相控陣?yán)走_(dá)接收技術(shù)

前言

　　雷達(dá)是重要的信息獲取裝備，是各種先進(jìn)作戰(zhàn)平臺(tái)和指揮控制系統(tǒng)的耳目，在國(guó)防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛并獲得了持續(xù)發(fā)展。相控陣?yán)走_(dá)具有快速改變天線波束指向和波束形狀、可用多部發(fā)射機(jī)在空間進(jìn)行功率合成、易于形成多個(gè)發(fā)射與接收波束、可使相控陣天線與雷達(dá)平臺(tái)共形等特點(diǎn)，在觀測(cè)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)多種雷達(dá)功能和多目標(biāo)跟蹤、推遠(yuǎn)雷達(dá)作用距離等方面都具有特別的優(yōu)勢(shì)，因此成為當(dāng)今雷達(dá)發(fā)展的主流?！　‰S著雷達(dá)觀測(cè)目標(biāo)種類的增多，要求雷達(dá)測(cè)量的目標(biāo)參數(shù)不斷增加并提高雷達(dá)電子對(duì)抗能力及目標(biāo)識(shí)別的能力，有源相控陣?yán)走_(dá)、寬帶相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)、多波段綜合一體化相控陣?yán)走_(dá)成了當(dāng)今相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展的重要方向。相控陣?yán)走_(dá)的工作頻段也在不斷擴(kuò)展，除了常用的微波波段外，向下已擴(kuò)展至短波波段，例如天波、地波超視距雷達(dá)；向上已擴(kuò)展至毫米波波段；現(xiàn)正開(kāi)始研究光波波段的相控陣?yán)走_(dá)?！　∠嗫仃?yán)走_(dá)及其技術(shù)的高度發(fā)展，受到國(guó)內(nèi)外各方面的高度重視。國(guó)內(nèi)從事雷達(dá)研究、生產(chǎn)、教學(xué)與使用的部門與有關(guān)人員對(duì)深入了解相控陣?yán)走_(dá)及其技術(shù)的興趣與需求持續(xù)提高。這是促使南京電子技術(shù)研究所組織撰寫《相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)叢書(shū)》的一個(gè)重要原因。

內(nèi)容概要

　　接收技術(shù)是相控陣?yán)走_(dá)最基本的技術(shù)之一?！断嗫仃?yán)走_(dá)接收技術(shù)》全面分析了相控陣?yán)走_(dá)通道接收技術(shù)、相參頻率合成技術(shù)、波形產(chǎn)生和激勵(lì)源技術(shù)，這三部分內(nèi)容涵蓋了完整的相控陣?yán)走_(dá)接收技術(shù)，具體有：相控陣?yán)走_(dá)對(duì)接收機(jī)性能的要求，接收機(jī)的構(gòu)成和主要功能；噪聲的特性、來(lái)源，噪聲系數(shù)及其測(cè)量方法和動(dòng)態(tài)范圍；多通道接收、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試和接收機(jī)監(jiān)控技術(shù)；現(xiàn)代雷達(dá)中開(kāi)始出現(xiàn)的數(shù)字接收技術(shù)；相位噪聲的特點(diǎn)，在時(shí)域和頻域表征它的參數(shù)和術(shù)語(yǔ)，對(duì)它的測(cè)量方法以及它對(duì)雷達(dá)性能的影響；基本的頻率合成技術(shù)，特別詳細(xì)地介紹了近年來(lái)出現(xiàn)的直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)；雷達(dá)發(fā)射波形和激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)；相控陣?yán)走_(dá)數(shù)字化接收技術(shù)的新進(jìn)展。讀者對(duì)象：從事相控陣?yán)走_(dá)研制、使用和維護(hù)的工程技術(shù)人員，以及大學(xué)相關(guān)專業(yè)的研究生和高年級(jí)學(xué)生。

