單脈沖接收機簡介

單脈沖接收機（Single pulse receiver）是指用于單脈沖雷達的接收機。單脈沖雷達通過比較兩個(或多于兩個天線同時收到的單個脈沖信號，得到“目標(biāo)”的角度信息。由于單脈沖雷達的定向方法不同，因此有多種形式的單脈沖接收機 。

圖1到圖3給出了有代表性的3種單脈沖接收機的原理框圖。

在圖1和圖2中，El和E2為兩個指向不同、處于同一位置的定位天線接收到的信號，相位相同，“目標(biāo)”的角度信息包含在 F1、E2的幅度差中。在圖3中，E1、F 2為兩個指向相同、有一定距離的定向天線收到的信號，幅度相等,“目標(biāo)”角度信息包含在El，E2之間的相位差中。對于單脈沖接收機，盡管其形式不同，要求各異，但都有如下的共向點：可進行多路接收；對多路之幅度、相位致性和多路之間的相互隔離有嚴(yán)格要求。由于單脈仲測角方式的角度測量精盤高，廣泛應(yīng)用于精密測量雷達和跟蹤制導(dǎo)雷達 。

單脈沖雷達系統(tǒng)是一種定向系統(tǒng)，它有一臺專用接收機，用來比較兩部或兩部以上的天線(或天線饋電系統(tǒng))的輸出，并提供角誤差信息。這一誤差信息可以直接使用，或者用以使天線對準(zhǔn)輻射性或反射性目標(biāo)。單脈沖接收機向雷達接收機設(shè)計入員提出了一項重要而又艱巨的挑戰(zhàn)性任務(wù)。在單脈沖接收機中所采用的振幅比較法，就是將兩部相同的天線以如下的方式固定在一個基座上，即使兩個天線輻射圖分別對中心線偏移一個相等的角度。這個角度通常等于天線半波東寬度。波動中心線稱為瞄準(zhǔn)線。

如果目標(biāo)在瞄準(zhǔn)線的某一側(cè)，那么，這一側(cè)的天線所接收到的信號就比另一側(cè)的天線所接收到的強。這兩個信號同時饋入接收機后，接收機的輸出就是相對信號電平的單調(diào)函數(shù)，當(dāng)信號相等時輸出為零，其極性則由較強的那一個信號決定。接收機是單脈沖系統(tǒng)的心臟，通常也是最大的系統(tǒng)誤差源。在單脈沖接收機基本設(shè)計上的疑難問題中，有一些是精度、動態(tài)范圍和靈敏度問題。接收機可以分為兩部分:前端和中頻處理器 。

中頻單脈沖處理器的作用是把混頻器的中頻輸出轉(zhuǎn)變成有用的視頻信號。所需的主要視頻信號是單脈沖檢波器輸出與檢測到的E信號輸出。檢測到的數(shù)據(jù)輸出在檢出有無供定時用的信號時是必需的。當(dāng)然單脈沖接收機的主要任務(wù)是得到單脈沖檢波器輸出。這個輸出通過視頻處理裝置來驅(qū)動天線服務(wù)系統(tǒng)。

來自射頻混頻器的中頻信號首先進入中頻預(yù)放器，把幅度放大到單脈沖檢波器所需的電平。這些放大器通常具有低噪聲系數(shù)、中等增益，并且常常直接與混頻器組合在一起。但有些應(yīng)用中預(yù)放器使用自動增益控制。

濾波器可以接在中頻預(yù)放器后面，它起兩個作用。第一，通過減少噪聲帶寬來限制單脈沖檢波器的噪聲;第二，在很大程度上決定接收機的靈敏度和脈沖瞬態(tài)響應(yīng)。這些濾波器應(yīng)該完全相同，并且在相位上是匹配的。

單脈沖檢波器是接收機的核心。因此，它是最關(guān)鍵和最復(fù)雜的。它的工作原理可用單脈沖檢波器函數(shù)來描述，這個函數(shù)表明檢波器輸出電壓與中頻輸入信號的電壓和相位間的關(guān)系 。

