相控阵雷达接收系统噪声系数分析.pdf

2013年1月1?
现代电子技术
013
第36卷第期
Modern Electronics Technique
Vo136 No 1
相控阵雷达接收系统噪声系数分析
吉胜
(中国电子科技集公司第二十研究所,陕西西交710068)
摘要:噪声系数是影响相控阵雷达性能的一个很重要的参数,该文对无源相控阵雷达收系统和有源相控阵雷达接
收系统的栄声系数进行了推导,碍到其理论公式,并通过实际例子对有源相控阵雷达接收系统噪声系数进行了分折计算
关词:相控阵雷达;嗓声系数;TR组件;功分网終
中图分类号:TN95-34
文献标识码
文章编号:1004-373X(2013)01-0021-0
Analysis of noise figure in phased array radar receiver system
JI Sheng
The 20th Research Institute of China Electronice Technology Group Corporation, Xi an 710068, China)
Abstract Noise figure is a parameter to affect the performance of phased array radar. Here, the noise figure is deduced re-
spectively in a passive phased array radar receiver system and an active phased array radar receiver system, and the theoretical
formula is ohtained. The noise figure in active phased array radar receiver system is analyzed and calculated through the actual
exampl
Keywords: phased array radar; noise figure: T/R modules; power division network
0引言
无源相控阵雷达接收网络及噪声系数计算
根据雷达原理,噪声既可以由天袋随所需信号一同
无源相控阵雷达接收系统是多通道接收系统,结构
被接收,也可以由接收机内部产生。对于徽波频段雷图如图1所示,主要由N个阵元和馈电网络构成
达,从天线进入雷达接收机的外部噪声一般很小,因此
入
雷达接收机灵敏度主要由接收机的内部噪声次定。接
收机内部噪声的大小用噪声系数表示,此时雷达作用距
离与接收机噪声系数的关系为
电照將
式中:R是雷达最大作用距离;NF为雷达接收机噪声
iaai I! Pu
系数
图1无源相控阵接收示意图
可见,噪声系数是衡量雷达性能的重要指标。雷达
图1中,天线接收功率密度为Pn,阵元增益为G,各
威力范围与噪声系数的次方根的倒数成正比。对
提高雷达威力,噪声系数越小越好。而对于单雷达接收接收支路合成相位为e“,馈电支路损耗为L,经?络合
机,噪声系数可以测量。至于相控阵体制的雷达,其噪成后输出功率密度为Pm,噪声系数分析如下
声系数与相控阵的阵列结构形式有关。不同的结构形
首先,计算无源阵接收?络输人输出关系.根据网
式有不同的噪声系数。因此,噪声系数可以用来比较不络合成关系,有
同阵列结构形式设计的优劣,为接收系统及整机提供设
计依据。
收稿期:2012-09-18
式中a表示第接收支路的网络加权系数,即:
万方数
現代电子技术
2013年第36卷
(4)
由此可知,无源接收网络等效损耗L的取值为接收
网络支路中最大损耗支路和最小损耗支路损耗值之间
L
的取值,值的大小由加权值加权得到。
其次,对式(2)进行变换得
(2)由式(4)可知,当各路损耗均为L"时,则L=L';
x- ge
∑
(3)当加权值相等时,}=∑
∑?
2有源相控阵雷达接收系统及其噪声系数计算
有源相控阵雷达接收系统如图2所示,由以下几部
L.
分构成:N个阵元,每一个阵元后面接有一个T/R组件,
式中:Gm
以及馈电网络,这是相控阵接收系统最基本的构成方
式,信号经过阵元、T/R组件和馈电网络,最后合成
信号接收经过了3个级联通道:C。C和G1。其中,输出
G代表了接收阵元的增益,对信噪比没有影响;C,代表
输入P
了网络接收信号的能力,对噪声影响如下:假设各接收
支路的噪声为均值为0,方差为的高斯白噪声N(.o),
iG。→G
高斯噪声()经过线性加权网络后,输出仍然为高斯白
TR件R1「「「T象
噪声,且网络输出2可表示为:
?网悠e为
u-o
G. N()=∑
紛出
图2有源相控阵接收示意
有源相控阵天线接收功率密度为P。,阵元增益为
G。,TR组件增益为Gm,其噪声系数为NF-m,各接收支路
合成相位为e",馈电支路损耗为L。经网络合成后功率
密度为P,噪声系数分析如下
可见,经过加权网络后,噪声功率和单路接收的噪
首先,计算有源相控阵列天线接收网络输入输出关
声功率相同,而信号功率由于相参增益得到功率叠加。系。根据网络合成关系,有
阵列输入端信噪比为NP。r2,而合成后输出端的信噪比
マPo"G"Gmae
同样为MP。/σ2。根据定义,噪声系数为1,即C对噪声
.GGM>
21/(5
系数没有影响。C2表示了无源接收网络合成损耗对信式中a表示第接收支路的网络加权系数,即:
号的影响,从而得到馈电网络噪声系数计算为
NF=L=E-I
下面讨论L的取值:
(1)对于无源加权接收网络
其次,对式(5)进行变换可得
又令:L,=nin(L),Lm-=max(L)。
P。m=P。C0Grm
∑
因为
可见,信号接收经过了4个级联通道C。,Gm,C和
G,其中G代表了接收阵元的增益,对信噪比没有影响;
所以
Ga代表了有源相控阵列TR组件的增益,有噪声系数
万方数