3 章 雷 達 接 收 機 在圖 , 在這些區(qū)間中沒有寄生響應輸出 。 從圖 , 當要求相對帶寬為 10%即 (HL)/10H內沒有寄生響應時 , 接收機的中頻必須選得較高 。 由于采用了硅點接觸二極管和砷化鎵肖特基二極管作混頻器 , 使平衡混頻器的噪聲性能得到較大改善 ,工作頻率和抗燒毀能力都有明顯提高 , 在 ~40 GHz頻率范圍內噪聲系數為 5~8 dB。 圖 。 在中頻輸出端 , 使得鏡像干擾相消 , 中頻信號相加 。 進一步采用計算機輔助設計 、 高品質因素低分布電容的肖特基二極管和超低噪聲系數 (F1≤1dB)的中頻放大器 , 在1~100GHz頻率范圍內 , 可使噪聲系數降至 3~5 dB。 根據其自動頻率控制的對象不同 , 控制方式可以分為控制穩(wěn)定本振的和控制磁控管的兩類 ， 前者需用可調諧的穩(wěn)定本振 , 后者可用不調諧的穩(wěn)定本振 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 比較控制磁控管與控制穩(wěn)定本振的兩種 AFC系統(tǒng) , 前者優(yōu)于后者 。 在第八章將會分析到 , 本機振蕩器的頻率穩(wěn)定性是影響動目標顯示雷達性能的主要因素 , 通常要求其短期頻率穩(wěn)定度高達 1010或更高的數量級 。 本振噪聲分為調幅噪聲和調頻 (或調相 )噪聲 , 調幅噪聲比調頻噪聲的影響小得多 , 而且可以用平衡混頻器或限幅器進行抑制 。 若在沖擊和振動條件下 , 相位調制則會急劇增大 。 所謂 “ 可調諧 ” ， 是指頻率的變化能以精確的頻率間隔離散地階躍 。 1/ 2) F輸出C第 3 章 雷 達 接 收 機 基準頻率振蕩器產生穩(wěn)定的基準頻率 F, 經過階躍二極管倍頻 N次 , 變成一串頻率間隔為 NF的微波線頻譜。 FNf L ?????? ?? 21FN ?????? ? 21FN ?????? ? 21FNf L ?????? ?? 21第 3 章 雷 達 接 收 機 2 . 圖 晶振倍頻型穩(wěn)定本振 基準頻率振 蕩 器F第 一倍頻器 N第 二倍頻器 MNF分頻器n : 1F / n脈沖重復頻率穩(wěn)定本振信號相參本振信號M N F選頻器上變頻混頻器載波信號自跟蹤器F第 3 章 雷 達 接 收 機 基準頻率振蕩器產生出穩(wěn)定的基準頻率 , 經過第一倍頻器 N次倍頻后輸出 , 作為相參本振信號 (中頻 ), 再經過第二倍頻器 M次倍頻后輸出 , 作為穩(wěn)定本振信號 (微波 )。 第 3 章 雷 達 接 收 機 基準頻率振蕩器采用石英晶體振蕩器 , 其相位不穩(wěn)定主要是由噪聲產生的 , 在較低的頻率上可以獲得較好的相位穩(wěn)定度 , 一般采用的最佳振蕩頻率范圍為 1~5 MHz。 第 3 章 雷 達 接 收 機 接收機的動態(tài)范圍和增益控制 對一般放大器 , 當信號電平較小時 , 輸出電壓 Uom隨輸入電壓Uim線性增大 , 放大器工作正常 。 但當 Unm較大時 , 由于放大器飽和 , 致使輸出電壓中的信號增量消失 , 即回波信號被丟失 。 接收機抗過載性能的好壞 , 可用動態(tài)范圍 D來表示 , 它是當接收機不發(fā)生過載時允許接收機輸入信號強度的變化范圍 , 其定義式如下 : )(lg10m inm a x dBPPDii?() 第 3 章 雷 達 接 收 機 或 )(lg20m inm a x dBUUDii?() 式中 , Pi min、 Ui min為最小可檢測信號功率 、 電壓 。 但需注意 : 表中各部件的動態(tài)范圍是用各部件輸出端的最大信號與系統(tǒng)噪聲電平進行比較而算出的 , 該部件的所有濾波應在飽和之前完成 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 圖 AGC電路方框圖 , 它由一級峰值檢波器和低通濾波器組成 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 2 . 瞬時自動增益控制 (IAGC) 圖 一種簡單的 AGC電路方框圖 中 頻放大器包 絡檢波器視 頻放大器低 通濾波器輸出uo輸入uiUAGCAGC峰 值檢波器電路第 3 章 雷 達 接 收 機 圖 AGC電路方框圖 , 它由一級峰值檢波器和低通濾波器組成 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 圖 瞬時自動增益控制電路的組成方框圖 小時常數電 路控制電壓放 大 器控制電壓檢 波 器放大器K0輸出輸入uniunoECunoEd第 3 章 雷 達 接 收 機 瞬時自動增益控制的目的是使干擾電壓受到衰減 (即要求控制電壓 UC能瞬時地隨著干擾電壓而變化 ), 而維持目標信號的增益盡量不變 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 3 . 近程增益控制 (STC) 近程增益控制電路又稱 “ 時間增益控制電路 ” 或 “ 靈敏度時間控制 (STC)電路 ” , 它用來防止近程雜波干擾所引起的中頻放大器過載 。 a為由試驗條件所確定的系數 , 它與天線波瓣形狀等有關 , 一般 a=~。 如果已知輸入信號 s(t), 其頻譜為 S(ω), 則可以證明匹配濾波器在頻率域的特性為 H(ω)=kS*(ω)exp(jωt0) () 第 3 章 雷 達 接 收 機 式中 ， S*(ω)為頻譜 S(ω)的共軛值 。 第 3 章 雷 達 接 收 機 在對匹配濾波器作理論研究時 , 延時 t0和增益常數 k可以不予考慮 , 因此匹配濾波器的上述方程式特性可以簡化為 H(ω)=S*(ω) h(t)=s*(t) () () 從式 ()和式 ()可以看出 : 匹配濾波器的傳輸函數是輸入信號頻譜的復共軛值 , 匹配濾波器的脈沖響應是輸入信號的鏡像函數 。 (b) 矩形高頻脈沖頻譜 。 適當選擇該頻率特性的通頻帶 , 可獲得準匹配條件下的 “ 最大信噪比 ” 。 準匹配濾波器輸出的最大信噪比與理想匹配濾波器輸出的最大信噪比之比值定義為失配損失 ρ, 經過計算可求得 ??????