西安电子科技大学出版社：高等学校电子信息类规划教材《雷达原理》课程教学资源（第三版，PPT课件讲稿）第3章 雷达接收机

第幸雪达接收机 第3章雷达接收机 31雷达接收机的组成和主要质量指标 3,2接收机的噪声系数和灵敏度 33雷达接收机的高频部分 3.4本机振荡器和自动频率控制 3.5接收机的动态范围和增益控制 3.6滤波和接收机带宽 BACK

第 3 章 雷 达 接 收 机 第 3 章 雷 达 接 收 机 3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标 3.2 接收机的噪声系数和灵敏度 3.3 雷达接收机的高频部分 3.4 本机振荡器和自动频率控制 3.5 接收机的动态范围和增益控制 3.6 滤波和接收机带宽

第幸雪达接收机 31雷达接收机的组成和主要质量指标 311超外差式雷达接收机的组成 超外差式雷达接收机的简化方框图如图3.1所示。它的主要 组成部分是 (1)高频部分,又称为接收机“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

第 3 章 雷 达 接 收 机 3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标 3.1.1 超外差式雷达接收机的组成 超外差式雷达接收机的简化方框图如图3.1所示。 它的主要 组成部分是: (1) 高频部分, 又称为接收机“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)

第幸雪达接收机 高频输入接收机 低噪声高 混频器 中频放大器 检波器 视频至终端设备 保护器「频放大器 (匹配滤波器) 放大器 高颞部分 本振 图3.1超外差式雷达接收机简化方框图

第 3 章 雷 达 接 收 机 图3.1 超外差式雷达接收机简化方框图 接收机 保护器 低噪声高 频放大器 混频器 中频放大器 (匹配滤波器) 检波器 视 频 放大器 至终端设备 高 频 部 分 本振 高频输入

第幸雪达接收机 从天线接收的高频回波通过收发开关加至接收机保护器,一 般是经过低噪声高频放大器后再送到混频器。在混频器中,高频 回波脉冲信号与本机振荡器的等幅高频电压混频,将信号频率降 为中频(IF,再由多级中频放大器对中频脉冲信号进行放大和匹 配滤波,以获得最大的输出信噪比,最后经过检波器和视频放大 后送至终端处理设备 更为通用的超外差式雷达接收机的组成方框图如图32所示 它适用于收、发公用天线的各种脉冲雷达系统。实际的雷达接 收机可以不(而且通常也不)包括图中所示的全部部件

第 3 章 雷 达 接 收 机 从天线接收的高频回波通过收发开关加至接收机保护器, 一 般是经过低噪声高频放大器后再送到混频器。在混频器中, 高频 回波脉冲信号与本机振荡器的等幅高频电压混频, 将信号频率降 为中频(IF), 再由多级中频放大器对中频脉冲信号进行放大和匹 配滤波, 以获得最大的输出信噪比, 最后经过检波器和视频放大 后送至终端处理设备。 更为通用的超外差式雷达接收机的组成方框图如图3.2所示。 它适用于收、发公用天线的各种脉冲雷达系统。实际的雷达接 收机可以不(而且通常也不)

第幸雪达接收机 天线 收发开关 发射机 匚按收机保护器 低噪声高频放大器 近程增益 控制(STC) 混频器 稳定本振 中频放大器 AGC 中频增益衰减 中频滤波器 对数放大器 线性放大器 相干本振 限幅放大器 90° 包络检波器 同频检波器 相位检波器 (D) 图2超外差式雷达接收机的般方框图

第 3 章 雷 达 接 收 机 图3.2 超外差式雷达接收机的一般方框图 收发开关 低噪声高频放大器 接收机保护器 混 频 器 中频放大器 中频增益衰减 中频滤波器 线性放大器 包络检波器 同频检波器 对数放大器 相干本振 限幅放大器 相位检波器 发射机 稳定本振 近程增益 控 制(ST C) AGC 视 频 放 大 器 天 线 uI (t) uQ (t) cos sin 90°

第幸雪达接收机 对于非相参雷达接收机,通常需要采用自动频率微调(AFC)电 路,把本机振荡器调谐到比发射频率髙或低一个中频的频率。而 在相干接收机中,稳定本机振荡器( STALO的输出是由用来产生 发射信号的相干源(频率合成器)提供的。 输入的高频信号与稳定本机振荡信号或本杋振荡器输出相混 频,将信号频率降为中频。信号经过多级中频放大和匹配滤波后, 可以对其采用几种处理方法。对于非相干检测,通常采用线性放 大器和包络检波器来为检测电路和显示设备提供信息。当要求 宽的瞬时动态范围时,可以采用对数放大器检波器,对数放大器 能提供大于80dB的有效动态范围

