雷達對抗技術-第2章-補充1

PAGE1-一、接收機中的變頻干擾雷達回波信號通過接收系統(tǒng)時所產(chǎn)生的各類變頻干擾，是影響接收系統(tǒng)性能的一個重要因素。因而在設計接收系統(tǒng)時，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變參量線性電路的條件而產(chǎn)生的。這時，信號本身的諧波不可忽略，其產(chǎn)生干擾的條件是(2-1)其中為本振信號頻率，為有用信號頻率，為中頻信號載頻，為落在中頻信號通帶內(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，當信號頻率與中頻頻率滿足一定的關系時，就會產(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有無限多個。但實際上，接收機的工作頻段總是有一定寬度，能夠進入到接收機的信號頻率是有限制的。另外，組合頻率分量的振幅總是隨著的增加而迅速地減小，因而只有對應于和值較小的信號才會產(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)生強干擾哨聲的頻率移到接收機通帶以外，其次是限制信號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，則當頻率為的干擾信號通過放大器時，產(chǎn)生了的各次諧波，它們與本振信號的各次諧波差拍，如滿足(2-3)則該干擾信號將通過接收機，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可能是雷達回波信號中固有的，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稱地分布在與間隔為的兩側，圖2給出了時干擾頻率的分布情況。由圖可見，當本振頻率一定時，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，只有對應和值較小的信號才會產(chǎn)生較強的干擾。在寄生通道干擾中，有兩種干擾信號我們要重點分析，一是，時，，稱為中頻干擾，另一種是時，，稱為鏡頻干擾。對于中頻干擾，混頻電路實際上是起到中頻放大電路的作用，因而它具有比有用信號更強的傳輸能力；對于鏡頻干擾，它具有與有用信號相同的變換能力。這兩種干擾信號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電路的選擇性，同時合理地選擇中頻，使這兩種干擾信號落到接收機通帶外。……圖2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）交調干擾是由混頻器或接收系統(tǒng)中各級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中包含有用信號和一系列干擾信號（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)大量干擾信號可利用接收機的選擇性濾除；b)干擾信號之間相互作用產(chǎn)生的互相調制干擾，簡稱為互調干擾，其大小與a2、a3大小有關，與信號無關；c)第三種是干擾信號調制了有用信號，從而改變了有用信號的頻譜成分，這部分我們稱為交叉調制。很明顯，它不能用后面的濾波器濾掉。假定除了有用信號的線性分量和交叉調制干擾以外的其它頻率成份都能被接收機濾波器濾除，則輸出信號(2-8)這里可以表示為(2-9)其中和分別為干擾信號的幅度和相位調制信息，為干擾信號角頻率，為干擾信號振幅，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得到的交調干擾結果，當用更高階數(shù)的展開式來描述放大器的傳輸特性時，還會產(chǎn)生其它的交調干擾，但由于展開式中的高次項系數(shù)非常小，因而完全可以忽略?？梢钥闯觯徽{干擾僅與干擾信號的幅度有關，而與其頻率無關，當干擾信號是調幅信號時，其調制包絡將轉移到回波中頻信號的振幅中去，因而是一種危害性更大的干擾。減小交調干擾的方法是盡量提高接收系統(tǒng)的選擇性。互相調制（互調）干擾互調干擾在上面對交調干擾的分析中已經(jīng)談到過，通常是回波信號在通過混頻器或存在非線性失真的模擬器件時，多個干擾信號之間相互作用引起的，但在有用信號幅度較大時，多個有用信號之間或者有用信號與干擾信號之間也會產(chǎn)生互調干擾。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頻譜純度不夠而引起的。激勵機在向接收系統(tǒng)提供的本振信號中，不可避免地會產(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相差一個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，如果有一個強干擾信號進行混頻電路，那些與干擾信號頻率相差一個中頻的本振噪聲頻譜分量也會被變換到中頻通帶內(nèi)，使混頻電路的噪聲輸出進一步增大。這時，可將本振噪聲視為輸入信號，而將外來強干擾視為本振信號，恰好與原來的混頻關系顛倒，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，而交調干擾和互調干擾在接收系統(tǒng)具有非線性傳輸特性的各級電路中都有可能產(chǎn)生。二、接收機的動態(tài)范圍在雷達系統(tǒng)中，到達接收機的回波信號強度變化范圍很大，在接收系統(tǒng)的設計過程中，必須考慮這一因素，以便對接收機的動態(tài)范圍和各級放大器的增益提出合理的要求。接收機的靈敏度接收機的靈敏度表示接收機接收微弱信號的能力。接收機所能接收到的信號越小，其靈敏度越高。(2-12)其中為接收機的噪聲系數(shù)，為波爾茲曼常數(shù)，，為絕對溫度(K)，為接收機的等效噪聲通頻帶，為接收機輸出端所允許的最小信噪比，信噪比小于此值，信號就不能很好地被識別，這一比值稱為識別系數(shù)。值的高低取決于接收機終端的性質，為避開各種不同性質的終端對分析的影響，通常將接收機檢波器輸出端所需要的信噪比，作為識別系數(shù)，以說明接收機本身的性能。當=1時，測得的接收機靈敏度，稱為“臨界靈敏度”。由式(2-12)可以看出，接收機的噪聲系數(shù)越小，通頻帶越窄，環(huán)境溫度越低，其靈敏度越高。無虛假信號動態(tài)范圍為了達到最大探測距離和最佳檢測效果，要求雷達接收機能夠檢測接近于其噪聲電平的信號。另外，接收機還應該能夠承受近距離大散射截面積目標的回波信號，其前端必須能在沒有過大失真的情況下，真實地變換大信號。另外，它還必須經(jīng)受會引起接收機飽和的大功率輸入，直到達到永久性破壞那一點為止。接收機的動態(tài)范圍通常由下式給出(2-13)但是，在雷達系統(tǒng)中，無虛假信號動態(tài)范圍（SFDR）的概念更為實用。其定義如下：在接收機輸入端加兩個幅度相等的帶內(nèi)單頻信號，使其三階互調產(chǎn)物落到接收機通帶內(nèi)，加大信號幅度，當互調產(chǎn)物恰好等于接收機分辨帶寬下的基底噪聲功率，此時認為是產(chǎn)生虛假信號的臨界，記輸入信號功率為，則(2-1