相控陣雷達接收技術(shù)

前言

　　雷達是重要的信息獲取裝備，是各種先進作戰(zhàn)平臺和指揮控制系統(tǒng)的耳目，在國防建設、經(jīng)濟建設、科學研究中應用廣泛并獲得了持續(xù)發(fā)展。相控陣雷達具有快速改變天線波束指向和波束形狀、可用多部發(fā)射機在空間進行功率合成、易于形成多個發(fā)射與接收波束、可使相控陣天線與雷達平臺共形等特點，在觀測高速運動目標、實現(xiàn)多種雷達功能和多目標跟蹤、推遠雷達作用距離等方面都具有特別的優(yōu)勢，因此成為當今雷達發(fā)展的主流?！　‰S著雷達觀測目標種類的增多，要求雷達測量的目標參數(shù)不斷增加并提高雷達電子對抗能力及目標識別的能力，有源相控陣雷達、寬帶相控陣雷達、數(shù)字相控陣雷達、多波段綜合一體化相控陣雷達成了當今相控陣雷達發(fā)展的重要方向。相控陣雷達的工作頻段也在不斷擴展，除了常用的微波波段外，向下已擴展至短波波段，例如天波、地波超視距雷達；向上已擴展至毫米波波段；現(xiàn)正開始研究光波波段的相控陣雷達。　　相控陣雷達及其技術(shù)的高度發(fā)展，受到國內(nèi)外各方面的高度重視。國內(nèi)從事雷達研究、生產(chǎn)、教學與使用的部門與有關(guān)人員對深入了解相控陣雷達及其技術(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《相控陣雷達技術(shù)叢書》的一個重要原因。

內(nèi)容概要

　　接收技術(shù)是相控陣雷達最基本的技術(shù)之一。《相控陣雷達接收技術(shù)》全面分析了相控陣雷達通道接收技術(shù)、相參頻率合成技術(shù)、波形產(chǎn)生和激勵源技術(shù)，這三部分內(nèi)容涵蓋了完整的相控陣雷達接收技術(shù)，具體有：相控陣雷達對接收機性能的要求，接收機的構(gòu)成和主要功能；噪聲的特性、來源，噪聲系數(shù)及其測量方法和動態(tài)范圍；多通道接收、計算機輔助測試和接收機監(jiān)控技術(shù)；現(xiàn)代雷達中開始出現(xiàn)的數(shù)字接收技術(shù)；相位噪聲的特點，在時域和頻域表征它的參數(shù)和術(shù)語，對它的測量方法以及它對雷達性能的影響；基本的頻率合成技術(shù)，特別詳細地介紹了近年來出現(xiàn)的直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)；雷達發(fā)射波形和激勵信號產(chǎn)生技術(shù)；相控陣雷達數(shù)字化接收技術(shù)的新進展。讀者對象：從事相控陣雷達研制、使用和維護的工程技術(shù)人員，以及大學相關(guān)專業(yè)的研究生和高年級學生。