1、精度；

2、靈敏度；

3、對稱性；

4、動態(tài)范圍；

5、中心頻率；

6、精度帶寬；

7、信息帶寬；

8、穩(wěn)定時間；

9、延時 。

單脈沖檢波器輸出是一個雙極性模擬脈沖,在其前后都有大幅度噪聲。為了從這一脈沖得出有用的信息,必須在其穩(wěn)定時,即在穩(wěn)定時間之后取樣 。

注意事項

對天線接收到的伴有噪聲、雜波和干擾的目標(biāo)回波信號進行預(yù)選、放大、濾波和解調(diào)處理的雷達設(shè)備。雷達接收機按不同組態(tài)，可分為單通道接收機、三通道接收機和多通道接收機。單通道接收機，常用于兩坐標(biāo)雷達；三通道接收機，常用于單脈沖跟蹤雷達、三坐標(biāo)雷達和相控陣?yán)走_，由和通道、俯仰差通道及方位差通道構(gòu)成；多通道接收機，用于采用數(shù)字波束形成技術(shù)的相控陣?yán)走_、頻率分集體制雷達和副瓣對消技術(shù)的雷達。按超外差原理，可分為非相參和相參兩種。單通道相參超外差式雷達接收機由射頻放大和變頻、中頻放大和濾波、檢波（解調(diào)）和視頻放大等部分組成。到達接收機輸入端的回波射頻信號先經(jīng)過抗燒毀保護器，由低噪聲放大器進行預(yù)選和放大。低噪聲放大器電路本身產(chǎn)生很低的熱噪聲，并預(yù)選出信號、過濾接收機輸入帶寬之外的噪聲和干擾?；祛l器借助于雷達頻率綜合器輸出的本地振蕩器信號將載波頻率變換成固定的中頻頻率，接收機視需要可以采用一次混頻或二次混頻技術(shù)。中頻放大器含帶通濾波器，對中頻信號進行放大并對信號進行匹配濾波，最大限度地濾除信號帶寬之外的噪聲和干擾。檢波（解調(diào)器）對中頻放大器輸出的信號解調(diào)出包含目標(biāo)信息的基帶信號。對于利用相位信息的相參雷達，接收機通道采用線性放大，解調(diào)器常采用正交相位檢波器（正交鑒相器）；對于只利用幅度信息的非相參雷達，可采用線性放大或?qū)?shù)放大，由包絡(luò)檢波器為信號檢測和顯示提供幅度信息。接收機的其他功能部件還有：為抑制強地物回波并保持電路的線性工作狀態(tài)，對通道的增益進行靈敏度時間控制電路；當(dāng)輸入信號變化時保持接收機輸出信號大小恒定的自動增益控制電路，為了電子對抗采取的抗干擾等輔助電路。早期的雷達有自動頻率控制電路，增益和相位的手動調(diào)整技術(shù)。為提高接收機的可靠性和可操作性，很多情況下接收機具有機內(nèi)自動測試、故障自動檢測與顯示等輔助設(shè)備，完成各種控制、自檢測試功能。接收機的主要性能指標(biāo)包括頻帶寬度、靈敏度、噪聲系數(shù)、動態(tài)范圍等。①工作頻帶寬度。指接收機的瞬時工作頻率范圍。它在數(shù)值上由接收機各電路組件的幅頻響應(yīng)曲線的乘積來決定。接收機具有適當(dāng)?shù)墓ぷ鲙?，可保障回波信號不失真地通過。雷達在一定工作頻帶內(nèi)多點跳頻工作，其混頻器前的電路帶寬應(yīng)與雷達工作頻帶相適應(yīng)。②靈敏度。指接收機接收微弱信號的能力。接收機靈敏度越高，雷達的作用距離越遠。通常用接收機可檢測的最小輸入信號功率表示。接收機輸出信噪比為1時的輸入信號功率稱為接收機極限靈敏度。靈敏度主要由接收機內(nèi)部熱噪聲決定。③噪聲系數(shù)。接收機輸入端源阻抗處于290K時，接收機輸入端的信號噪聲功率比與接收機輸出端信號噪聲功率比的比值，常以分貝表示。噪聲系數(shù)反映了接收機本身產(chǎn)生的噪聲功率對接收機輸出端噪聲總功率的貢獻大小。噪聲系數(shù)越低，接收機的靈敏度越高。④動態(tài)范圍。指接收機能夠正常工作所允許的輸入信號強度的變化范圍，常以分貝表示。在接收機內(nèi)部噪聲電平一定的條件下，信號太弱將被噪聲淹沒而不能檢出；信號太強會使接收機飽和失去放大功能。為保證需要的動態(tài)范圍，對強信號須采取一定的抗飽和防過載措施。此外，接收機恢復(fù)時間、抗干擾能力、平均故障間隔時間等也是衡量雷達接收機的性能指標(biāo)。對于多通道接收機還包括各通道之間的幅度、相位一致性和隔離度等。隨著雷達技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，雷達接收機將向著微電子化、數(shù)字化和模塊化方向發(fā)展。雷達接收機把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換點，逐步從早期的視頻放大和解調(diào)后的基帶部分提前到接收機中頻部分，甚至提前到接收機的射頻前端輸出。接收機的大部分功能將越來越多地運用數(shù)字信號處理技術(shù)完成，大大提高雷達接收機的性能、可靠性和靈活性。通道性能一致性好、體積小、重量輕、成本較低的數(shù)字接收機，將會推動現(xiàn)代雷達的數(shù)字波束形成、波束銳化、先進的時空二維濾波技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化多通道組態(tài)接收機將會得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)布者：中國軍事百科全書編審室