接收機(jī)是雷達(dá)系統(tǒng)中必不可少的的一部分，而接收機(jī)性能也關(guān)系到雷達(dá)的正作。接收機(jī)根據(jù)其系統(tǒng)架構(gòu)可以分成：超外差接收機(jī)、寬帶中頻接收機(jī)、零中頻接收機(jī)、數(shù)字中頻接收機(jī)等。接收機(jī)也朝著高集成度、低功耗、射頻前端的軟件化、數(shù)字化發(fā)展。

雷達(dá)接收機(jī)的射頻前端主要進(jìn)行的是濾波、放大、頻率轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理，而固有噪聲存在于整個(gè)接收機(jī)前端系統(tǒng)，從而對(duì)接收的雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生影響，降低了輸入射頻信號(hào)的信噪比。而噪聲系數(shù)(NF)就是對(duì)這種影響的度量。所有接收機(jī)的靈敏度都受到熱噪聲的限制，而在雷達(dá)中，主要是來自接收機(jī)的熱噪聲(而不是外部噪聲源)。

噪聲系數(shù)

噪聲系數(shù)是一個(gè)衡量接收機(jī)在接收和放大信號(hào)時(shí)引入的額外噪聲的參數(shù)。噪聲系數(shù)越低，接收機(jī)的性能越好，因?yàn)樗氲念~外噪聲越少。 系統(tǒng)的噪聲系數(shù)決定了最小可檢測(cè)有用信號(hào)或者接收機(jī)的靈敏度。噪聲系數(shù)的線性描述-噪聲因子，是一個(gè)無單位的量，它是接收機(jī)所有的輸出噪聲(包括輸入信號(hào)引入的噪聲和接收器本身產(chǎn)生的噪聲)和僅有輸入噪聲產(chǎn)生的輸出噪聲之比。

式中，SNRin是接收機(jī)輸入信噪比，SNRout是接收機(jī)輸出信噪比。

級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)可由如下公式表征。假設(shè)在一系列放大器鏈路中，第一級(jí)放大器的增益是G1、噪聲系數(shù)為F1，第二級(jí)放大器的的增益是G2、噪聲系數(shù)為F2，第三級(jí)放大器的增益是G3、噪聲系數(shù)為F3，以此類推，那么總的噪聲系數(shù)F如下式所示：



如果G1值很高，那么除了F1之外，其他項(xiàng)的貢獻(xiàn)都可以忽略不計(jì)，這是一個(gè)良好設(shè)計(jì)系統(tǒng)追求的目標(biāo)。因此，系統(tǒng)噪聲系數(shù)很大程度上取決于接收機(jī)鏈路的第一級(jí)。

在大多數(shù)現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，采用基于砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)的半導(dǎo)體低噪聲放大器(LNA)。這些部件徹底改變了雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)，使雷達(dá)接收機(jī)噪聲系數(shù)輕松提高1dB，這比以前的系統(tǒng)好10倍左右。

當(dāng)然，做任何事情都是需要代價(jià)的，避免失真也是至關(guān)重要的，因此低噪聲放大器具有線性是至關(guān)重要的。一個(gè)非常高的增益器件(大的G1)往往缺乏線性度，因此，在線性度和噪聲系數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡是接收機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。

在有源電子掃描陣列(AESA)雷達(dá)中，通常在陣列的每個(gè)發(fā)射/接收模塊中包含一個(gè)低噪聲放大器，這減少或消除了在后續(xù)接收機(jī)的輸入端接入低噪聲放大器的需求。任何給定的陣列都有許多低噪放，在典型的機(jī)載AESA雷達(dá)中可能有1000個(gè)或更多。

靈敏度

我們知道靈敏度越高，接收機(jī)的性能越好，因?yàn)樗軌驒z測(cè)到更弱的信號(hào)。接收機(jī)靈敏度是指接收機(jī)能夠輸出規(guī)定信噪比(S/N)的信號(hào)時(shí)，該接收機(jī)輸入端的最小可檢測(cè)信號(hào)功率Smin；靈敏度表示接收機(jī)接受微弱信號(hào)的能力，接收機(jī)的靈敏度取決于它的輸出信噪比(SNR)和內(nèi)部噪聲。



其中k為玻爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，室溫時(shí)取290K，B為噪聲通帶。靈敏度是一個(gè)功率電平，一般用dBm表示，通常是一個(gè)比較大的負(fù)dBm。

由上式可以看出系統(tǒng)所能接收的信號(hào)越微弱，則表示接收機(jī)的靈敏度越高。常溫下的接收機(jī)靈敏度由噪聲系數(shù)、匹配帶寬和所需信噪比決定。

噪聲系數(shù)和靈敏度之間的關(guān)系可以概括為：噪聲系數(shù)越低，接收機(jī)的靈敏度越高。這是因?yàn)?，?dāng)接收機(jī)引入的額外噪聲減少時(shí)，它能夠檢測(cè)到的最小信號(hào)強(qiáng)度也就降低，因此靈敏度提高?？偟膩碚f，為了提高雷達(dá)接收機(jī)的性能，可以降低噪聲系數(shù)以提高靈敏度。

審核編輯：劉清