單脈沖接收機(jī)組成

單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)是一種定向系統(tǒng)，它有一臺(tái)專用接收機(jī)，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(duì)準(zhǔn)輻射性或反射性目標(biāo)。單脈沖接收機(jī)向雷達(dá)接收機(jī)設(shè)計(jì)入員提出了一項(xiàng)重要而又艱巨的挑戰(zhàn)性任務(wù)。在單脈沖接收機(jī)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(gè)基座上，即使兩個(gè)天線輻射圖分別對(duì)中心線偏移一個(gè)相等的角度。這個(gè)角度通常等于天線半波東寬度。波動(dòng)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(hào)就比另一側(cè)的天線所接收到的強(qiáng)。這兩個(gè)信號(hào)同時(shí)饋入接收機(jī)后，接收機(jī)的輸出就是相對(duì)信號(hào)電平的單調(diào)函數(shù)，當(dāng)信號(hào)相等時(shí)輸出為零，其極性則由較強(qiáng)的那一個(gè)信號(hào)決定。接收機(jī)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(jī)基本設(shè)計(jì)上的疑難問題中，有一些是精度、動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度問題。接收機(jī)可以分為兩部分:前端和中頻處理器 。

圖1到圖3給出了有代表性的3種單脈沖接收機(jī)的原理框圖。

在圖1和圖2中，El和E2為兩個(gè)指向不同、處于同一位置的定位天線接收到的信號(hào)，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(gè)指向相同、有一定距離的定向天線收到的信號(hào)，幅度相等,“目標(biāo)”角度信息包含在El，E2之間的相位差中。對(duì)于單脈沖接收機(jī)，盡管其形式不同，要求各異，但都有如下的共向點(diǎn)：可進(jìn)行多路接收；對(duì)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(dá)和跟蹤制導(dǎo)雷達(dá) 。

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

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(hào)。所需的主要視頻信號(hào)是單脈沖檢波器輸出與檢測到的E信號(hào)輸出。檢測到的數(shù)據(jù)輸出在檢出有無供定時(shí)用的信號(hào)時(shí)是必需的。當(dāng)然單脈沖接收機(jī)的主要任務(wù)是得到單脈沖檢波器輸出。這個(gè)輸出通過視頻處理裝置來驅(qū)動(dòng)天線服務(wù)系統(tǒng)。

來自射頻混頻器的中頻信號(hào)首先進(jìn)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(dòng)增益控制。

濾波器可以接在中頻預(yù)放器后面，它起兩個(gè)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(jī)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(jī)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(gè)函數(shù)表明檢波器輸出電壓與中頻輸入信號(hào)的電壓和相位間的關(guān)系 。

1、精度；

2、靈敏度；

3、對(duì)稱性；

4、動(dòng)態(tài)范圍；

5、中心頻率；

6、精度帶寬；

7、信息帶寬；

8、穩(wěn)定時(shí)間；

9、延時(shí) 。

單脈沖檢波器輸出是一個(gè)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(shí),即在穩(wěn)定時(shí)間之后取樣 。

注意事項(xiàng)