書籍目錄

第1章 概論1.1 相控陣雷達接收分系統(tǒng)的構(gòu)成1.2 相控陣雷達對通道接收技術(shù)的要求1.3 相控陣雷達對頻率合成技術(shù)的要求1.4 相控陣雷達對激勵源技術(shù)及波形產(chǎn)生技術(shù)的要求參考文獻第2章 相控陣雷達通道接收機的種類2.1 單脈沖接收機2.2 數(shù)字波束形成（DBF）接收機2.2.1 子陣式通道接收機2.2.2 DBF通道接收機參考文獻第3章 通道接收機的特性之一——噪聲特性及其測量技術(shù)3.1 雷達作用距離與接收機性能3.2 噪聲、干擾及噪聲的主要來源3.2.1 電阻熱噪聲3.2.2 復雜無源網(wǎng)絡的噪聲3.2.3 半導體器件噪聲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)絡噪聲特性3.4.1 多頻網(wǎng)絡的噪聲特性3.4.2 級聯(lián)網(wǎng)絡的噪聲特性3.4.3 超外差雷達接收機網(wǎng)絡級聯(lián)分析3.5 接收機靈敏度3.6 相控陣雷達接收陣面的有效噪聲溫度3.6.1 相控陣雷達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)的測量3.7.1 噪聲源3.7.2 y因子法3.7.3 自動測量法3.7.4 噪聲直接測量法3.8 內(nèi)部干擾——電磁兼容性設計3.8.1 濾波與帶寬的優(yōu)化3.8.2 中頻頻率的優(yōu)化參考文獻第4章 通道接收機的其他性能4.1 動態(tài)范圍4.1.1 增益設計和增益分配4.1.2 接收機輸入端回波信號的動態(tài)范圍4.1.3 接收機設備的動態(tài)范圍4.1.4 接收機的增益控制4.1.5 接收機動態(tài)范圍對MTl改善因子的影響4.2 多通道接收機4.2.1 多通道接收機的特性4.2.2 多通道接收機性能對相控陣雷達性能的影響4.3 通道接收機的計算機輔助測試（CAT）技術(shù)4.3.1 計算機自動測試基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成4.3.2 單通道性能測試4.3.3 通道間幅相一致性測試4.4 相控陣雷達接收機的監(jiān)控與BIT4.4.1 相控陣雷達接收機監(jiān)控和BIT的必要性、內(nèi)容與方法4.4.2 一個例子參考文獻第5章 數(shù)字接收機及采樣定理5.1 數(shù)字接收機的意義5.1.1 雷達數(shù)字接收機的關(guān)鍵技術(shù)5.1.2 數(shù)字接收機對雷達通道接收機性能的影響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 帶通采樣的進一步分析5.3.3 降低噪聲和雜散的方法參考文獻第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 非線性失真及無雜散動態(tài)范圍6.2.8 諧波失真6.2.9 輸入帶寬，小信號帶寬，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 采集時間、孔徑時間、孔徑延遲時間和有效孔徑延遲時間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)字接收機與系統(tǒng)噪聲系數(shù)6.2.18 ADC對雷達性能的影響參考文獻第7章 解調(diào)技術(shù)7.1 解調(diào)技術(shù)的主要性能指標7.2 模擬信號的解調(diào)7.3 無混頻數(shù)字信號的解調(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方法參考文獻第8章 頻率合成器的各項性能、相位噪聲及其測量方法第9章 頻率源性能對雷達性能的影響第10章 頻率合成器的構(gòu)成第11章 發(fā)射波形和激勵信號產(chǎn)生技術(shù)第12章 數(shù)字化接收技術(shù)的新進展符號表縮略語

章節(jié)摘錄

　　第2章　相控陣雷達通道接收機的種類　　廣而言之，完整的相控陣雷達接收分系統(tǒng)包含相控陣接收天線陣、接收饋電網(wǎng)絡及通道接收機，與一般雷達接收分系統(tǒng)相比，相控陣雷達接收分系統(tǒng)的特點在于它是多通道接收系統(tǒng)，這些通道接收機有可能在接收天線陣中，也有可能在電子方艙或機房內(nèi)，通道接收機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)絡的輸出端。天線陣面的分散接收機情況在參考文獻和本叢書的其他分冊中有專門介紹。　　在20世紀初第一次世界大戰(zhàn)期間，美國無線電工程師阿姆斯特朗（Armstrong）在巴黎的美軍通信部隊實驗室發(fā)明了超外差結(jié)構(gòu)無線電接收機的雛形樣機以來，超外差體制得到越來越廣泛的應用，特別是相控陣雷達接收機的體制，幾乎絕大部分是采用超外差式接收體制。相控陣雷達接收分系統(tǒng)的具體構(gòu)成與用何種測角方法有關(guān)，對相控陣雷達而言，由于要跟蹤多個目標，數(shù)據(jù)率要求高。在對一個方向進行搜索或跟蹤時，雷達波束在該方向的駐留時間很短，甚至只有幾個重復周期，因此通常采用單脈沖測角方法。相控陣雷達采用數(shù)字波束形成技術(shù)時，和通道可以由數(shù)字波束形成多通道構(gòu)成。從接收機測角體制而言，采用單脈沖測角技術(shù)的雷達接收機有時又簡稱為單脈沖接收機，采用數(shù)字波束形成技術(shù)的雷達接收機有時又簡稱為數(shù)字波束形成（DBF）接收機?！　?.1　單脈沖接收機　　順序波瓣技術(shù)和圓錐掃描技術(shù)的測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回波脈沖才能提取出目標偏差角信息。由于回波脈沖串的幅度調(diào)制中不僅含有偏差角信息，而且還有因目標起伏和噪聲帶來的畸變，故增加了偏差角測量誤差，使雷達測角精度變壞。正由于這些缺點，才出現(xiàn)了單脈沖測角技術(shù)。早期的單脈沖測角原理就是在天線軸線的上下左右同時產(chǎn)生四個偏置的波瓣，這樣就可以在他們同時收到的“一個”回波脈沖中提取目標偏差角信息。單脈沖技術(shù)使雷達的測角精度提高了一個數(shù)量級，通?？蛇_到0.1mrad～0.2mrad?！　蚊}沖測角是由天饋線完成目標在空中位置的定向，由接收機完成對回波信號的加工和角誤差信號的提取。

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