二次雷達接收系統(tǒng)設計及幅相處理

摘要：為了準確判定目標偏離天線軸的方向和消除旁瓣應答信息干擾，二次雷達接收系統(tǒng)采用了三路對數接收機單脈沖比幅體制，將帶有目標信息的射頻信號變換成對數視頻送至應答處理，通過對和、差通道脈沖信號鑒相器處理，判定目標偏離天線軸的方向；運用對和、控制通道脈沖幅度比較的方法，產生接收旁瓣抑制信號以消除應答干擾。從實驗和產品交竹后的使用情況來看，接收機設計合理，幅相處理效果滿足雷達整機的要求。
關鍵詞：二次雷達；對數接收機；鑒相器；脈沖比幅

0 引言
二次雷達也稱為航空交通管制雷達信標系統(tǒng)，通過地面站和目標應答器之間的詢問和應答，實現(xiàn)對目標的跟蹤，接收到的回波中包含了目標的距離和方位信息、氣壓高度信息，還可以用于對軍用和民用目標的識別。二次雷達采用問答方式工作，詢問與應答射頻信號波長不同，消除了地物雜波、氣象雜波的干擾，因此應答回波比一次雷達反射回波強得多。
二次雷達的接收系統(tǒng)采用對數比幅單脈沖體制。其中關鍵在于高精度、大動態(tài)的對數放大器，由于對數放大器為一種非線性放大器，其輸出幅度與輸入幅度的對數成正比。這樣，當輸入信號在較大的范圍內變化時，輸出信號只在較小的范圍內變化，大大壓縮了接收機輸出信號的動態(tài)范圍，因而具有較好的抗飽和特性；它可以使雷達的接收機在強信號作用下不飽和，同時也減少了小目標的丟失，能同時監(jiān)視多個強弱懸殊很大的目標回波。

1 接收系統(tǒng)設計
雷達的接收系統(tǒng)由三路對數接收機組成，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，分別在幅相特性一致三個通道中進行限幅、低噪聲放大、時間靈敏度控制，濾除鏡像頻率及帶外各種雜散頻率的干擾信號，然后與本振混頻，下變頻為60 MHz中頻信號，中頻信號由前置中放放大、濾波，再經對數放大成視頻信號，其中，∑，△視頻信號log∑和log△傳送給視頻處理機進行A／D變換；∑，△對放輸出的中頻信號經鑒相，送出相位符號碼和置信度碼以判定目標偏離天線軸的方向；∑，Ω中頻信號經脈沖比幅后，輸出接收旁瓣抑制脈沖信號。
接收機采用一次下變頻方式，前置限幅器防止接收機被大功率信號燒毀；通過RFSTC來控制接收通道的增益，擴展接收機的動態(tài)范圍，可以根據二次雷達工作時周圍的電磁環(huán)境來裝訂STC曲線，對落入接收機帶內的強干擾信號進行衰減；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，并且可以抑制帶外的干擾信號；整個接收機的頻帶寬度決定于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靈敏度的概念既有相同又有區(qū)別，它們都是表征雷達正常工作時接收最小信號的能力，不同在于，切線靈敏度專指脈沖調制信號，是在接收機對數放大器輸出的視頻信號中，當無信號時的噪聲頂部和有信號時的噪聲底部處于同一電平時(即噪聲相切)的信號功率。如圖2所示是進行切線靈敏度測試時，示波器觀察到噪聲相切的狀態(tài)。測試切線靈敏度指標時，關鍵在于判斷脈沖信號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，也與接收機帶寬和測試周圍環(huán)境明亮有關。

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；△f為中頻帶寬；So／No為接收機輸出端的信號噪聲功率。
對于單脈沖二次雷達接收機，要求噪聲系數小于7 dB或So／No=2時靈敏度為-93 dBm，帶寬為10 MHz，根據上述公式可知Si(dBm)=-94 dBm，符合靈敏度指標的要求。