書(shū)籍目錄

第1章 概論1.1 相控陣?yán)走_(dá)接收分系統(tǒng)的構(gòu)成1.2 相控陣?yán)走_(dá)對(duì)通道接收技術(shù)的要求1.3 相控陣?yán)走_(dá)對(duì)頻率合成技術(shù)的要求1.4 相控陣?yán)走_(dá)對(duì)激勵(lì)源技術(shù)及波形產(chǎn)生技術(shù)的要求參考文獻(xiàn)第2章 相控陣?yán)走_(dá)通道接收機(jī)的種類2.1 單脈沖接收機(jī)2.2 數(shù)字波束形成（DBF）接收機(jī)2.2.1 子陣式通道接收機(jī)2.2.2 DBF通道接收機(jī)參考文獻(xiàn)第3章 通道接收機(jī)的特性之一——噪聲特性及其測(cè)量技術(shù)3.1 雷達(dá)作用距離與接收機(jī)性能3.2 噪聲、干擾及噪聲的主要來(lái)源3.2.1 電阻熱噪聲3.2.2 復(fù)雜無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的噪聲3.2.3 半導(dǎo)體器件噪聲3.2.4 量化噪聲3.2.5 孔徑不確定性噪聲3.3 噪聲系數(shù)定義3.3.1 噪聲系數(shù)3.3.2 有效輸入噪聲溫度3.4 普遍情況下的網(wǎng)絡(luò)噪聲特性3.4.1 多頻網(wǎng)絡(luò)的噪聲特性3.4.2 級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲特性3.4.3 超外差雷達(dá)接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)分析3.5 接收機(jī)靈敏度3.6 相控陣?yán)走_(dá)接收陣面的有效噪聲溫度3.6.1 相控陣?yán)走_(dá)有源天饋線陣面的主要類型3.6.2 各類天線陣的有效噪聲溫度3.7 噪聲系數(shù)的測(cè)量3.7.1 噪聲源3.7.2 y因子法3.7.3 自動(dòng)測(cè)量法3.7.4 噪聲直接測(cè)量法3.8 內(nèi)部干擾——電磁兼容性設(shè)計(jì)3.8.1 濾波與帶寬的優(yōu)化3.8.2 中頻頻率的優(yōu)化參考文獻(xiàn)第4章 通道接收機(jī)的其他性能4.1 動(dòng)態(tài)范圍4.1.1 增益設(shè)計(jì)和增益分配4.1.2 接收機(jī)輸入端回波信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍4.1.3 接收機(jī)設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍4.1.4 接收機(jī)的增益控制4.1.5 接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍對(duì)MTl改善因子的影響4.2 多通道接收機(jī)4.2.1 多通道接收機(jī)的特性4.2.2 多通道接收機(jī)性能對(duì)相控陣?yán)走_(dá)性能的影響4.3 通道接收機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）技術(shù)4.3.1 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成4.3.2 單通道性能測(cè)試4.3.3 通道間幅相一致性測(cè)試4.4 相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)的監(jiān)控與BIT4.4.1 相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)監(jiān)控和BIT的必要性、內(nèi)容與方法4.4.2 一個(gè)例子參考文獻(xiàn)第5章 數(shù)字接收機(jī)及采樣定理5.1 數(shù)字接收機(jī)的意義5.1.1 雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)5.1.2 數(shù)字接收機(jī)對(duì)雷達(dá)通道接收機(jī)性能的影響5.2 低通采樣定理5.2.1 采樣5.2.2 量化5.3 中頻數(shù)字化5.3.1 帶通采樣定理5.3.2 帶通采樣的進(jìn)一步分析5.3.3 降低噪聲和雜散的方法參考文獻(xiàn)第6章 模數(shù)變換(ADC)技術(shù)6.1 ADC的類型及其特性6.1.1 閃爍型或全并行型6.1.2 流水線型6.1.3 逐次逼近型6.1.4 ∑一△型6.2 ADC主要性能分析6.2.1 轉(zhuǎn)換速率6.2.2 分辨力6.2.3 增益誤差6.2.4 量化噪聲6.2.5 輸出信噪比6.2.6 有效位6.2.7 非線性失真及無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍6.2.8 諧波失真6.2.9 輸入帶寬，小信號(hào)帶寬，全功率帶寬6.2.10 積分非線性誤差和微分非線性誤差6.2.11 漏碼6.2.12 直流偏移6.2.13 采集時(shí)間、孔徑時(shí)間、孔徑延遲時(shí)間和有效孔徑延遲時(shí)間6.2.14 孔徑不確定性噪聲6.2.15　噪聲功率比6.2.16 緩沖放大器6.2.17 數(shù)字接收機(jī)與系統(tǒng)噪聲系數(shù)6.2.18 ADC對(duì)雷達(dá)性能的影響參考文獻(xiàn)第7章 解調(diào)技術(shù)7.1 解調(diào)技術(shù)的主要性能指標(biāo)7.2 模擬信號(hào)的解調(diào)7.3 無(wú)混頻數(shù)字信號(hào)的解調(diào)7.3.1 數(shù)字正交檢相器的一般原理7.3.2 希爾伯特濾波法7.3.3 低通濾波法7.3.4 插值法7.3.5 數(shù)字乘積檢相(DPD)法7.4 采樣率轉(zhuǎn)換技術(shù)7.4.1 抽取7.4.2 內(nèi)插7.5 高效數(shù)字濾波器7.6 數(shù)字下變頻器7.6.1 實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻的方法7.6.2 ASIC方法7.6.3 FPGA方法參考文獻(xiàn)第8章 頻率合成器的各項(xiàng)性能、相位噪聲及其測(cè)量方法第9章 頻率源性能對(duì)雷達(dá)性能的影響第10章 頻率合成器的構(gòu)成第11章 發(fā)射波形和激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)第12章 數(shù)字化接收技術(shù)的新進(jìn)展符號(hào)表縮略語(yǔ)

