相控阵雷达接收技术

郭崇贤，研究员，中国电子学会高级会员。1962年毕业于北京工业学院（现北京理工大学）。后供职于南京电子技术研究所，曾任接收与信号处理研究室主任，享受国务院颁发的政府特殊津贴。曾从事靶场跟踪雷达轴角编码器研制、远洋测量船精密跟踪雷达研制并担任连续波引导雷达分系统研制负责人，于1980年参加赴南太平洋洲际弹道导弹全程打靶试验工作。参加我国广播卫星电视体制和方案论证并主持南京电子技术研究所卫星电视单收站研制工作，主持我国第～套固态远程警戒雷达接收分系统研制、我国第一部多功能舰载相控阵雷达接收分系统早期方案论证、载人航天地面测控网单脉冲精密测量雷达锁相接收机研制、机载预警雷达预研课题接收分系统方案论证和研制、军用雷达接收机用模块化及其国军标的研制与拟制，担任“接收机微电子化”研究课题负责人。任该所科学技术委员会委员，从事先进相控阵技术等课题研究。曾荣获电子部科进步特等奖两项、国防科委科技进步一等奖、江苏省科技进步一等奖和电子部科技进步二等奖等奖项。参加《空间探测相控阵雷达》一书的编写，发表论文多篇。

第1章 概论
1.1 相控阵雷达接收分系统的构成
1.2 相控阵雷达对通道接收技术的要求
1.3 相控阵雷达对频率合成技术的要求
1.4 相控阵雷达对激励源技术及波形产生技术的要求
参考文献

第2章 相控阵雷达通道接收机的种类
2.1 单脉冲接收机
2.2 数字波束形成（DBF）接收机
2.2.1 子阵式通道接收机
2.2.2 DBF通道接收机
参考文献

第3章 通道接收机的特性之一——噪声特性及其测量技术
3.1 雷达作用距离与接收机性能
3.2 噪声、干扰及噪声的主要来源
3.2.1 电阻热噪声
3.2.2 复杂无源网络的噪声
3.2.3 半导体器件噪声
3.2.4 量化噪声
3.2.5 孔径不确定性噪声
3.3 噪声系数定义
3.3.1 噪声系数
3.3.2 有效输入噪声温度
3.4 普遍情况下的网络噪声特性
3.4.1 多频网络的噪声特性
3.4.2 级联网络的噪声特性
3.4.3 超外差雷达接收机网络级联分析
3.5 接收机灵敏度
3.6 相控阵雷达接收阵面的有效噪声温度
3.6.1 相控阵雷达有源天馈线阵面的主要类型
3.6.2 各类天线阵的有效噪声温度
3.7 噪声系数的测量
3.7.1 噪声源
3.7.2 y因子法
3.7.3 自动测量法
3.7.4 噪声直接测量法
3.8 内部干扰——电磁兼容性设计
3.8.1 滤波与带宽的优化
3.8.2 中频频率的优化
参考文献

第4章 通道接收机的其他性能
4.1 动态范围
4.1.1 增益设计和增益分配
4.1.2 接收机输入端回波信号的动态范围
4.1.3 接收机设备的动态范围
4.1.4 接收机的增益控制
4.1.5 接收机动态范围对MTl改善因子的影响
4.2 多通道接收机
4.2.1 多通道接收机的特性
4.2.2 多通道接收机性能对相控阵雷达性能的影响
4.3 通道接收机的计算机辅助测试（CAT）技术
4.3.1 计算机自动测试基本原理和系统构成
4.3.2 单通道性能测试
4.3.3 通道间幅相一致性测试
4.4 相控阵雷达接收机的监控与BIT
4.4.1 相控阵雷达接收机监控和BIT的必要性、内容与方法
4.4.2 一个例子
参考文献

第5章 数字接收机及采样定理
5.1 数字接收机的意义
5.1.1 雷达数字接收机的关键技术
5.1.2 数字接收机对雷达通道接收机性能的影响
5.2 低通采样定理
5.2.1 采样
5.2.2 量化
5.3 中频数字化
5.3.1 带通采样定理
5.3.2 带通采样的进一步分析
5.3.3 降低噪声和杂散的方法
参考文献