第 3 章 雷 达 接 收 机 对于非相参雷达接收机, 通常需要采用自动频率微调(AFC)电 路, 把本机振荡器调谐到比发射频率高或低一个中频的频率。 而 在相干接收机中, 稳定本机振荡器(STALO)的输出是由用来产生 发射信号的相干源(频率合成器)提供的。 输入的高频信号与稳定本机振荡信号或本机振荡器输出相混 频, 将信号频率降为中频。 信号经过多级中频放大和匹配滤波后, 可以对其采用几种处理方法。 对于非相干检测, 通常采用线性放 大器和包络检波器来为检测电路和显示设备提供信息。 当要求 宽的瞬时动态范围时, 可以采用对数放大器—检波器, 对数放大器 能提供大于80 dB的有效动态范围

第幸雪达接收机 对于相干处理,中频放大和中频滤波之后有二种处理方法, 见图3.2。第一种方法是经过线性放大器后进行同步检波,同步 检波器输出的同相(Ⅰ)和正交(Q)的基带多卜勒信号提供了回波的 振幅信息和相位信息。第二种方法是经过硬限幅放大(幅度恒定) 后进行相位检波,此时正交相位检波器只能保留回波信号的相位 信息 在图3.2中,灵敏度时间增益控制(STC)使接收机的增益在发 射机发射之后,按R4规律随时间而增加,以避免近距离的强回波 使接收机过载饱和。灵敏度时间控制又称为近程增益控制,可以 加到高频放大器和前置中频放大器中。自动增益控制(AGC)是 种反馈技术,用来自动调整接收机的增益,以便在雷达系统跟 踪环路中保持适当的增益范围

第 3 章 雷 达 接 收 机 对于相干处理, 中频放大和中频滤波之后有二种处理方法, 见图3.2。第一种方法是经过线性放大器后进行同步检波, 同步 检波器输出的同相(I)和正交(Q)的基带多卜勒信号提供了回波的 振幅信息和相位信息。第二种方法是经过硬限幅放大(幅度恒定) 后进行相位检波, 此时正交相位检波器只能保留回波信号的相位 信息。 在图3.2中, 灵敏度时间增益控制(STC)使接收机的增益在发 射机发射之后, 按R -4规律随时间而增加, 以避免近距离的强回波 使接收机过载饱和。灵敏度时间控制又称为近程增益控制, 可以 加到高频放大器和前置中频放大器中。自动增益控制(AGC)是 一种反馈技术, 用来自动调整接收机的增益, 以便在雷达系统跟 踪环路中保持适当的增益范围

第3章雷达接收机 3.12超外差式雷达接收机的主要质量指标 1.灵敏度 灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能接收的信号越 微弱,则接收机的灵敏度越高,因而雷达的作用距离就越远 雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率Sm来表 示。当接收机的输入信号功率达到Smn时,接收机就能正常接收 而在输出端检测出这一信号。如果信号功率低于此值,信号将被 淹没在噪声干扰之中,不能被可靠地检测出来,如图3.3所示。由 于雷达接收机的灵敏度受噪声电平的限制,因此要想提高它的灵 敏度,就必须尽力减小噪声电平,同时还应使接收机有足够的增 益

第 3 章 雷 达 接 收 机 3.1.2 1. 灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能接收的信号越 微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。 雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率Si min来表 示。 当接收机的输入信号功率达到Si min时, 接收机就能正常接收 而在输出端检测出这一信号。如果信号功率低于此值, 信号将被 淹没在噪声干扰之中, 不能被可靠地检测出来, 如图3.3所示。由 于雷达接收机的灵敏度受噪声电平的限制, 因此要想提高它的灵 敏度, 就必须尽力减小噪声电平, 同时还应使接收机有足够的增 益

第幸雪达接收机 发射脉冲 噪声 被噪声淹 没的信号 图3.3显示器上所见到的信号与噪声

第 3 章 雷 达 接 收 机 图3.3 显示器上所见到的信号与噪声 发射脉冲 噪声 被噪声淹 没的信号

第幸雪达接收机 目前,超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为(1012~1014)W, 保证这个灵敏度所需增益约为106-10%(120dB~160dB,这一增 益主要由中频放大器来完成

第 3 章 雷 达 接 收 机 目前, 超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为(10-12~10-14)W, 保证这个灵敏度所需增益约为106~108 (120 dB~160 dB), 这一增 益主要由中频放大器来完成