二次雷達接收系統設計及幅相處理

摘要：為了準確判定目標偏離天線(xiàn)軸的方向和消除旁瓣應答信息干擾，二次雷達接收系統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(guò)對和、差通道脈沖信號鑒相器處理，判定目標偏離天線(xiàn)軸的方向；運用對和、控制通道脈沖幅度比較的方法，產(chǎn)生接收旁瓣抑制信號以消除應答干擾。從實(shí)驗和產(chǎn)品交竹后的使用情況來(lái)看，接收機設計合理，幅相處理效果滿(mǎn)足雷達整機的要求。
關(guān)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(chēng)為航空交通管制雷達信標系統，通過(guò)地面站和目標應答器之間的詢(xún)問(wèn)和應答，實(shí)現對目標的跟蹤，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(wèn)答方式工作，詢(xún)問(wèn)與應答射頻信號波長(cháng)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采用對數比幅單脈沖體制。其中關(guān)鍵在于高精度、大動(dòng)態(tài)的對數放大器，由于對數放大器為一種非線(xiàn)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(shí)，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(dòng)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(shí)也減少了小目標的丟失，能同時(shí)監視多個(gè)強弱懸殊很大的目標回波。

1 接收系統設計
雷達的接收系統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。

接收系統將天線(xiàn)送來(lái)的∑，△，Ω三路射頻信號，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，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(jīng)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(jìn)行A／D變換；∑，△對放輸出的中頻信號經(jīng)鑒相，送出相位符號碼和置信度碼以判定目標偏離天線(xiàn)軸的方向；∑，Ω中頻信號經(jīng)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(guò)RFSTC來(lái)控制接收通道的增益，擴展接收機的動(dòng)態(tài)范圍，可以根據二次雷達工作時(shí)周?chē)碾姶怒h(huán)境來(lái)裝訂STC曲線(xiàn)，對落入接收機帶內的強干擾信號進(jìn)行衰減；射頻濾波器抑制鏡像頻率，防止鏡像雜散通過(guò)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(gè)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(xiàn)靈敏度
切線(xiàn)靈敏度和通常所說(shuō)的接收機靈敏度的概念既有相同又有區別，它們都是表征雷達正常工作時(shí)接收最小信號的能力，不同在于，切線(xiàn)靈敏度專(zhuān)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(wú)信號時(shí)的噪聲頂部和有信號時(shí)的噪聲底部處于同一電平時(shí)(即噪聲相切)的信號功率。如圖2所示是進(jìn)行切線(xiàn)靈敏度測試時(shí)，示波器觀(guān)察到噪聲相切的狀態(tài)。測試切線(xiàn)靈敏度指標時(shí)，關(guān)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(guān)察判斷等主觀(guān)因素有關(guān)，也與接收機帶寬和測試周?chē)h(huán)境明亮有關(guān)。

切線(xiàn)靈敏度：Si(dBm)=-114(dBm)+F(dB)+So／No(dB)+△f／1 MHz(dB)，其中，F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(shí)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。