機(jī)載監(jiān)視系統(tǒng)：2-3機(jī)載氣象雷達(dá) - 收發(fā)機(jī)

1、Airborne Weather Radar(WXR) Con4：Transmitter Receiver Antenna2Outlines for T/R發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo)發(fā)射機(jī)分類與組成固態(tài)發(fā)射機(jī)接收機(jī)技術(shù)參數(shù)接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路R/T mount and R/T3Outlines for receiver1 性能與技術(shù)參數(shù)質(zhì)量指標(biāo)，噪聲系數(shù)，靈敏度，匹配濾波2 電路結(jié)構(gòu)超外差式雷達(dá)接收機(jī)，接收機(jī)微波電路，AFC，中頻與檢波電路，AGC，STC3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路4Con4-Tansmitter-1 發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的任務(wù)：產(chǎn)生大功率的特定調(diào)制的電磁振蕩即射頻信號。主要質(zhì)量指

2、標(biāo)包括：1，工作頻率（波段）；2，輸出功率；3，總效率；4，信號形式（調(diào)制形式）；5，信號的穩(wěn)定度或頻率純度。5Con4-Tansmitter-1 發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo) 工作頻率（波段） 雷達(dá)的工作頻率或波段是按照雷達(dá)的用途確定的，還需要考慮環(huán)境參數(shù)（氣象條件、工藝水平等）需要，不同發(fā)射管可產(chǎn)生的頻率不同。1.頻率與器件有關(guān)：1000M 以下：微波三級管，微波四級管，晶體管。 1000M 以上：磁控管，行波管，速調(diào)管，晶體管。 2.頻率與功率有關(guān)：頻率越高，功率越低。 3.頻率與系統(tǒng)有關(guān)：頻率越高，天線尺寸越小，大氣衰減越大。 6 發(fā)射機(jī)的輸出功率直接影響雷達(dá)的威力和抗干擾能力。脈沖雷達(dá)發(fā)射機(jī)的輸出

3、功率又可分為峰值功率Pt和平均功率Pav。Pt是指脈沖期間射頻振蕩的平均功率。Pav是指脈沖重復(fù)周期內(nèi)輸出功率的平均值。如果發(fā)射波形是簡單的矩形脈沖列, 脈沖寬度為, 脈沖重復(fù)周期為Tr, 則有 輸出功率Con4-Tansmitter-1 發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo)7 總效率 發(fā)射機(jī)的總效率是指發(fā)射機(jī)的輸出功率Pav與它的輸入總功率之比。 因為發(fā)射機(jī)通常在整機(jī)中是最耗電和最需要冷卻的部分, 有高的總效率, 不僅可以省電, 而且對于減輕整機(jī)的體積重量也很有意義。Con4-Tansmitter-1 發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo)8 信號形式(調(diào)制形式) 典型的雷達(dá)信號和調(diào)制波形：（a）簡單脈沖矩形振幅調(diào)制信號；（b）脈沖壓縮

4、線性調(diào)頻信號；（c）脈沖壓縮相位編碼信號。Con4-Tansmitter-1 發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo)9 信號的穩(wěn)定度或頻譜純度 信號的穩(wěn)定度是指信號的各項參數(shù), 例如信號的振幅、頻率(或相位)、脈沖寬度及脈沖重復(fù)頻率等是否隨時間作不應(yīng)有的變化。Con4-Tansmitter-1 發(fā)射機(jī)質(zhì)量指標(biāo)10基本組成包括：電源：供能振蕩器（微波源）：提供射頻信號調(diào)制器：產(chǎn)生調(diào)制信號放大器：增大信號功率附屬設(shè)備：冷卻、防護(hù)設(shè)施Con4-Tansmitter-2 發(fā)射機(jī)分類與組成分兩大類：單級振蕩式發(fā)射機(jī)主振放大式發(fā)射機(jī)英文關(guān)鍵詞PRF(Pulse Recurrence Frequency)：脈沖重復(fù)頻率Timer：

