二次雷達(dá)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)及幅相處理

摘要：為了準(zhǔn)確判定目標(biāo)偏離天線軸的方向和消除旁瓣應(yīng)答信息干擾，二次雷達(dá)接收系統(tǒng)采用了三路對(duì)數(shù)接收機(jī)單脈沖比幅體制，將帶有目標(biāo)信息的射頻信號(hào)變換成對(duì)數(shù)視頻送至應(yīng)答處理，通過對(duì)和、差通道脈沖信號(hào)鑒相器處理，判定目標(biāo)偏離天線軸的方向；運(yùn)用對(duì)和、控制通道脈沖幅度比較的方法，產(chǎn)生接收旁瓣抑制信號(hào)以消除應(yīng)答干擾。從實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品交竹后的使用情況來看，接收機(jī)設(shè)計(jì)合理，幅相處理效果滿足雷達(dá)整機(jī)的要求。
關(guān)鍵詞：二次雷達(dá)；對(duì)數(shù)接收機(jī)；鑒相器；脈沖比幅

0 引言
二次雷達(dá)也稱為航空交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)，通過地面站和目標(biāo)應(yīng)答器之間的詢問和應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，接收到的回波中包含了目標(biāo)的距離和方位信息、氣壓高度信息，還可以用于對(duì)軍用和民用目標(biāo)的識(shí)別。二次雷達(dá)采用問答方式工作，詢問與應(yīng)答射頻信號(hào)波長(zhǎng)不同，消除了地物雜波、氣象雜波的干擾，因此應(yīng)答回波比一次雷達(dá)反射回波強(qiáng)得多。
二次雷達(dá)的接收系統(tǒng)采用對(duì)數(shù)比幅單脈沖體制。其中關(guān)鍵在于高精度、大動(dòng)態(tài)的對(duì)數(shù)放大器，由于對(duì)數(shù)放大器為一種非線性放大器，其輸出幅度與輸入幅度的對(duì)數(shù)成正比。這樣，當(dāng)輸入信號(hào)在較大的范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出信號(hào)只在較小的范圍內(nèi)變化，大大壓縮了接收機(jī)輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，因而具有較好的抗飽和特性；它可以使雷達(dá)的接收機(jī)在強(qiáng)信號(hào)作用下不飽和，同時(shí)也減少了小目標(biāo)的丟失，能同時(shí)監(jiān)視多個(gè)強(qiáng)弱懸殊很大的目標(biāo)回波。

1 接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)
雷達(dá)的接收系統(tǒng)由三路對(duì)數(shù)接收機(jī)組成，采用單脈沖比幅體制。原理框圖如圖1所示。

接收系統(tǒng)將天線送來的∑，△，Ω三路射頻信號(hào)，分別在幅相特性一致三個(gè)通道中進(jìn)行限幅、低噪聲放大、時(shí)間靈敏度控制，濾除鏡像頻率及帶外各種雜散頻率的干擾信號(hào)，然后與本振混頻，下變頻為60 MHz中頻信號(hào)，中頻信號(hào)由前置中放放大、濾波，再經(jīng)對(duì)數(shù)放大成視頻信號(hào)，其中，∑，△視頻信號(hào)log∑和log△傳送給視頻處理機(jī)進(jìn)行A／D變換；∑，△對(duì)放輸出的中頻信號(hào)經(jīng)鑒相，送出相位符號(hào)碼和置信度碼以判定目標(biāo)偏離天線軸的方向；∑，Ω中頻信號(hào)經(jīng)脈沖比幅后，輸出接收旁瓣抑制脈沖信號(hào)。
接收機(jī)采用一次下變頻方式，前置限幅器防止接收機(jī)被大功率信號(hào)燒毀；通過RFSTC來控制接收通道的增益，擴(kuò)展接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，可以根據(jù)二次雷達(dá)工作時(shí)周圍的電磁環(huán)境來裝訂STC曲線，對(duì)落入接收機(jī)帶內(nèi)的強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)行衰減；射頻濾波器抑制鏡像頻率，防止鏡像雜散通過寄生通道落入中頻帶內(nèi)，并且可以抑制帶外的干擾信號(hào)；整個(gè)接收機(jī)的頻帶寬度決定于60 MHz中頻帶通濾波器的帶寬。

2 切線靈敏度
切線靈敏度和通常所說的接收機(jī)靈敏度的概念既有相同又有區(qū)別，它們都是表征雷達(dá)正常工作時(shí)接收最小信號(hào)的能力，不同在于，切線靈敏度專指脈沖調(diào)制信號(hào)，是在接收機(jī)對(duì)數(shù)放大器輸出的視頻信號(hào)中，當(dāng)無信號(hào)時(shí)的噪聲頂部和有信號(hào)時(shí)的噪聲底部處于同一電平時(shí)(即噪聲相切)的信號(hào)功率。如圖2所示是進(jìn)行切線靈敏度測(cè)試時(shí)，示波器觀察到噪聲相切的狀態(tài)。測(cè)試切線靈敏度指標(biāo)時(shí)，關(guān)鍵在于判斷脈沖信號(hào)噪聲頂部與底部是否正好相切，這與觀察判斷等主觀因素有關(guān)，也與接收機(jī)帶寬和測(cè)試周圍環(huán)境明亮有關(guān)。

切線靈敏度：Si(dBm)=-114(dBm)+F(dB)+So／No(dB)+△f／1 MHz(dB)，其中，F(xiàn)為噪聲系數(shù)；△f為中頻帶寬；So／No為接收機(jī)輸出端的信號(hào)噪聲功率。
對(duì)于單脈沖二次雷達(dá)接收機(jī)，要求噪聲系數(shù)小于7 dB或So／No=2時(shí)靈敏度為-93 dBm，帶寬為10 MHz，根據(jù)上述公式可知Si(dBm)=-94 dBm，符合靈敏度指標(biāo)的要求。