第6章 模数变换(ADC)技术
6.1 ADC的类型及其特性
6.1.1 闪烁型或全并行型
6.1.2 流水线型
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 转换速率
6.2.2 分辨力
6.2.3 增益误差
6.2.4 量化噪声
6.2.5 输出信噪比
6.2.6 有效位
6.2.7 非线性失真及无杂散动态范围
6.2.8 谐波失真
6.2.9 输入带宽，小信号带宽，全功率带宽
6.2.10 积分非线性误差和微分非线性误差
6.2.11 漏码
6.2.12 直流偏移
6.2.13 采集时间、孔径时间、孔径延迟时间和有效孔径延迟时间
6.2.14 孔径不确定性噪声
6.2.15 噪声功率比
6.2.16 缓冲放大器
6.2.17 数字接收机与系统噪声系数
6.2.18 ADC对雷达性能的影响
参考文献

第7章 解调技术
7.1 解调技术的主要性能指标
7.2 模拟信号的解调
7.3 无混频数字信号的解调
7.3.1 数字正交检相器的一般原理
7.3.2 希尔伯特滤波法
7.3.3 低通滤波法
7.3.4 插值法
7.3.5 数字乘积检相(DPD)法
7.4 采样率转换技术
7.4.1 抽取
7.4.2 内插
7.5 高效数字滤波器
7.6 数字下变频器
7.6.1 实现数字下变频的方法
7.6.2 ASIC方法
7.6.3 FPGA方法
参考文献

第8章 频率合成器的各项性能、相位噪声及其测量方法
第9章 频率源性能对雷达性能的影响
第10章 频率合成器的构成
第11章 发射波形和激励信号产生技术
第12章 数字化接收技术的新进展
符号表
缩略语

插图：


第2章 相控阵雷达通道接收机的种类
广而言之，完整的相控阵雷达接收分系统包含相控阵接收天线阵、接收馈电网络及通道接收机，与一般雷达接收分系统相比，相控阵雷达接收分系统的特点在于它是多通道接收系统，这些通道接收机有可能在接收天线阵中，也有可能在电子方舱或机房内，通道接收机有可能接于天线辐射单元作为分散式接收系统的一部分，也有可能接于子阵输出端或功率合成网络的输出端。天线阵面的分散接收机情况在参考文献和本丛书的其他分册中有专门介绍。
在20世纪初第一次世界大战期间，美国无线电工程师阿姆斯特朗（Armstrong）在巴黎的美军通信部队实验室发明了超外差结构无线电接收机的雏形样机以来，超外差体制得到越来越广泛的应用，特别是相控阵雷达接收机的体制，几乎绝大部分是采用超外差式接收体制。相控阵雷达接收分系统的具体构成与用何种测角方法有关，对相控阵雷达而言，由于要跟踪多个目标，数据率要求高。在对一个方向进行搜索或跟踪时，雷达波束在该方向的驻留时间很短，甚至只有几个重复周期，因此通常采用单脉冲测角方法。相控阵雷达采用数字波束形成技术时，和通道可以由数字波束形成多通道构成。从接收机测角体制而言，采用单脉冲测角技术的雷达接收机有时又简称为单脉冲接收机，采用数字波束形成技术的雷达接收机有时又简称为数字波束形成（DBF）接收机。
2.1单脉冲接收机
顺序波瓣技术和圆锥扫描技术的测角原理都是建立在一串回波脉冲基础上的，从理论上讲最少需要四个回波脉冲才能提取出目标偏差角信息。由于回波脉冲串的幅度调制中不仅含有偏差角信息，而且还有因目标起伏和噪声带来的畸变，故增加了偏差角测量误差，使雷达测角精度变坏。正由于这些缺点，才出现了单脉冲测角技术。早期的单脉冲测角原理就是在天线轴线的上下左右同时产生四个偏置的波瓣，这样就可以在他们同时收到的“一个”回波脉冲中提取目标偏差角信息。单脉冲技术使雷达的测角精度提高了一个数量级，通常可达到0.1mrad～0.2mrad。
单脉冲测角是由天馈线完成目标在空中位置的定向，由接收机完成对回波信号的加工和角误差信号的提取。