5、定時器Modulator：調(diào)制器Oscillator：振蕩器11單級振蕩發(fā)射機(jī):大功率電磁振蕩產(chǎn)生與調(diào)制同時完成。Con4-Tansmitter-2 發(fā)射機(jī)分類與組成12單級振蕩式發(fā)射機(jī)各級波形 單級振蕩發(fā)射機(jī) Con4-Tansmitter-2 發(fā)射機(jī)分類與組成13Con4-Tansmitter-2 發(fā)射機(jī)分類與組成單級振蕩式發(fā)射機(jī):定時器提供以Tr為間隔的脈沖觸發(fā)信號。 脈沖調(diào)制器：在觸發(fā)脈沖信號激勵下產(chǎn)生脈寬為的大功率視頻脈沖信號。大功率射頻振蕩器：產(chǎn)生大功率射頻信號。 特點(diǎn)：簡單，廉價，高效，難以產(chǎn)生復(fù)雜調(diào)制，頻率穩(wěn)定性差。14Con4-Tansmitter-2 發(fā)射機(jī)分類與組成主控振

6、蕩器產(chǎn)生功率很低的射頻信號；低頻信號經(jīng)過若干次倍頻后升到微波頻段；射頻放大鏈放大射頻信號，提高信號的功率電平；各級功放受各自脈沖調(diào)制器控制，定時器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)。特點(diǎn)：調(diào)制準(zhǔn)確，能夠適應(yīng)多種復(fù)雜調(diào)制，系統(tǒng)復(fù)雜，昂貴，效率低。 15 主振放大式發(fā)射機(jī)采用多級射頻放大鏈, 它的設(shè)計質(zhì)量與射頻放大管的選擇關(guān)系密切。射頻放大鏈 射頻管類型： 磁控管（magnetron）、速調(diào)管（klystron）、行波管、返波管、回旋管、微波固態(tài)源（固態(tài)功率源）Con4-Tansmitter-2 發(fā)射機(jī)分類與組成16 微波固態(tài)源 功率合成、模塊化、集成 Con4-Tansmitter-3 固態(tài)發(fā)射機(jī)17固態(tài)發(fā)射機(jī)通常由幾十

7、個甚至幾千個固態(tài)發(fā)射模塊組成，并且已經(jīng)在機(jī)載雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)和其他雷達(dá)系統(tǒng)中逐步取代常規(guī)的微波電子管發(fā)射機(jī)。與微波電子管相比，固態(tài)發(fā)射機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 不需要陰極加熱、 壽命長。 具有很高的可靠性。 體積小、重量輕。 工作頻帶寬、效率高。 系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)用靈活。維護(hù)方便, 成本較低。 Con4-Tansmitter-3 固態(tài)發(fā)射機(jī)1819Con4-Tansmitter-3 固態(tài)發(fā)射機(jī)微波單片集成收發(fā)模塊(MMIC, Monolithic microwave integrated circuit) 微波單片集成電路采用了新的模塊化設(shè)計方法, 將固態(tài)收發(fā)模塊中的有源器件(線性放大器、低噪聲放大器、飽

8、和放大器或有源開關(guān)等)和無源器件(電阻、電容、電感、二極管和傳輸線等)制作在同一塊砷化鎵(GaAs)基片上, 從而大大提高了固態(tài)收發(fā)模塊的技術(shù)性能, 使成品的一致性好, 尺寸小, 重量輕。 Con4-Tansmitter-3 固態(tài)發(fā)射機(jī)20雷達(dá)接收機(jī)的基本任務(wù)：通過適當(dāng)?shù)臑V波將天線上接收到的的微弱高頻信號從伴隨的噪聲、干擾和雜波中選擇出來，并經(jīng)過放大和檢波，得到視頻信號。Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)21雷達(dá)信號有用信號（Signal，來自感興趣目標(biāo)的微弱回波）噪聲（Noise，主要來自系統(tǒng)內(nèi)部高頻部分）雜波（Clutter，地、海、氣象等）干擾（Jamming，主動、被動，多

9、目標(biāo)）Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)22 1. 靈敏度表示接收機(jī)接收微弱信號的能力。能接收的信號越微弱，則接收機(jī)的靈敏度越高, 因而雷達(dá)的作用距離就越遠(yuǎn)。Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)質(zhì)量指標(biāo) 2. 工作頻帶寬度表示接收機(jī)的瞬時工作頻率范圍。 3. 動態(tài)范圍表示接收機(jī)能夠正常工作所容許的輸入信號強(qiáng)度變化的范圍。 4. 中頻的選擇和濾波特性，中頻的選擇可從30MHz到4GHz之間，其濾波特性決定輸出信號的信噪比。23 5. 工作穩(wěn)定性是指當(dāng)環(huán)境條件和電源電壓發(fā)生變化時, 接收機(jī)的性能參數(shù)受到影響的程度, 希望影響越小越好。 6. 抗干擾能力包括抗有源干擾(主動干擾

