雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)-第2章-補(bǔ)充1

PAGE1-一、接收機(jī)中的變頻干擾雷達(dá)回波信號(hào)通過接收系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的各類變頻干擾，是影響接收系統(tǒng)性能的一個(gè)重要因素。因而在設(shè)計(jì)接收系統(tǒng)時(shí)，必須充分考慮這一因素的影響。下面我們由混頻單元中產(chǎn)生的變頻干擾出發(fā)，來分析各種變頻干擾的產(chǎn)生原因及其抑制方法。圖1變頻干擾的分類Fig.圖1變頻干擾的分類Fig.1Classificationoffrequency-changingdisturbances（本振噪聲干擾）組合頻率干擾組合頻率干擾又稱為混頻器干擾哨聲，是由于混頻器不滿足時(shí)變參量線性電路的條件而產(chǎn)生的。這時(shí)，信號(hào)本身的諧波不可忽略，其產(chǎn)生干擾的條件是(2-1)其中為本振信號(hào)頻率，為有用信號(hào)頻率，為中頻信號(hào)載頻，為落在中頻信號(hào)通帶內(nèi)的頻率值，通常，而且，因此式(2-1)可以改寫為(2-2)上式表明，當(dāng)信號(hào)頻率與中頻頻率滿足一定的關(guān)系時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干擾哨聲，若和取不同的整數(shù)值，則可能產(chǎn)生干擾哨聲的頻率就會(huì)有無限多個(gè)。但實(shí)際上，接收機(jī)的工作頻段總是有一定寬度，能夠進(jìn)入到接收機(jī)的信號(hào)頻率是有限制的。另外，組合頻率分量的振幅總是隨著的增加而迅速地減小，因而只有對(duì)應(yīng)于和值較小的信號(hào)才會(huì)產(chǎn)生明顯的干擾哨聲。由此可見，減少干擾哨聲的方法是合理地選擇中頻頻率，將產(chǎn)生強(qiáng)干擾哨聲的頻率移到接收機(jī)通帶以外，其次是限制信號(hào)的本振電壓不宜過大。寄生通道干擾如果混頻器前的高頻放大器存在非線性失真，則當(dāng)頻率為的干擾信號(hào)通過放大器時(shí)，產(chǎn)生了的各次諧波，它們與本振信號(hào)的各次諧波差拍，如滿足(2-3)則該干擾信號(hào)將通過接收機(jī)，稱這種干擾為寄生通道干擾（或稱組合副波道干擾）。引起寄生通道干擾的信號(hào)可能是雷達(dá)回波信號(hào)中固有的，也可能是在高頻放大電路中產(chǎn)生的。將式(2-3)改寫為(2-4)上式表明，寄生通道干擾頻率總是對(duì)稱地分布在與間隔為的兩側(cè)，圖2給出了時(shí)干擾頻率的分布情況。由圖可見，當(dāng)本振頻率一定時(shí)，混頻電路就能為頻率等于圖中所示任一數(shù)值的干擾信號(hào)提供寄生通道，將它變換到中頻。同組合頻率干擾一樣，只有對(duì)應(yīng)和值較小的信號(hào)才會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。在寄生通道干擾中，有兩種干擾信號(hào)我們要重點(diǎn)分析，一是，時(shí)，，稱為中頻干擾，另一種是時(shí)，，稱為鏡頻干擾。對(duì)于中頻干擾，混頻電路實(shí)際上是起到中頻放大電路的作用，因而它具有比有用信號(hào)更強(qiáng)的傳輸能力；對(duì)于鏡頻干擾，它具有與有用信號(hào)相同的變換能力。這兩種干擾信號(hào)一旦加到混頻器的輸入端，就無法將其削弱或抑制。減小中頻和鏡頻干擾的主要方法是提高混頻前各級(jí)電路的選擇性，同時(shí)合理地選擇中頻，使這兩種干擾信號(hào)落到接收機(jī)通帶外?！瓐D2寄生通道干擾頻率分布情況（……圖2寄生通道干擾頻率分布情況（q=1）Fig.2Distributionofparasiticalchanneldisturbance（q=1）交調(diào)干擾是由混頻器或接收系統(tǒng)中各級(jí)電路的非線性特性造成的。為了分析的方便，我們以高頻放大器為例來分析交調(diào)干擾。高頻放大器的傳輸特性可以用三階麥克勞林展開式表示為(2-5)若加到高頻放大器的回波信號(hào)中包含有用信號(hào)和一系列干擾信號(hào)（i=1，…n），即(2-6)將式(2-6)代入式(2-5)得(2-7)由式(2-7)可以看出:a)大量干擾信號(hào)可利用接收機(jī)的選擇性濾除；b)干擾信號(hào)之間相互作用產(chǎn)生的互相調(diào)制干擾，簡(jiǎn)稱為互調(diào)干擾，其大小與a2、a3大小有關(guān)，與信號(hào)無關(guān)；c)第三種是干擾信號(hào)調(diào)制了有用信號(hào)，從而改變了有用信號(hào)的頻譜成分，這部分我們稱為交叉調(diào)制。很明顯，它不能用后面的濾波器濾掉。假定除了有用信號(hào)的線性分量和交叉調(diào)制干擾以外的其它頻率成份都能被接收機(jī)濾波器濾除，則輸出信號(hào)(2-8)這里可以表示為(2-9)其中和分別為干擾信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信息，為干擾信號(hào)角頻率，為干擾信號(hào)振幅，將式(2-9)代入式(2-8)得(2-10)把上式中不能通過濾波器的項(xiàng)去掉，最終可得高頻放大器的輸出為(2-11)這是我們用三階麥克勞林展開式來描述高頻放大器的傳輸特性時(shí)得到的交調(diào)干擾結(jié)果，當(dāng)用更高階數(shù)的展開式來描述放大器的傳輸特性時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生其它的交調(diào)干擾，但由于展開式中的高次項(xiàng)系數(shù)非常小，因而完全可以忽略?？