章節(jié)摘錄

　　第2章　相控陣?yán)走_(dá)通道接收機(jī)的種類　　廣而言之，完整的相控陣?yán)走_(dá)接收分系統(tǒng)包含相控陣接收天線陣、接收饋電網(wǎng)絡(luò)及通道接收機(jī)，與一般雷達(dá)接收分系統(tǒng)相比，相控陣?yán)走_(dá)接收分系統(tǒng)的特點(diǎn)在于它是多通道接收系統(tǒng)，這些通道接收機(jī)有可能在接收天線陣中，也有可能在電子方艙或機(jī)房?jī)?nèi)，通道接收機(jī)有可能接于天線輻射單元作為分散式接收系統(tǒng)的一部分，也有可能接于子陣輸出端或功率合成網(wǎng)絡(luò)的輸出端。天線陣面的分散接收機(jī)情況在參考文獻(xiàn)和本叢書(shū)的其他分冊(cè)中有專門介紹?！　≡?0世紀(jì)初第一次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)無(wú)線電工程師阿姆斯特朗（Armstrong）在巴黎的美軍通信部隊(duì)實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了超外差結(jié)構(gòu)無(wú)線電接收機(jī)的雛形樣機(jī)以來(lái)，超外差體制得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)的體制，幾乎絕大部分是采用超外差式接收體制。相控陣?yán)走_(dá)接收分系統(tǒng)的具體構(gòu)成與用何種測(cè)角方法有關(guān)，對(duì)相控陣?yán)走_(dá)而言，由于要跟蹤多個(gè)目標(biāo)，數(shù)據(jù)率要求高。在對(duì)一個(gè)方向進(jìn)行搜索或跟蹤時(shí)，雷達(dá)波束在該方向的駐留時(shí)間很短，甚至只有幾個(gè)重復(fù)周期，因此通常采用單脈沖測(cè)角方法。相控陣?yán)走_(dá)采用數(shù)字波束形成技術(shù)時(shí)，和通道可以由數(shù)字波束形成多通道構(gòu)成。從接收機(jī)測(cè)角體制而言，采用單脈沖測(cè)角技術(shù)的雷達(dá)接收機(jī)有時(shí)又簡(jiǎn)稱為單脈沖接收機(jī)，采用數(shù)字波束形成技術(shù)的雷達(dá)接收機(jī)有時(shí)又簡(jiǎn)稱為數(shù)字波束形成（DBF）接收機(jī)?！　?.1　單脈沖接收機(jī)　　順序波瓣技術(shù)和圓錐掃描技術(shù)的測(cè)角原理都是建立在一串回波脈沖基礎(chǔ)上的，從理論上講最少需要四個(gè)回波脈沖才能提取出目標(biāo)偏差角信息。由于回波脈沖串的幅度調(diào)制中不僅含有偏差角信息，而且還有因目標(biāo)起伏和噪聲帶來(lái)的畸變，故增加了偏差角測(cè)量誤差，使雷達(dá)測(cè)角精度變壞。正由于這些缺點(diǎn)，才出現(xiàn)了單脈沖測(cè)角技術(shù)。早期的單脈沖測(cè)角原理就是在天線軸線的上下左右同時(shí)產(chǎn)生四個(gè)偏置的波瓣，這樣就可以在他們同時(shí)收到的“一個(gè)”回波脈沖中提取目標(biāo)偏差角信息。單脈沖技術(shù)使雷達(dá)的測(cè)角精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，通?？蛇_(dá)到0.1mrad～0.2mrad。　　單脈沖測(cè)角是由天饋線完成目標(biāo)在空中位置的定向，由接收機(jī)完成對(duì)回波信號(hào)的加工和角誤差信號(hào)的提取。

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