10、，有施放者)和無源干擾（被動干擾，無施放者），保證雷達(dá)系統(tǒng)可以正常工作。 7. 微電子化和模塊化結(jié)構(gòu)采用MMIC、IMIC和ASIC，使雷達(dá)更小，更輕，更節(jié)能，成本更低。質(zhì)量指標(biāo)Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)24Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)接收機(jī)的噪聲接收機(jī)噪聲包括內(nèi)部噪聲和外部噪聲：內(nèi)部噪聲主要由接收機(jī)中的饋線、放電保護(hù)器、高頻放大器或混頻器產(chǎn)生。外部噪聲是由雷達(dá)天線進(jìn)入接收機(jī)的各種人為干擾、天電干擾，工業(yè)干擾、宇宙干擾和天線熱噪聲等。電阻熱噪聲：由于導(dǎo)體中自由電子的無規(guī)則熱運(yùn)動形成的噪聲。額定噪聲功率：信號源輸出的最大信號功率。天線噪聲：外部噪聲之一，包括

11、天線的熱噪聲和宇宙噪聲，用天線噪聲溫度表示。噪聲帶寬：不均勻的噪聲功率譜等效為在一定頻帶內(nèi)是均勻的功率譜，這個頻帶稱為“等效噪聲功率譜寬度”，簡稱噪聲帶寬。25噪聲功率, 用No表示:噪聲功率Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)電阻產(chǎn)生的起伏噪聲電壓均方值為:k：玻爾茲曼常數(shù)T：溫度Bn：測試設(shè)備帶寬26定義: 接收機(jī)輸入端信號噪聲比與輸出端信號噪聲比的比值。噪聲系數(shù)Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)27 噪聲系數(shù)F有明確的物理意義: 它表示由于接收機(jī)內(nèi)部噪聲的影響, 使接收機(jī)輸出端的信噪比相對其輸入端的信噪比變差的倍數(shù)。 噪聲系數(shù)的另一定義為: 實(shí)際接收機(jī)輸出的額定噪聲

12、功率No與“理想接收機(jī)”輸出的額定噪聲功率NiGa之比。 噪聲系數(shù)Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)28實(shí)際接收機(jī)的輸出額定噪聲功率No由兩部分組成：No=NiGa+N=kT0BnGa+N 從上式可更明顯地看出噪聲系數(shù)與接收機(jī)內(nèi)部噪聲的關(guān)系, 實(shí)際接收機(jī)總會有內(nèi)部噪聲(N0), 因此F1, 只有當(dāng)接收機(jī)是“理想接收機(jī)”時, 才會有F=1。 噪聲系數(shù)則Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)29 注意： 噪聲系數(shù)只適用于接收機(jī)的線性電路和準(zhǔn)線性電路。 為使噪聲系數(shù)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（17度）時產(chǎn)生的熱噪聲為標(biāo)準(zhǔn), 噪聲系數(shù)只由接

13、收機(jī)本身參數(shù)確定。 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)F是沒有單位的數(shù)值, 通常用分貝表示。 F=10 lg F(dB) Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)30級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)No=kT0BnG1G2F0 No由兩部分組成: 一部分是由第一級的噪聲在第二級輸出端呈現(xiàn)的額定噪聲功率No12, 第二部分是由第二級所產(chǎn)生的噪聲功率N2。Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)31No12=kT0BnF1G1G2N2=(F2-1)kT0BnG2 則 No=kT0BnG1G2F0=kT0BnG1G2F1+(F2-1)kT0BnG2 兩級級聯(lián)電路的總噪聲系數(shù) 級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)Con4-Receive

14、r-1 性能與技術(shù)參數(shù)32同理可證, n級電路級聯(lián)時接收機(jī)總噪聲系數(shù)為 Remark: 為了使接收機(jī)的總噪聲系數(shù)小, 要求各級的噪聲系數(shù)小、額定功率增益高。而各級內(nèi)部噪聲的影響并不相同, 級數(shù)越靠前, 對總噪聲系數(shù)的影響越大。所以總噪聲系數(shù)主要取決于最前面幾級, 這就是接收機(jī)要采用高增益低噪聲高放的主要原因。 Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)33接收機(jī)的靈敏度表示接收機(jī)接收微弱信號的能力。噪聲總是伴隨著微弱信號同時出現(xiàn), 要能檢測信號, 微弱信號的功率應(yīng)大于噪聲功率或者可以和噪聲功率相比。靈敏度用接收機(jī)輸入端的最小可檢測信號功率Si min來表示。在噪聲背景下檢

