第二章++船用雷达设备(接收机)

第二章船用雷达设备第五节雷达接收机接收机的作用→信号处理:抗杂波,放大,显示.杂波:雨,雪,雷达干扰有用目标:船舶,导航标,岸线,高山，岛屿等.发射脉冲→目标→散射→天线→回波§5.1接收机的组成框图及其功能频率转换器自天线微波集成电路视频放大增益&STC至显示器接收机框图触发脉冲中频放大检波器双功器混频器本振.微波集成电路主中频放大器前置中频放大器视频部分双功器双工器使天线工作在双功状态。发射:发射机工作期间；接收:其他时间微波集成电路（Microwaveintegratedcircuit）变频器中频放大检波前置视频放大增益控制和海浪抑制控制电路5.1.3频率变换器混频器本机振荡1.本振(1)反射式速调管反射极顶盖反射极网状栅极阴极灯丝金属外壳管脚调整螺丝输出环弓形支架输出同轴线机械:调整螺丝可以改变栅极距离电子:改变反射极电压调谐(2)耿氏二极管输出波导谐振腔电压引线衰减器调整螺丝调整螺丝耿氏二极管输出口电压引线耿氏二极管变容二极管衰减器调整螺丝调谐螺丝调谐1.调谐过程将显示器面板上的调谐控钮置于中间位置.调节反射极或变容二极管电压为标准值。调整机械调谐螺丝找到谐振点。根据手册继续细调。2.本振调谐时机:更换磁控管本振频率变化长时间引起效率较差3.平时操作雷达的控制面板调谐标准：•图象清晰饱满•调谐指示表指示最大（不是到表刻度的最大)5.1.4本振调谐(Tune)2.混频器——微波频率混频二极管作用：将回波信号fS与本振信号fL进行混频，得到其差频，即中频信号：fI=fL－fS组成：常用两个晶体二极管组成的平衡混频器，两个二极管反向装置在波导管中组成。(1)非常碎弱应当避免机械或电力冲击晶体测试:R×100or×1k,切不可用R×1or×10k.不要同时接触阴阳极备用管应当在铅屏蔽盒内(2)晶体电流只由本振输出决定本振输出:mA级回波幅度:μV级晶体电流表征了频率变换器的工作状态。.混频晶体使用注意：P28作用:把微弱的中频回波信号(uV)不失真地放大十几万倍(1V左右)，然后送去检波。5.1.5中频放大器(30,45,60MHz)组成：前置中放2~3级，主中放6~7级增益控制：调节中放的增益（放大倍数）控制面板手动增益（GAIN）控钮的使用：使荧光屏上的噪声斑点似见未见（刚刚可见）§5.2接收机基本参数1、接收机灵敏度/噪声接收机灵敏度：Prmin=kT△f·N其中决定因素是接收机通频带△f和接收机噪声N。接收噪声主要来自接收机设备本身,产生的原因是由于电子的不规则运动，称为“热噪声”。象在收音机里能够听见噪声一样，雷达可以在屏幕上观察到随机噪声。增益过大增益降低增益正常小幅度的噪声可以与目标区分开来，而极强的噪声，特别是在前端的噪声很难与目标区分开来。接收灵敏度表示了接收机能够探测到微弱目标的能力。通常为10-12~10-14W这里需注意的是：近处的小目标和远处目标的回波比较弱2接收机带宽△f接收机带宽是指在放大情况下，允许通过接收机的信号频率范围。用雷达脉冲的频率谱表示:一般取：△f＝1/ι发射脉冲宽度ι，脉冲重复频率F，通频带△f与量程的关系（表见P25）：窄脉冲→宽范围的频谱长脉冲→窄范围的频谱△f↑→噪声↑→灵敏度↓→失真↓△f↓→噪声↓→灵敏度↑→失真↑兼顾:远量程△f↓→灵敏度↑近量程△f↑→灵敏度↓航海雷达1～25MHz接收机辅助电路1、带宽转换电路随量程开关同时转换：近量程：窄脉冲－宽带宽远量程：宽脉冲－窄带宽2、AFC（AutoFrequencyControl)电路实现混频器输出频率稳定。3、对数中频放大器作用：增大输入信号的动态范围，使接收机不致于因为输入强信号而过载阻塞。线性中放：适用于有弱回波，而无强信号或强干扰信号的场合。4、海浪干扰抑制（STC－sensitivitytimecontrol)海杂波特性:海杂波图象特性:围绕本船，一片不稳定的鱼鳞状闪亮斑点。杂波的强度随距离的增加而减弱，距离越近杂波强度越强。上风舷强,下风舷弱。最大干扰距离可达6nmiles以上。海杂波反射强：注意：海浪抑制的同时，可能丢失距离弱小回波STC电路原理和效果：发射脉冲宽度长（τ）电波极化类型（垂直）波长短天线垂直波束宽度宽天线转速慢(a)触发脉冲tuOur(b)海杂波tuO目标回波输出饱和(c)输出饱和tuO目标丢失(e)接收灵敏度tOPSmin正常(f)STC作用tuO重现目标(d)控制电压tuO抑制范围抑制深度STC作用海杂波目标目标丢失目标重现海杂波减弱目标减弱目标正常保留STC增加CFAR处理效果岛海杂波船（a）原始视频（b）CFAR偏压（c）CFAR视频OOOututut雨雪杂波船5.恒虚警率处理CFAR(ConstantFalseAlarmRate)手动探测:用户通过调整门槛电压来克服噪声和杂波以探测目标。自动探测:在原始视频信号中取出积分均值，然后再将它从原始视频中相减。积分均值实际上是机内热噪声和干扰等的强度平均值，所以相减后，可除杂波，输出有用的目标回波。(CFAR视频).原始视频:有用回波+电路噪声+杂波作用：抑制机内噪声和干扰缺点：易丢失弱小目标接收:其他时间发射:发射机工作期间。收发开关/环流器—双功器1.收发开关收发开关充满了可电离气体，强能量电波能够电离气体，在接收机前端燃烧，阻止能量通过。发射后收发开关气体消电离，回波只有很小的衰减就可通过。泄漏的能量可能烧毁晶体二极管.消电离时间+τ造成盲区.2.环流器铁氧体环流器将微波能量导向指定方向。接收机环流方向限幅器123天线发射机铁氧体限幅器环流器