雷達(dá)對(duì)抗原理第5章雷達(dá)偵察作用距離與截獲概率

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1、第5章雷達(dá)偵察作用距離與截獲概率5.1偵察系統(tǒng)的靈敏度5.2偵察作用距離5.3偵察截獲概率與截獲時(shí)間5.1偵察系統(tǒng)的靈敏度偵察接收機(jī)的靈敏度Prmin是指在偵察接收機(jī)能夠完成正常的信號(hào)檢測(cè)、參數(shù)測(cè)量等偵察處理任務(wù)時(shí)，在接收機(jī)輸入端需要的最小輸入信號(hào)功率。由于大多數(shù)雷達(dá)采用射頻脈沖信號(hào)，在一般情況下，雷達(dá)偵察對(duì)這些信號(hào)處于非匹配接收和處理狀態(tài)，只能對(duì)瞬時(shí)接收帶寬內(nèi)的所有信號(hào)都進(jìn)行包絡(luò)檢波和門限檢測(cè)，將包絡(luò)信號(hào)超過給定門限的判別為有信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)參數(shù)測(cè)量。因此，根據(jù)射頻脈沖信號(hào)的特點(diǎn)，在雷達(dá)偵察機(jī)中采用的靈敏度主要有切線靈敏度PTSS、工作靈敏度POPS和

2、檢測(cè)靈敏度PDS。5.1.1切線靈敏度PTSS的定義切線靈敏度的定義適用于射頻脈沖信號(hào)，如圖5-1所示。若接收機(jī)輸出端的噪聲與脈沖信號(hào)包絡(luò)疊加后的底部與只有噪聲時(shí)的包絡(luò)頂部在同一直線上(相切)，則稱此時(shí)輸入信號(hào)功率為切線靈敏度PTSS。圖5-1切線靈敏度示意圖5.1.2PTSS的分析計(jì)算偵察接收機(jī)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的接收處理大部分是處于非匹配處理狀態(tài)，許多偵察接收機(jī)在檢波前的帶寬ΔfR遠(yuǎn)大于檢波后的帶寬ΔfV，而且有些偵察接收機(jī)在檢波前的增益嚴(yán)重不足，以至于視頻放大器的噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響不能忽略。因此不能直接采用窄帶接收機(jī)的靈敏度分析計(jì)算，需要另外推演偵察接收機(jī)在上述

3、情況下的PTSS，再將結(jié)果推廣到其它情況。　　雷達(dá)偵察接收機(jī)的典型組成如圖5-2所示，圖中GR、FR分別表示檢波前接收機(jī)線性系統(tǒng)的增益和噪聲系數(shù)，GV、FV表示檢波后視頻放大器的增益和噪聲系數(shù)。為便于分析，假設(shè)輸入信號(hào)為連續(xù)波，功率譜為δ函數(shù)，輸入噪聲功率譜和線性系統(tǒng)的傳輸函數(shù)都具有矩形響應(yīng)特性，如圖5-3所示，且GV=1。圖5-2偵察接收機(jī)的典型組成圖5-3輸入信號(hào)、噪聲功率譜及視放的幅頻特性當(dāng)信號(hào)與噪聲同時(shí)作用于包絡(luò)檢波器時(shí)，其輸出包絡(luò)信號(hào)含有噪聲的自差拍分量，信號(hào)的自差拍分量，信號(hào)與兩邊噪聲的互差拍分量，以及檢波器與視放產(chǎn)生的噪聲。其中信號(hào)的自差拍分量

4、作為接收機(jī)輸出的視頻信號(hào)，其余三部分均作為接收機(jī)輸出的噪聲。前兩項(xiàng)噪聲輸出的功率譜F(f)由下式給出:(5-1)式中,W0、Ps0分別為檢波器輸入噪聲的功率譜密度和信號(hào)的功率，如圖5-4所示。由于該譜不連續(xù)，所以分析中分為ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV和ΔfR>2ΔfV的情況分別進(jìn)行討論。圖5-4部分檢波后噪聲的功率譜1．ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV由于ΔfV位于ΔfR/2和ΔfR之間，視放輸出噪聲Pn+s將包括射頻信號(hào)與噪聲互差拍的全部視頻噪聲，射頻噪聲自差拍的部分視頻噪聲和檢波/視放產(chǎn)生的噪聲PV為PV=kT0ΔfVFV(5-2)(5-3)其中，k為玻爾茲曼常數(shù)，T

5、0為絕對(duì)溫度。沒有信號(hào)存在時(shí)的輸出噪聲功率Pn為(5-4)視放輸出的信號(hào)功率Ps為(5-5)噪聲電壓峰值與有效值之比為常數(shù)Kc(峰值系數(shù))。假設(shè)有、無信號(hào)時(shí)的噪聲電壓峰值分別為Un+s、Un，則噪聲峰值與有效值U(n+s)e、Une的關(guān)系分別為(5-6)在切線靈敏度狀態(tài)下的信號(hào)電壓Us為(5-7)信號(hào)功率與其電壓具有如下關(guān)系:(5-8)代入式(5-7)，轉(zhuǎn)換成功率關(guān)系,可得(5-9)如果忽略Pn，Pn+s的差別，則近似可得(5-10)根據(jù)式(5-9)，當(dāng)接收機(jī)輸入端的信號(hào)功率為切線靈敏度時(shí)，由于Ps0=GRPTSS，因此(5-11)在切線靈敏度狀態(tài)下，噪聲的自

6、差拍分量大于信號(hào)與噪聲的互差拍分量a>b，取近似,(5-12)代入式(5-11),可得(5-13)經(jīng)配方整理，代入檢波前噪聲功率譜密度W0=kT0FRGR,可得(5-14)式中,A為檢波器品質(zhì)常數(shù),令Kc=2.5，ΔfR、ΔfV均以MHz為單位，括號(hào)外的FR以dB為單位，括號(hào)內(nèi)的FR為真值，可得(5-15)2．ΔfR>2ΔfV視放輸出噪聲Pn+s將包括射頻信號(hào)與兩邊噪聲互差拍的部分視頻噪聲，射頻噪聲自差拍的部分視頻噪聲以及檢波/視放產(chǎn)生的噪聲PV，即(5-16)沒有信號(hào)存在時(shí)的輸出噪聲功率同式(5-4)。根據(jù)式(5-9)，當(dāng)接收機(jī)輸入端的信號(hào)功率為切線靈敏度時(shí)

7、,(5-17)經(jīng)配方整理,可得(5-18)或(5-19)3．檢波前高增益情況由于低噪聲射頻放大器技術(shù)的發(fā)展及其在偵察接收機(jī)中的普遍應(yīng)用，目前偵察接收機(jī)在檢波前的增益普遍很高，完全可以忽略檢波器和視頻放大器噪聲對(duì)接收機(jī)靈敏度的影響。由于AΔfV/(G2RF2R)很小，因此當(dāng)ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV時(shí),當(dāng)ΔfR>2ΔfV時(shí),5.1.3POPS的分析計(jì)算由于切線信號(hào)靈敏度狀態(tài)下的輸出信噪比近似為8dB，典型偵察接收機(jī)POPS狀態(tài)下的輸出信噪比為14dB，在忽略檢波器小范圍內(nèi)非線性影響的情況下，POPS可以直接由PTSS換算得到:(5-22)當(dāng)檢波前系統(tǒng)增益較高時(shí)，檢

8、波器主要工作于大信號(hào)線性檢波狀態(tài)。5.