15、測目標(biāo), 接收機(jī)輸出端不僅要使信號放大到足夠的數(shù)值, 更重要的是使其輸出信噪比So/No達(dá)到所需的數(shù)值。通常雷達(dá)終端檢測信號的質(zhì)量取決于信噪比。 接收機(jī)靈敏度Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)34接收機(jī)噪聲系數(shù)F0為 輸入信號額定功率為 Ni=kT0Bn，則接收機(jī)靈敏度Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)35令So/No(So/No)min時對應(yīng)的接收機(jī)輸入信號功率為最小可檢測信號功率, 即接收機(jī)實(shí)際靈敏度為 通常,我們把(So/No)min稱為“識別系數(shù)”, 并用M表示, 所以靈敏度又可以寫成 Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)接收機(jī)靈敏度36 盡量降低接收

16、機(jī)的總噪聲系數(shù)F0, 所以通常采用高增益、低噪聲高放; 接收機(jī)中頻放大器采用匹配濾波器, 以便得到白噪聲背景下輸出最大信號噪聲比; 式中的識別系數(shù)M與所要求的檢測質(zhì)量、天線波瓣寬度、掃描速度、雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率及檢測方法等因素均有關(guān)系。在保證整機(jī)性能的前提下, 盡量減小M的數(shù)值。 接收機(jī)靈敏度Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)37M=1, 接收機(jī)的靈敏度稱為“臨界靈敏度”雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度以額定功率表示, 并常以相對1mW的分貝數(shù)計值, 即 一般超外差接收機(jī)的靈敏度為-90-110 dBmW。 Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)接收機(jī)靈敏度38接收機(jī)動態(tài)范圍動態(tài)范圍表示接

17、收機(jī)能夠正常工作所允許的輸入信號強(qiáng)度范圍。信號太弱，接收機(jī)不能檢測出來；信號太強(qiáng)，接收機(jī)會發(fā)生飽和過載。對于一般放大器，當(dāng)信號電平較小時，輸出電壓隨輸入電壓線性增大，放大器工作正常，但信號過強(qiáng)時，放大器發(fā)生飽和現(xiàn)象，失去正常的放大能力。輸出電壓不再增大，反而會減小，這種現(xiàn)象稱為放大器過載。Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)39Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)Pimin、Uimin為最小可檢測信號功率、電壓， Pimax、Uimax為不發(fā)生過載所允許接收機(jī)輸入的最大信號功率、電壓。40匹配濾波器是在白噪聲背景中檢測信號的最佳線性濾波器, 其輸出信噪比在某個時刻可以達(dá)到最

18、大。S為輸入信號頻譜，H為濾波器系統(tǒng)函數(shù)，k為增益常數(shù)，t0為延遲時間。H()=kS*()exp(-jt0) 匹配濾波h(t)=ks*(t0-t) 匹配濾波器條件：H()=S*() h(t)=s*(-t) 輸出最大信噪比：Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)41匹配濾波單個矩形中頻脈沖的匹配濾波器Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)42輸出的最大信噪比為 理想匹配濾波器的特性一般比較難于實(shí)現(xiàn), 需要考慮它的近似實(shí)現(xiàn), 即采用準(zhǔn)匹配濾波器。 單個矩形中頻脈沖的匹配濾波器匹配濾波Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)43準(zhǔn)匹配濾波器 準(zhǔn)匹配濾波器是指實(shí)際上容易實(shí)現(xiàn)的幾種

19、典型頻率特性，適當(dāng)選擇該頻率特性的通頻帶, 可獲得準(zhǔn)匹配條件下的“最大信噪比”。通常可以用矩形、高斯形或其它形狀的頻率特性來作近似。適當(dāng)選擇該頻率特性的通頻帶, 可獲得準(zhǔn)匹配條件下的“最大信噪比”。匹配濾波Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)44準(zhǔn)匹配濾波器匹配濾波失配損失Con4-Receiver-1 性能與技術(shù)參數(shù)W45Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu)超外差原理最早是由阿姆斯特朗于1918年提出的。這種方法是為了適應(yīng)遠(yuǎn)程通信對高頻率、弱信號接收的需要，在外差原理的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。本地振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅正弦信號，輸入信號是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號,通常

