二次雷達(dá)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)及幅相處理
摘要:為了準(zhǔn)確判定目標(biāo)偏離天線軸的方向和消除旁瓣應(yīng)答信息干擾,二次雷達(dá)接收系統(tǒng)采用了三路對數(shù)接收機(jī)單脈沖比幅體制,將帶有目標(biāo)信息的射頻信號變換成對數(shù)視頻送至應(yīng)答處理,通過對和、差通道脈沖信號鑒相器處理,判定目標(biāo)偏離天線軸的方向;運(yùn)用對和、控制通道脈沖幅度比較的方法,產(chǎn)生接收旁瓣抑制信號以消除應(yīng)答干擾。從實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品交竹后的使用情況來看,接收機(jī)設(shè)計(jì)合理,幅相處理效果滿足雷達(dá)整機(jī)的要求。
關(guān)鍵詞:二次雷達(dá);對數(shù)接收機(jī);鑒相器;脈沖比幅
0 引言
二次雷達(dá)也稱為航空交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng),通過地面站和目標(biāo)應(yīng)答器之間的詢問和應(yīng)答,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤,接收到的回波中包含了目標(biāo)的距離和方位信息、氣壓高度信息,還可以用于對軍用和民用目標(biāo)的識別。二次雷達(dá)采用問答方式工作,詢問與應(yīng)答射頻信號波長不同,消除了地物雜波、氣象雜波的干擾,因此應(yīng)答回波比一次雷達(dá)反射回波強(qiáng)得多。
二次雷達(dá)的接收系統(tǒng)采用對數(shù)比幅單脈沖體制。其中關(guān)鍵在于高精度、大動態(tài)的對數(shù)放大器,由于對數(shù)放大器為一種非線性放大器,其輸出幅度與輸入幅度的對數(shù)成正比。這樣,當(dāng)輸入信號在較大的范圍內(nèi)變化時,輸出信號只在較小的范圍內(nèi)變化,大大壓縮了接收機(jī)輸出信號的動態(tài)范圍,因而具有較好的抗飽和特性;它可以使雷達(dá)的接收機(jī)在強(qiáng)信號作用下不飽和,同時也減少了小目標(biāo)的丟失,能同時監(jiān)視多個強(qiáng)弱懸殊很大的目標(biāo)回波。
1 接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)
雷達(dá)的接收系統(tǒng)由三路對數(shù)接收機(jī)組成,采用單脈沖比幅體制。原理框圖如圖1所示。
接收系統(tǒng)將天線送來的∑,△,Ω三路射頻信號,分別在幅相特性一致三個通道中進(jìn)行限幅、低噪聲放大、時間靈敏度控制,濾除鏡像頻率及帶外各種雜散頻率的干擾信號,然后與本振混頻,下變頻為60 MHz中頻信號,中頻信號由前置中放放大、濾波,再經(jīng)對數(shù)放大成視頻信號,其中,∑,△視頻信號log∑和log△傳送給視頻處理機(jī)進(jìn)行A/D變換;∑,△對放輸出的中頻信號經(jīng)鑒相,送出相位符號碼和置信度碼以判定目標(biāo)偏離天線軸的方向;∑,Ω中頻信號經(jīng)脈沖比幅后,輸出接收旁瓣抑制脈沖信號。
接收機(jī)采用一次下變頻方式,前置限幅器防止接收機(jī)被大功率信號燒毀;通過RFSTC來控制接收通道的增益,擴(kuò)展接收機(jī)的動態(tài)范圍,可以根據(jù)二次雷達(dá)工作時周圍的電磁環(huán)境來裝訂STC曲線,對落入接收機(jī)帶內(nèi)的強(qiáng)干擾信號進(jìn)行衰減;射頻濾波器抑制鏡像頻率,防止鏡像雜散通過寄生通道落入中頻帶內(nèi),并且可以抑制帶外的干擾信號;整個接收機(jī)的頻帶寬度決定于60 MHz中頻帶通濾波器的帶寬。
2 切線靈敏度
切線靈敏度和通常所說的接收機(jī)靈敏度的概念既有相同又有區(qū)別,它們都是表征雷達(dá)正常工作時接收最小信號的能力,不同在于,切線靈敏度專指脈沖調(diào)制信號,是在接收機(jī)對數(shù)放大器輸出的視頻信號中,當(dāng)無信號時的噪聲頂部和有信號時的噪聲底部處于同一電平時(即噪聲相切)的信號功率。如圖2所示是進(jìn)行切線靈敏度測試時,示波器觀察到噪聲相切的狀態(tài)。測試切線靈敏度指標(biāo)時,關(guān)鍵在于判斷脈沖信號噪聲頂部與底部是否正好相切,這與觀察判斷等主觀因素有關(guān),也與接收機(jī)帶寬和測試周圍環(huán)境明亮有關(guān)。
切線靈敏度:Si(dBm)=-114(dBm)+F(dB)+So/No(dB)+△f/1 MHz(dB),其中,F(xiàn)為噪聲系數(shù);△f為中頻帶寬;So/No為接收機(jī)輸出端的信號噪聲功率。
對于單脈沖二次雷達(dá)接收機(jī),要求噪聲系數(shù)小于7 dB或So/No=2時靈敏度為-93 dBm,帶寬為10 MHz,根據(jù)上述公式可知Si(dBm)=-94 dBm,符合靈敏度指標(biāo)的要求。
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