第幸雪达接收机 7.微电子化和模块化结构 在现代有源相控阵雷达和数字波束形成(DBF)系统中,通常 需要几十路甚至几千路接收杋通道。如果采用常规的接收机工 艺结构,无论在体积、重量、耗电、成本和技术实现上都有很大 困难。采用微电子化和模块化的接收机结构可以解决上述困难, 优选方案是采用单片集成电路,包括微波单片集成电路(MMC) 中频单片集成电路MIC)和专用集成电路(ASIC);其主要优点是 体积小、重量轻,另外,采用批量生产工艺可使芯片电路电性能 致性好,成本也比较低。用上述几种单片集成电路实现的模 块化接收机,特别适用于要求数量很大、幅相一致性严格的多路 接收系统,例如有源相控阵接收系统和数字多波束形成系统。 种由砷化镓(GaAs)单片制成的C波段微波单片集成电路,包括完 整的接收机高频电路,即五级高频放大器、可变衰减器、移相器、 环行器和限幅开关电路等,噪声系数为2.5dB,可变增益为30dI
第 3 章 雷 达 接 收 机 7. 在现代有源相控阵雷达和数字波束形成(DBF)系统中, 通常 需要几十路甚至几千路接收机通道。如果采用常规的接收机工 艺结构, 无论在体积、重量、耗电、成本和技术实现上都有很大 困难。采用微电子化和模块化的接收机结构可以解决上述困难, 优选方案是采用单片集成电路, 包括微波单片集成电路(MMIC)、 中频单片集成电路(IMIC)和专用集成电路(ASIC)；其主要优点是 体积小、重量轻, 另外，采用批量生产工艺可使芯片电路电性能 一致性好，成本也比较低。用上述几种单片集成电路实现的模 块化接收机, 特别适用于要求数量很大、幅相一致性严格的多路 接收系统, 例如有源相控阵接收系统和数字多波束形成系统。 一 种由砷化镓(GaAs)单片制成的C波段微波单片集成电路, 包括完 整的接收机高频电路, 即五级高频放大器、可变衰减器、移相器、 环行器和限幅开关电路等, 噪声系数为2.5dB, 可变增益为30 dB
第幸雪达接收机 32接收机的噪声系数和灵敏度 321接收机的噪声 1.电阻热噪声 它是由于导体中自由电子的无规则热运动形成的噪声。因 为导体具有一定的温度,导体中每个自由电子的热运动方向和速 度不规则地变化,因而在导体中形成了起伏噪声电流,在导体两 端呈现起伏电压。 根据奈奎斯特定律,电阻产生的起伏噪声电压均方值 u= 4kTRB (32.1)
第 3 章 雷 达 接 收 机 3.2 接收机的噪声系数和灵敏度 3.2.1 接收机的噪声 1. 它是由于导体中自由电子的无规则热运动形成的噪声。因 为导体具有一定的温度, 导体中每个自由电子的热运动方向和速 度不规则地变化, 因而在导体中形成了起伏噪声电流, 在导体两 端呈现起伏电压。 根据奈奎斯特定律, 电阻产生的起伏噪声电压均方值 un 4kTRB 2 = (3.2.1)
第3章雷达接收机 式中,k为玻尔兹曼常数,k=1.38×1023J/K;T为电阻温度,以绝对 温度(K)计量,对于室温17℃,7=7=290K;R为电阻的阻值;Bn为 测试设备的通带 式(321)表明电阻热噪声的大小与电阻的阻值R、温度T和 测试设备的通带B成正比 电阻热噪声的功率谱密度p()是表示噪声频谱分布的重要统 计特性,其表示式可直接由式(321)求得 p=4kTR (3.22) 显然,电阻热噪声的功率谱密度是与频率无关的常数。通常 把功率谱密度为常数的噪声称为“白噪声”,电阻热噪声在无线 电频率范围内就是白噪声的一个典型例子
第 3 章 雷 达 接 收 机 式中，k为玻尔兹曼常数, k=1.38×10-23J/K; T为电阻温度, 以绝对 温度(K)计量, 对于室温17℃, T=T0 =290K; R为电阻的阻值; Bn为 测试设备的通带。 式(3.2.1)表明电阻热噪声的大小与电阻的阻值R、温度T和 测试设备的通带Bn成正比。 电阻热噪声的功率谱密度p(f)是表示噪声频谱分布的重要统 计特性, 其表示式可直接由式(3.2.1)求得 p(f)=4kTR (3.2.2) 显然, 电阻热噪声的功率谱密度是与频率无关的常数。 通常 把功率谱密度为常数的噪声称为“白噪声” , 电阻热噪声在无线 电频率范围内就是白噪声的一个典型例子
第幸雪达接收机 2.额定噪声功率 根据电路基础理论,信号电动势为E、而内阻抗为Z=R+jⅸX的信 号源当其负载阻抗与信号源内阻匹配,即其值为z*=RjX时(见图 34),信号源输出的信号功率最大,此时,输出的最大信号功率称 为“额定”信号功率(有时也称为“资用”功率、或“有效”功 率),用S表示,其值是 2 E E R (32.3) 2R 4R
第 3 章 雷 达 接 收 机 2. 根据电路基础理论, 信号电动势为Es而内阻抗为Z=R+jX的信 号源, 当其负载阻抗与信号源内阻匹配, 即其值为Z*=R-jX时(见图 3.4), 信号源输出的信号功率最大, 此时, 输出的最大信号功率称 为“额定”信号功率(有时也称为“资用”功率、或“有效”功 率), 用Sa表示, 其值是 R E R R E S s s a 2 4 2 2 = = (3.2.3)
第幸雪达接收机 Z=R+ Z=R- E 图34额定”信号功率的示意图
第 3 章 雷 达 接 收 机 图3.4 “额定”信号功率的示意图 ～ Z＝R＋ j X Es Sa Z * ＝R－ j X