分析降低雷達(dá)接收機(jī)中噪聲的幾種方法

唐民 李旭

摘 要 雷達(dá)接收機(jī)中的噪聲會(huì)對(duì)設(shè)備的靈敏度造成很大的干擾。本文根據(jù)對(duì)雷達(dá)接收機(jī)中噪聲的種類等特征，研究降低噪聲的具體方法，分析了噪聲對(duì)于雷達(dá)接收機(jī)的影響，與降低雷達(dá)接收機(jī)中噪聲的途徑。

關(guān)鍵詞 雷達(dá)接收機(jī);降低噪聲;方法

前言

雷達(dá)接收機(jī)是一種對(duì)處理回波信號(hào)的設(shè)備，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換、放大等操作，從而將接收的微小回波信號(hào)提取出來(lái)[1-2]。而在雷達(dá)接收機(jī)接收信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)收到一些對(duì)設(shè)備靈敏度產(chǎn)生負(fù)面影響的噪聲，讓信號(hào)變得難以辨別，從而導(dǎo)致雷達(dá)探測(cè)的距離出現(xiàn)錯(cuò)誤。想要降低雷達(dá)接收機(jī)中噪聲，需要根據(jù)不同的噪聲情況，對(duì)雷達(dá)接收機(jī)中噪聲進(jìn)行具體的分析，才能使用適合的方法進(jìn)行降噪工作。

1雷達(dá)接收機(jī)中噪聲的介紹

雷達(dá)接收機(jī)中噪聲可以按照來(lái)源的不同，分為內(nèi)部噪聲與外部噪聲。了解噪聲形成的原因與其種類、特點(diǎn)，對(duì)降噪與提高雷達(dá)接收機(jī)靈敏度有很大的幫助[3-4]。經(jīng)過(guò)調(diào)查，內(nèi)部噪聲為接收機(jī)內(nèi)部元件損壞產(chǎn)生的噪聲，常見(jiàn)的元件包括饋線、諧振回路、電阻、晶體管、電子管等。而外部噪聲來(lái)源常見(jiàn)的有天氣、電臺(tái)、天線熱噪聲、工業(yè)干擾、敵方干擾等[5]。兩種不同的噪音來(lái)源，造成的損害也不同。如果出現(xiàn)內(nèi)部元件損壞，那么在使用設(shè)備時(shí)，無(wú)論時(shí)間與空間的變化，都會(huì)產(chǎn)生干擾雷達(dá)接收機(jī)的噪聲。而對(duì)于外部干擾則會(huì)有某些條件限制，例如只在某個(gè)頻率范圍出現(xiàn)的噪聲，雷雨天氣中的閃電的干擾等，都是在特定條件才會(huì)產(chǎn)生的噪聲干擾。

2降低外部噪聲的方法

2.1 小波分析法

小波分析法是根據(jù)對(duì)頻域、時(shí)域相關(guān)特征的局部分析，將穩(wěn)態(tài)信息、非穩(wěn)態(tài)信息、瞬時(shí)信息等進(jìn)行收集的方法，在降低外部噪聲方面效果顯著。其原理是設(shè)定疊加原始信號(hào)、高斯白噪聲信號(hào)、準(zhǔn)高斯白噪聲信號(hào)，選擇分解層數(shù)與小波，再使用對(duì)應(yīng)降噪方法進(jìn)行小波系數(shù)閾值處理，處理小波系數(shù)重構(gòu)信號(hào)，最后得到消除噪聲后的信號(hào)。降噪方法包括小波閾值法、硬閾值法、軟閾值法三種。

2.2 自適應(yīng)方法

這是一種利用雷達(dá)回波信號(hào)不相關(guān)性而進(jìn)行噪聲消除的方法。具體操作是使用自適應(yīng)濾波器，并按照對(duì)應(yīng)規(guī)范進(jìn)行安裝，達(dá)到消除回波信號(hào)中噪聲的目的。注意合理調(diào)整自適應(yīng)濾波器的參數(shù)，并使用合理的計(jì)算方法，在MMSE準(zhǔn)則的規(guī)定下進(jìn)行降噪工作。自適應(yīng)濾波器常用的算法有FS-LMS（分割濾波器算法）、LMS（最小均方算法）、FT-LMC（分?jǐn)?shù)階常算法）、GD-LMS（梯度下降算法）。另外，還可以使用自適應(yīng)噪聲的抵消系統(tǒng)，再原始的輸入之上，再加上參考的輸入，使用原始輸入相關(guān)的噪聲，以抵消原始輸入信號(hào)中的噪聲。