20、f1fc。這兩個信號在混頻器中變頻,輸出為差頻分量,稱為中頻信號,fi=f1-fc為中頻頻率。輸出的中頻信號除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號相同。因此，中頻信號保留了輸入信號的全部有用信息。 超外差原理超外差式雷達(dá)接收機(jī) 超外差原理的典型應(yīng)用是超外差接收機(jī)。從天線接收的信號經(jīng)高頻放大器放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號一起加入混頻器變頻，得到中頻信號，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。超外差雷達(dá)接收機(jī)包括： (1) 高頻部分, 又稱為接收機(jī)“前端”, 包括接收機(jī)保護(hù)器、低噪聲高頻放大器、混頻器和本機(jī)振蕩器; (2) 中頻放大器, 包括匹配濾波器; (3) 檢波器和視頻放大

21、器。 Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu)High-Frequency Amplifier, mixer, local oscillator, IntermediateFrequencyAmplifier, dector, video amplifier 47 圖中為現(xiàn)代氣象雷達(dá)收發(fā)組中接收部分的結(jié)構(gòu)圖，它是由超外差式接收電路和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路兩部分組成的。雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路大大提高了接收機(jī)的輸出信噪比。Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代機(jī)載氣象雷達(dá)采用全相參收發(fā)體制，實(shí)現(xiàn)對湍流和風(fēng)切變的多普勒檢測，接收機(jī)最小可檢測信號電平可達(dá)-125dB，因此盡管發(fā)射機(jī)功率降低到100W左右，

22、整機(jī)性能卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)接收機(jī)48圖5-15中為全相參型雷達(dá)收發(fā)組(WRT-701X)中接收電路的組成框圖，它的信號電路可以按信號的頻率劃分為高頻電路、中頻電路和視頻電路三部分。高頻電路將信號頻率由9333MHz降低為第一中頻，中頻信號的包絡(luò)特性與高頻回波信號相同。中頻電路在放大第一中頻信號后，再次通過變頻將信號頻率降低為第二中頻（13.888MHz）并進(jìn)行放大。第二中頻信號與第三本振信號在同步檢波器進(jìn)行檢波，產(chǎn)生兩路視頻信號進(jìn)行濾波處理。Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu)49自動頻率控制（AFC）系統(tǒng) 磁控管振蕩器所產(chǎn)生的射頻信號的頻率穩(wěn)定性較差，在雷達(dá)工作中會因溫度等因素的變化而發(fā)生明

23、顯的頻率漂移。此外，接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率也可能受電源、溫度變化的影響而有所變動。 為了保證接收機(jī)中頻放大器的正常工作，必須在接收機(jī)中設(shè)置性能完善的自頻調(diào)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)本機(jī)振蕩頻率，以在發(fā)射頻率f0或本機(jī)振蕩頻率fl漂移時保持兩者差頻f0 -fl(中頻)的穩(wěn)定。AFC能夠控制本機(jī)振蕩頻率自動地跟蹤發(fā)射頻率(即信號頻率)的變化，使中頻保持穩(wěn)定。Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu)50中頻與檢波電路 機(jī)載氣象雷達(dá)接收機(jī)的增益主要是由第二中頻放大器提供的。 中頻放大器的增益大小對雷達(dá)的作用距離有著直接的影響。 同時，第二中頻放大器的通帶寬度又直接影響著接收機(jī)的輸出信噪比和選擇性等項性能。Con4-Rec

24、eiver-2 電路結(jié)構(gòu)51自動增益控制（AGC）為了增大動態(tài)范圍，防止強(qiáng)信號引起過載，氣象雷達(dá)接收機(jī)中設(shè)置有完善的增益控制電路。常用的增益控制電路有人工增益控制、自動增益控制和靈敏度時間控制電路等。人工增益控制（MGC）是接收機(jī)中所應(yīng)用的最簡單的增益控制方式。調(diào)節(jié)增益控制電位計的旋鈕，即可按需要調(diào)節(jié)接收機(jī)的增益。自動增益控制(AGC)電路的作用，是使接收機(jī)對微弱的信號提供最高的增益，而在信號較強(qiáng)時自動地減小接收機(jī)的增益，防止接收機(jī)中頻放大器的后幾級飽和阻塞，從而增大接收機(jī)的動態(tài)范圍。Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu)52靈敏度時間控制（STC）靈敏度時間控制電路(STC)又稱近距離增益

