脉冲多普勒火控雷达系统接收通道噪声系数分析

李晓林，徐新庭

（江苏金陵机械制造总厂，南京 210000）

0 引言

接收通道噪声系数一直以来都是人们想方设法要清楚的障碍，无论其产生原因是什么，降低接收通道噪声系数是目前系统接收通道噪声系数分析中的重点研究方向，通过提高噪声系数增强雷达接收机性能。脉冲多普勒火控雷达系统是一种应用于接收通道噪声系数分析中发现运动目标，并测量其位置和相对速度的脉冲雷达。脉冲多普勒火控雷达系统的主要构成部分包括：射频滤波器、检波器、自动调频器、低噪声信号放大器、混频器、中频滤波器以及中频放大器等[1]。所谓脉冲多普勒火控雷达系统控制接收通道噪声系数迭代控制特性是指相对运动物体回波与雷达发射波之间存在着频移，频移的大小与相对速度成正比。考虑到接收通道噪声系数受地面杂波的严重干扰，采用一般脉冲雷达很难接收通道噪声系数。脉冲多普勒火控雷达系统很好地解决了这一难题，因此，本文针对脉冲多普勒火控雷达系统接收通道噪声系数进行分析。

1 脉冲多普勒火控雷达系统接收通道噪声系数分析

脉冲多普勒火控雷达系统接收机的核心设备是射频滤波器、检波器和放大器。其中射频滤波器主要负责输入接收通道噪声系数的滤波处理，避免杂散信号对噪声系数产生干扰。检波器则负责的是检测接收机所接收到的噪声系数的电磁波[2]。放大器的主要功能是将电磁波幅值小，将接收特征不明显的噪声系数进行放大。因此，在脉冲多普勒火控雷达系统中，本文首先确定接收通道噪声系数F，在此基础上分析接收通道噪声系数迭代控制特性。系统核心设备图如下：

图1 系统核心设备图

1.1 确定接收通道噪声系数F

不可否认，只要是有源设备内部都是会产生噪声的，一个载噪比为的信号通过有源设备后，载噪比会变坏成为。变坏的原因是输出信号中除了有被放大了的输入信号中的噪声以外，还要加上设备本身产生的噪声。输入载噪比和输出载噪比之比就是设备的噪声系数，本文用F来表示。考虑到放大器本身就带有噪声，输出端的噪声系数F和输入端噪声系数F必然是不一样的[3]。为此，通过确定接收通道噪声系数F来衡量放大器本身的噪声水平。则接收通道噪声系数F的计算公式，如公式（1）所示：

式中，NF指的是输入端信噪比；DB指的是输出端信噪比。

需要注意的一点是，接收通道噪声系数F并不是越大越好。接收通道噪声系数F的值越大，说明在传输过程中掺入的噪声也就越大，反应了脉冲多普勒火控雷达系统或者接收通道特性的不理想[4]。

当NF＜1时，通常放大器的噪声系数用噪声温度T来表示。那么，噪声系数与噪声温度的关系为：

通过公式（2）、（3）可知，T0的绝对温度直接影响噪声系数，因此，确定噪声温度可以确定接收通道噪声系数F。

1.2 噪声系数对脉冲多普勒火控雷达性能的影响

噪声和杂波是脉冲多普勒火控雷达监测中碰到的主要干扰，而噪声形成的干扰主要由噪声系数进行体现。因此分析噪声系数对脉冲多普勒火控雷达性能的影响，对确定脉冲多普勒火控雷达性能具有较大影响[5，6]。

将计算得到的噪声系数用于脉冲多普勒火控雷达性能分析，将脉冲多普勒火控雷达系统接收通道的采样时间间隔设计为一组参差周期序列，为了增强脉冲多普勒火控雷达性能，对应的噪声系数也要求是时变的，另残阳信号为则参差周期序列为：

式中，ΔT为最大公约周期。参差周期比值为：

式中，参差比也称之为参差码，最大值与最小值之比为最大参差比，用字母M表示：

M值越大说明发射周期的变化越大，而脉冲多普勒火控雷达的最大距离与发射周期由直接关系，所以当噪声系数最大值越大，M值越大，说明发射周期越大，发射距离越远，脉冲多普勒火控雷达性能越好。

2 提高噪声系数增强雷达接收机性能

在雷达接收机的设计中噪声系数极为重要，它是衡量雷达接收机本身噪声品质的重要参数，通过提高噪声系数，能够有效降低接收机与通信基站的发射功率，提高雷达接收回波信号的速度[7]。

雷达接收机中过高的噪声会降低信号接收质量，影响接收机性能。因此要在低噪声的状态下，提高雷达接收机的噪声系数，降低输出噪声功率，以避免接收机信号工作到非线性区域，实现信号的快速接收。噪声系数提高公式如下：

式中，χ表示雷达接收机噪声控制参数。通过以上步骤实现噪声系数的提高，从而增强雷达接收机性能。

3 结束语

随着脉冲多普勒火控雷达系统的逐步发展，接收通道噪声系数的分析显得越来越重要。脉冲多普勒火控雷达系统是针对接收通道噪声系数分析最实用和最可靠的方法。脉冲多普勒火控雷达系统接收通道噪声系数分析是控制接收通道噪声系数迭代特性的核心技术，为接收通道噪声系数分析提供学术意义。