雷达跟踪目标抖动及解决方法

摘 要：在雷达接收机系统设计中，动态范围是一个关键性的指标。在某雷达系统中，动态范围设计不满足实际应用的需要，导致接收机系统出现饱和、雷达跟踪目标抖动。本文从系统设计的角度，阐述了系统动态范围的设计、及如何提高动态范围的方法。

关键词：动态范围；自动增益控制；最小可检测信号；噪声系数

中图分类号：TN957 文献标识码：A

1概述

在雷达接收机系统设计中，动态范围是一个关键性的指标。接收机在接收信号时，由于电离层的变化、衰减和接收信号条件等不同，其输入端信号在很大范围内变化，如何保证接收机在接收大范围变化信号时，信号不饱和失真，使输出信号保持适当的输出，以保证接收机正常工作。

在某雷达系统中，当中频信号输入为XdB时，雷达接收机未出现饱和；当中频信号输入为X+5dB时（实际应用中的最大中频输入信号），雷达接收机出现饱和，S曲线发生畸变如图其1所示，此时雷达跟踪鉴别器误差曲线振荡如图2所示，造成跟踪不稳定。

本文主要阐述了雷达接收机系统动态范围、最小可检测信号和允许最大的输入信号强度。分析了采用自动增益控制调整接收机动态的方法，引起雷达设计者对接收机动态范围设计的重视。

2雷达接收信号强度分析

假设某一雷达接收某机载应答机的信号，载机在飞行过程中相对于雷达的最远和最近距离分别为Rmax=200km和Rmin=3km。

雷达接收信号强度方程为：

式中：Pr为雷达系统接收机接收信号强度、R为雷达与载机的距离、PG为应答系统口面辐射的信号功率、Gr为雷达系统接收天线增益、L损耗为空间传输的综合损耗、λ为工作波长。

从公式（1）中，可以看出在PG、Gr、L损耗和λ保持不变的情况下，R是影响信号接收强度的主要因素，则：

通常在实际的应用中，Pr的大小不仅仅是R的影响，还与PG、Gr 、L损耗 和λ等相关。根据系统中设计的各项指标，按公式（1）可计算出雷达接收信号强度的范围：Prmax（最小信号）～Prmax（最大信号）。

3动态范围

在确定雷达接收信号强度后，如何设计合适的动态范围满足系统需求尤为重要。

动态范围表示接收机能够正常工作所允许输入信号强度变化的范围。最小输入信号强度通常可取为最小可检查信号功率，允许最大的输入信号强度则根据正常工作的要求而定。当输入信号太强时，接收机将发生饱和而失去放大作用，这种现象称为过载。接收机开始出现过载时的输入信号功率Psmax与最小可检测功率Psmin 之比叫做动态范围，通常动态范围：

为了保证对强弱信号均能正常接收，要求接收机动态范围大，就需要采取一定的措施，如采用对数放大器、各种增益控制电路等抗干扰措施。

2.1最小可检测信号

雷达系统接收的最小信号Prmin大于最小可检测信号，在能保证系统能够检测出信号。最小可检测信号：

其中，k为波尔兹蔓常数 1.38×10-23、T为温度290℃、 B为信号处理带宽、NF为接收机噪声系数。从最小可检测信号的计算公式中可以看出：接收机噪声系数和信号处理带宽是影响着雷达接收的最小信号。

噪声系数NF是定量描述一个系统所产生噪声程度的指数，对于二端口网络如图3所示。

二端口网络噪声系数定义为：

以此类推级联网络的噪声系数：

在雷达系统中，中频接收前端电路是影响接收机噪声系数的因素，通常可用噪声系数分析仪进行其定量的测量。

信号处理带宽的选择会影响接收机输出信噪比和波形失真，选择最佳带宽时，可提高灵敏度，又不使波形发生畸变。

2.2允许最大的输入信号强度

雷达系统接收的最大信号Prmax小于Psmax，保证以Prmax输入时，接收机系统工作线性区内。

3自动增益控制AGC

在雷达设计中，为了保证接收机系统的正常工作，需要增大接收机的动态范围，这就需要增益控制电路。

确定了该雷达系统的最小可检测信号和允许最大的输入信号强度，可设置合适的自动增益控制电路，保证雷达接收机正常工作。通用AGC逻辑控制框图如图4所示，在图4中PriIF为中频输入信号， ProIF为中频输出信号，AAGC为自动增益控制信号。

AGC控制电路由峰值检波器和低通滤波器组成。接收机输出的视频脉冲信号，经峰值检波，再由低通滤波器滤出低频部分，得出AGC控制信号，它输入到中频放大器就起到增益自动控制作用。当输入信号增大时，视频放大器输出随之增大，引起自动增益控制增大，引起中频放大器的增益降低。反之，当输入信号减小时，中频放大器的增益增大。保证无论输入信号的强弱，经AGC放大后能得到基本稳定的输出信号。

结语

动态范围是雷达接收机的关键性指标，接收机动态范围不满足雷达系统实际应用的需要，引起雷达跟踪目标误差振荡，造成跟踪目标的不稳定。从系统应用的角度，分析雷达接收系统动态范围，即接收机接收的可检测最小信号和允许输入的最大信号，通过设计自动增益控制电路设置满足要求的系统动态范围。

参考文献

[1]丁鹭飞，耿富录著.雷达原理.[M]西安电子科技大学出版社.2002.

[2]戈稳著.雷达接收机技术.[M]电子工业出版社.2002.