25、控制電路或時間增益控制電路。它的作用是使一定距離范圍內(nèi)反射特性相同的目標(biāo)在接收機(jī)輸出端的輸出信號電平基本接近而與目標(biāo)的距離無關(guān)。右圖由STC波門觸發(fā)工作，波門期間電容C充電，波門結(jié)束，電容開始緩慢放電，從而產(chǎn)生指數(shù)波形的控制電壓，經(jīng)過時間t0，放電過程結(jié)束。時間0t0對應(yīng)的距離范圍一般為數(shù)十海里，這就是時間靈敏度的作用范圍。Con4-Receiver-2 電路結(jié)構(gòu)53概述 在現(xiàn)代氣象雷達(dá)接收機(jī)中，接收機(jī)輸出的視頻回波信號，輸往氣象數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路54在氣象雷達(dá)中應(yīng)用數(shù)字信號處理電路具有突出的優(yōu)點(diǎn)： 首先，可以高質(zhì)量地濾除噪聲，明顯地提高

26、接收機(jī)的輸出信噪比。其次，不易受環(huán)境溫度、濕度等因素變動的影響，可以明顯地提高電路的可靠性。此外，可靈活地改變電路的性能參數(shù)，改進(jìn)或者擴(kuò)展系統(tǒng)的性能，也易于實(shí)現(xiàn)雷達(dá)整機(jī)的大規(guī)模集成。數(shù)字濾波器的基本原理:在 WRT-701X中，信號數(shù)字處理的核心是對視頻信息進(jìn)行數(shù)字式濾波。所采用的電路為遞推濾波器。從原理上講，遞推濾波器相當(dāng)于一個數(shù)字式的低通濾波器，它的作用是從視頻信息中濾除噪聲，提高信噪比，從而提高接收機(jī)的檢測能力。Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路55 遞推式的濾波方法，是以上次( n-1 次)的濾波值為基礎(chǔ)，然后在本次取樣值到來時，將本次取樣值與上一次處理出的濾波值一起，再

27、處理出一個新的濾波值來。設(shè)遞推濾波器上一次所得到的濾波值為 Yn-1 ， 本次的輸入取樣值為Xn，則濾波器的實(shí)時輸出可由以下方程表示：Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路56距離濾波器距離濾波器的主要功用是在所選擇的距離間隔內(nèi)對接收機(jī)輸出的視頻信號進(jìn)行數(shù)字式距離濾波處理。距離濾波器還用以向發(fā)射機(jī)脈沖調(diào)制電路提供發(fā)射機(jī)觸發(fā)脈沖，并向方位濾波器提供時鐘信號。A/D轉(zhuǎn)換器在距離時鐘控制下，對同步檢波器輸出的模擬視頻信號進(jìn)行數(shù)字距離取樣，將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字視頻數(shù)據(jù)（256個距離單元）。Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路57方位濾波器方位濾波器由距離濾波器輸出的數(shù)字視

28、頻數(shù)據(jù)，在方位濾波器中經(jīng)過濾波、比較、補(bǔ)償校正后，形成三位數(shù)字視頻信息。方位濾波器對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)字濾波過程與距離濾波器相似，但多了信號編碼和增益控制等電路。方位濾波器對256個距離單元的視頻取樣信號進(jìn)行濾波。Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路58信號編碼電路信號編碼電路用以對方位濾波視頻進(jìn)行門限比較，并根據(jù)比較的結(jié)果形成并行的 3 位視頻信息。比較器的比較電平可編程設(shè)置，分別來自各自的門限存儲器，Z2電平相當(dāng)于最小可檢測信號電平。反射率信息為三位并行數(shù)據(jù)R0，R1，R2，可代表7個反射率等級，前5級對應(yīng)降雨，后兩級對應(yīng)湍流。Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路59 用以對回波信號進(jìn)行比較的門限電平分別儲存在三個門限可編程只讀存儲器中。門限電平是根據(jù)一定降雨率的回波信號電平建立的。Z2、 Z3、Z4、Z5門限電平所對應(yīng)的回波幅度門限及降雨率如下表所示。Con4-Receiver-3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理電路6061Con4-R/T mount and R/TPurpose o