3降低內(nèi)部噪聲

3.1 判斷噪聲的相關(guān)指標(biāo)

對(duì)雷達(dá)接收機(jī)來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的噪聲系數(shù)是判斷內(nèi)部噪聲對(duì)輸出信號(hào)的影響的關(guān)鍵指標(biāo)。輸入/輸出端的信噪比是指噪聲功率與輸入/輸出端信號(hào)功率的比值，而內(nèi)部噪聲系數(shù)是輸入端與輸出端信噪比的比值。當(dāng)內(nèi)部噪聲系數(shù)大于1時(shí)，表示雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)部有噪聲產(chǎn)生，并且內(nèi)部噪聲系數(shù)越大，受到的干擾程度就越大。當(dāng)內(nèi)部噪聲系數(shù)等于1時(shí)，表示雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)部無(wú)噪聲產(chǎn)生，輸入端與輸出端信噪比無(wú)變化。根據(jù)研究，雷達(dá)接收機(jī)不同單元電路的單元噪聲系數(shù)不同，我們需要按照總噪聲系數(shù)與各級(jí)噪聲系數(shù)的實(shí)際數(shù)值，詳細(xì)分析其造成影響的程度，再進(jìn)行相應(yīng)的降噪處理。

3.2 降低內(nèi)部噪聲的器件

降低內(nèi)部噪聲的方法是對(duì)不同降噪器件采用不同的降噪方法，并應(yīng)用于雷達(dá)接收機(jī)的實(shí)際使用中，從而達(dá)到降低出現(xiàn)的內(nèi)部噪聲的效果。進(jìn)行降噪需要考慮的器件包括高頻饋源饋線、中頻放大器、高頻放大器、混頻器四種。①高頻饋源饋線。應(yīng)該選取低損耗、高頻的高頻饋源饋線，并注意適配性與電路的鏈接正常。②中頻放大器。中頻放大器本身常被使用的有主中放、前置中放兩種，建議使用共射擊-共基與共陰-共柵級(jí)聯(lián)電路，進(jìn)行降噪處理。③高頻放大器。增加額定的功率，減少高頻放大器的噪聲系數(shù)是對(duì)其進(jìn)行降噪關(guān)鍵。根據(jù)調(diào)查，在以GaAs 襯底的單片集成電路中，使用GaAs FETA（微波砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)低噪聲放大器）遷移率晶體管可以降低的噪聲系數(shù)和增加的額定功率增益，能夠在倍頻程、多倍頻程帶寬中發(fā)揮效果，達(dá)到有效降低高頻放大器內(nèi)部噪聲的目的。④混頻器。推薦使用混頻二極管進(jìn)行內(nèi)部降噪。根據(jù)研究，使用雙平衡、三平衡、平衡混頻器可以有效蓋上振蕩器產(chǎn)生的噪聲帶來(lái)的負(fù)面干擾。另外，在采用混頻二極管的基礎(chǔ)上使用鏡頻抑制、鏡頻回放技術(shù)，可以增加混頻輸出端信噪比，降低有關(guān)頻噪聲的輸出功率，讓混頻器變頻損耗變低，最終產(chǎn)生良好的降噪效果。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，噪聲會(huì)對(duì)雷達(dá)接收機(jī)的正常工作造成很大的影響，而產(chǎn)生噪音的原因也是多方面的，需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行噪聲的降噪處理，以確保雷達(dá)工作時(shí)的準(zhǔn)確性。本文根據(jù)噪聲種類的不同，從內(nèi)部與外部?jī)煞矫娣治鲇嘘P(guān)的降低雷達(dá)接收機(jī)中噪聲的方法，具體包括有小波分析法、自適應(yīng)方法、使用不同器件等。這些方法可以有效減少內(nèi)外部噪聲對(duì)于靈敏度的干擾，降低噪聲系數(shù)，幫助提升高雷達(dá)接收機(jī)的性能。

參考文獻(xiàn)

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