對(duì)天線接收到的伴有噪聲、雜波和干擾的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)選、放大、濾波和解調(diào)處理的雷達(dá)設(shè)備。雷達(dá)接收機(jī)按不同組態(tài)，可分為單通道接收機(jī)、三通道接收機(jī)和多通道接收機(jī)。單通道接收機(jī)，常用于兩坐標(biāo)雷達(dá)；三通道接收機(jī)，常用于單脈沖跟蹤雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)，由和通道、俯仰差通道及方位差通道構(gòu)成；多通道接收機(jī)，用于采用數(shù)字波束形成技術(shù)的相控陣?yán)走_(dá)、頻率分集體制雷達(dá)和副瓣對(duì)消技術(shù)的雷達(dá)。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(dá)接收機(jī)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(dá)接收機(jī)輸入端的回波射頻信號(hào)先經(jīng)過抗燒毀保護(hù)器，由低噪聲放大器進(jìn)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(hào)、過濾接收機(jī)輸入帶寬之外的噪聲和干擾?；祛l器借助于雷達(dá)頻率綜合器輸出的本地振蕩器信號(hào)將載波頻率變換成固定的中頻頻率，接收機(jī)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(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大并對(duì)信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，最大限度地濾除信號(hào)帶寬之外的噪聲和干擾。檢波（解調(diào)器）對(duì)中頻放大器輸出的信號(hào)解調(diào)出包含目標(biāo)信息的基帶信號(hào)。對(duì)于利用相位信息的相參雷達(dá)，接收機(jī)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(duì)于只利用幅度信息的非相參雷達(dá)，可采用線性放大或?qū)?shù)放大，由包絡(luò)檢波器為信號(hào)檢測和顯示提供幅度信息。接收機(jī)的其他功能部件還有：為抑制強(qiáng)地物回波并保持電路的線性工作狀態(tài)，對(duì)通道的增益進(jìn)行靈敏度時(shí)間控制電路；當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)保持接收機(jī)輸出信號(hào)大小恒定的自動(dòng)增益控制電路，為了電子對(duì)抗采取的抗干擾等輔助電路。早期的雷達(dá)有自動(dòng)頻率控制電路，增益和相位的手動(dòng)調(diào)整技術(shù)。為提高接收機(jī)的可靠性和可操作性，很多情況下接收機(jī)具有機(jī)內(nèi)自動(dòng)測試、故障自動(dòng)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(jī)的主要性能指標(biāo)包括頻帶寬度、靈敏度、噪聲系數(shù)、動(dòng)態(tài)范圍等。①工作頻帶寬度。指接收機(jī)的瞬時(shí)工作頻率范圍。它在數(shù)值上由接收機(jī)各電路組件的幅頻響應(yīng)曲線的乘積來決定。接收機(jī)具有適當(dāng)?shù)墓ぷ鲙挘杀Ｕ匣夭ㄐ盘?hào)不失真地通過。雷達(dá)在一定工作頻帶內(nèi)多點(diǎn)跳頻工作，其混頻器前的電路帶寬應(yīng)與雷達(dá)工作頻帶相適應(yīng)。②靈敏度。指接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力。接收機(jī)靈敏度越高，雷達(dá)的作用距離越遠(yuǎn)。通常用接收機(jī)可檢測的最小輸入信號(hào)功率表示。接收機(jī)輸出信噪比為1時(shí)的輸入信號(hào)功率稱為接收機(jī)極限靈敏度。靈敏度主要由接收機(jī)內(nèi)部熱噪聲決定。③噪聲系數(shù)。接收機(jī)輸入端源阻抗處于290K時(shí)，接收機(jī)輸入端的信號(hào)噪聲功率比與接收機(jī)輸出端信號(hào)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(jī)本身產(chǎn)生的噪聲功率對(duì)接收機(jī)輸出端噪聲總功率的貢獻(xiàn)大小。噪聲系數(shù)越低，接收機(jī)的靈敏度越高。④動(dòng)態(tài)范圍。指接收機(jī)能夠正常工作所允許的輸入信號(hào)強(qiáng)度的變化范圍，常以分貝表示。在接收機(jī)內(nèi)部噪聲電平一定的條件下，信號(hào)太弱將被噪聲淹沒而不能檢出；信號(hào)太強(qiáng)會(huì)使接收機(jī)飽和失去放大功能。為保證需要的動(dòng)態(tài)范圍，對(duì)強(qiáng)信號(hào)須采取一定的抗飽和防過載措施。此外，接收機(jī)恢復(fù)時(shí)間、抗干擾能力、平均故障間隔時(shí)間等也是衡量雷達(dá)接收機(jī)的性能指標(biāo)。對(duì)于多通道接收機(jī)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(dá)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)接收機(jī)將向著微電子化、數(shù)字化和模塊化方向發(fā)展。雷達(dá)接收機(jī)把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)，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(jī)中頻部分，甚至提前到接收機(jī)的射頻前端輸出。接收機(jī)的大部分功能將越來越多地運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)完成，大大提高雷達(dá)接收機(jī)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(jī)，將會(huì)推動(dòng)現(xiàn)代雷達(dá)的數(shù)字波束形成、波束銳化、先進(jìn)的時(shí)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(jī)將會(huì)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