梢钥闯觯徽{(diào)干擾僅與干擾信號(hào)的幅度有關(guān)，而與其頻率無關(guān)，當(dāng)干擾信號(hào)是調(diào)幅信號(hào)時(shí)，其調(diào)制包絡(luò)將轉(zhuǎn)移到回波中頻信號(hào)的振幅中去，因而是一種危害性更大的干擾。減小交調(diào)干擾的方法是盡量提高接收系統(tǒng)的選擇性?；ハ嗾{(diào)制（互調(diào)）干擾互調(diào)干擾在上面對(duì)交調(diào)干擾的分析中已經(jīng)談到過，通常是回波信號(hào)在通過混頻器或存在非線性失真的模擬器件時(shí)，多個(gè)干擾信號(hào)之間相互作用引起的，但在有用信號(hào)幅度較大時(shí)，多個(gè)有用信號(hào)之間或者有用信號(hào)與干擾信號(hào)之間也會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾。本振噪聲干擾和倒易混頻干擾這兩種干擾都是由于本振信號(hào)頻譜純度不夠而引起的。激勵(lì)機(jī)在向接收系統(tǒng)提供的本振信號(hào)中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲，其頻譜按本振回路諧振特性曲線形狀分布。這樣，混頻器就可以把那些與本振信號(hào)相差一個(gè)中頻的噪聲頻譜分量變換為中頻通帶內(nèi)的噪聲，使混頻電路的輸出噪聲變大，信噪比降低。通常把這種干擾稱為本振噪聲干擾。同樣，如果有一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)行混頻電路，那些與干擾信號(hào)頻率相差一個(gè)中頻的本振噪聲頻譜分量也會(huì)被變換到中頻通帶內(nèi)，使混頻電路的噪聲輸出進(jìn)一步增大。這時(shí)，可將本振噪聲視為輸入信號(hào)，而將外來強(qiáng)干擾視為本振信號(hào)，恰好與原來的混頻關(guān)系顛倒，故稱為倒易混頻干擾。減小這兩種干擾的唯一方法是減小本振噪聲，這就需要提高振蕩器選頻回路的Q值，Q值越高，諧振曲線越尖銳，對(duì)噪聲的衰減越大。高頻段LC回路的Q值一般不超過300，為了實(shí)現(xiàn)高Q回路，通常采用石英晶體濾波器。上面談到的六種變頻干擾中，組合頻率干擾、寄生通道干擾、本振噪聲干擾和倒易混頻干擾是混頻電路所特有的，而交調(diào)干擾和互調(diào)干擾在接收系統(tǒng)具有非線性傳輸特性的各級(jí)電路中都有可能產(chǎn)生。二、接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍在雷達(dá)系統(tǒng)中，到達(dá)接收機(jī)的回波信號(hào)強(qiáng)度變化范圍很大，在接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮這一因素，以便對(duì)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和各級(jí)放大器的增益提出合理的要求。接收機(jī)的靈敏度接收機(jī)的靈敏度表示接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力。接收機(jī)所能接收到的信號(hào)越小，其靈敏度越高。(2-12)其中為接收機(jī)的噪聲系數(shù)，為波爾茲曼常數(shù)，，為絕對(duì)溫度(K)，為接收機(jī)的等效噪聲通頻帶，為接收機(jī)輸出端所允許的最小信噪比，信噪比小于此值，信號(hào)就不能很好地被識(shí)別，這一比值稱為識(shí)別系數(shù)。值的高低取決于接收機(jī)終端的性質(zhì)，為避開各種不同性質(zhì)的終端對(duì)分析的影響，通常將接收機(jī)檢波器輸出端所需要的信噪比，作為識(shí)別系數(shù)，以說明接收機(jī)本身的性能。當(dāng)=1時(shí)，測(cè)得的接收機(jī)靈敏度，稱為“臨界靈敏度”。由式(2-12)可以看出，接收機(jī)的噪聲系數(shù)越小，通頻帶越窄，環(huán)境溫度越低，其靈敏度越高。無虛假信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍為了達(dá)到最大探測(cè)距離和最佳檢測(cè)效果，要求雷達(dá)接收機(jī)能夠檢測(cè)接近于其噪聲電平的信號(hào)。另外，接收機(jī)還應(yīng)該能夠承受近距離大散射截面積目標(biāo)的回波信號(hào)，其前端必須能在沒有過大失真的情況下，真實(shí)地變換大信號(hào)。另外，它還必須經(jīng)受會(huì)引起接收機(jī)飽和的大功率輸入，直到達(dá)到永久性破壞那一點(diǎn)為止。接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍通常由下式給出(2-13)但是，在雷達(dá)系統(tǒng)中，無虛假信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）的概念更為實(shí)用。其定義如下：在接收機(jī)輸入端加兩個(gè)幅度相等的帶內(nèi)單頻信號(hào)，使其三階互調(diào)產(chǎn)物落到接收機(jī)通帶內(nèi)，加大信號(hào)幅度，當(dāng)互調(diào)產(chǎn)物恰好等于接收機(jī)分辨帶寬下的基底噪聲功率，此時(shí)認(rèn)為是產(chǎn)生虛假信號(hào)的臨界，記輸入信號(hào)功率為，則(2-1