雷达接收机技术

雷达接收机是雷达系统的重要组成部分。本书主要阐述雷达接收机和频率源系统及电路的工作原理、基本理论、主要组成、设计技术和测试方法，重点阐述数字化收发技术、相控阵雷达接收机和数字阵列雷达接收机的工作原理和典型实现方法，并介绍近年来发展的基于先进封装工艺的接收机技术、RFSoC（射频片上系统）接收机技术、微波光子接收机技术和一体化多功能接收技术等新技术。 本书重点介绍雷达接收系统及电路的设计和工程实现方法，力求从工程的角度阐述，突出实用性、先进性、通用性、系统性和完整性。

目 录


第1章 概论 001
1.1 概述 002
1.1.1 接收机在雷达系统中的作用 002
1.1.2 雷达接收机的发展简况 004
1.1.3 雷达接收机的工作频率和分类 009
1.2 雷达接收机的基本工作原理 011
1.3 雷达接收机的基本组成 015
1.3.1 射频接收机 016
1.3.2 中频接收机 016
1.3.3 数字接收机 017
1.3.4 频率源和波形产生 019
1.4 雷达接收机的主要技术参数 022
第2章 现代雷达接收机技术分类 026
2.1 现代雷达接收机技术需求 027
2.2 多通道接收机 027
2.3 单脉冲接收机 029
2.4 机载雷达接收机 032
2.5 气象雷达接收机 034
2.6 相控阵雷达接收机 035
2.6.1 模拟相控阵雷达接收机 036
2.6.2 数字阵列雷达接收机 037
2.6.3 现代雷达数字接收机的实现方式 039
第3章 雷达接收机的基本理论 041
3.1 噪声理论 042
3.1.1 接收机中噪声的概率特性 042
3.1.2 接收机的噪声和噪声系数 044
3.2 匹配网络 047
3.2.1 通用四端网络的匹配方法 047
3.2.2 传输线匹配电路 049
3.2.3 集总参数阻抗匹配网络 053
3.2.4 阻抗变换器和导纳变换器 054
3.2.5 阻抗圆图和导纳圆图的应用 056
3.3 采样理论 057
3.3.1 基本采样理论――Nyquist采样定理 057
3.3.2 带通信号采样理论 059
3.4 频率稳定度理论 061
3.4.1 频率稳定度的时域表示法 062
3.4.2 频率稳定度的频域表示法 063
3.4.3 相位起伏谱密度的幂律谱表示 064
3.4.4 频率稳定度与雷达改善因子的关系 065
第4章 雷达接收系统设计 066
4.1 雷达接收系统的组成 067
4.2 低噪声设计 068
4.2.1 接收系统的噪声系数与灵敏度 069
4.2.2 高频低噪声放大器的种类与特点 075
4.2.3 接收系统低噪声实现方法 078
4.3 变频分析和交调仰制 080
4.3.1 混频器的变频分析 080
4.3.2 混频器的种类和特点 082
4.3.3 交调分析与抑制 088
4.4 大动态范围设计 090
4.4.1 接收机动态范围的两种表征方法 091
4.4.2 增益、噪声系数和动态范围 093
4.4.3 系统大动态范围的实现方法 097
4.4.4 对数放大器 101
4.5 滤波和接收机带宽设计 106
4.5.1 接收系统滤波 106
4.5.2 匹配滤波器的相关概念 108
4.5.3 接收机带宽与滤波器的实现方法 111
4.6 系统调制与解调设计 115
4.6.1 模拟正交调制 115
4.6.2 模拟正交解调 116
4.6.3 模拟调制解调关键指标 118
4.6.4 数字信号的调制解调 121
第5章 雷达频率源 122
5.1 雷达接收机对频率源的要求 123
5.1.1 本振信号的技术要求 123
5.1.2 时钟信号的技术要求 125
5.2 直接频率合成器 125
5.2.1 准相参直接频率合成器 126
5.2.2 全相参直接频率合成器 129
5.3 锁相频率合成器 135
5.3.1 锁相环的工作原理 136
5.3.2 模拟锁相频率合成器 139
5.3.3 数字锁相频率合成器 142
5.3.4 取样锁相频率合成器 150
5.3.5 集成压控振荡器锁相频率合成器 151
5.4 直接数字频率合成器 153
5.4.1 DDS的工作原理和概况 153
5.4.2 基于DDS的频率合成技术 156
5.5 现代雷达系统的频率合成方式 158
5.6 分布孔径雷达系统的频率合成方式 161
5.7 发射激励和测试信号 162
5.7.1 发射激励和测试信号的产生方法 163
5.7.2 测试信号在接收系统中的应用 165
5.8 波形设计 166
5.8.1 雷达系统对波形设计的要求 166
5.8.2 波形的模拟产生方法 170
第6章 数字化收发和波束形成控制 174
6.1 多速率信号处理 175
6.1.1 采样频率变换 175
6.1.2 多速率滤波器 183
6.2 数字波形产生 190
6.2.1 DAC技术 191
6.2.2 常用雷达数字波形产生技术 204
6.3 数字化接收 229
6.3.1 ADC技术 230
6.3.2 ADC的发展现状 243
6.3.3 数字下变频技术 256
6.4 收发信号失真分析与补偿处理 275
6.4.1 零中频体制收发信号失真分析与补偿处理 276
6.4.2 收发链路幅相非线性失真分析与补偿处理 288
6.5 数字波束形成控制 313
6.5.1 常规DBF幅相测量与控制技术 313
6.5.2 宽带DBF时延测量与控制技术 318
6.6 系统同步技术 343
第7章 可扩充阵列模块设计技术 349
7.1 概述 347
7.2 功能组成与工作原理 348
7.2.1 功能组成 348
7.2.2 工作原理 349
7.3 技术要求及指标 350
7.3.1 技术要求 350
7.3.2 技术指标体系 351
7.4 设计方法 355
7.4.1 实现方式 356
7.4.2 T/R组件设计 356
7.4.3 功分/合成网络设计 360
7.4.4 驱动放大设计 361
7.4.5 末级波束控制设计 363
7.4.6 DC/DC电源设计 365
7.4.7 结构设计 368
7.5 设计实例 369
第8章 数字阵列模块设计技术 371
8.1 概述 372
8.2 功能组成及工作原理 372
8.3 技术要求及指标 374
8.3.1 主要技术要求 374
8.3.2 主要技术指标 376
8.4 设计方法 382
8.4.1 收发体制及频率窗口选取 382
8.4.2 噪声系数及动态范围设计 383
8.4.3 模拟收发通道设计 386
8.4.4 一体化数字收发电路设计 388
8.4.5 功耗及效率 392
8.4.6 热设计 392
8.4.7 结构设计 393
8.4.8 密封防护设计 394
8.4.9 主要元器件及功能电路模块 395
8.5 设计实例 403
第9章 雷达接收机测试技术 405
9.1 接收机噪声系数和灵敏度的测试 406
9.1.1 噪声系数的测试 406
9.1.2 灵敏度的测试 409
9.2 接收机镜像抑制特性的测试 410
9.2.1 频谱分析仪简介 410
9.2.2 镜像抑制特性的测试 411
9.3 接收机通频带的测试 412
9.4 接收机动态和增益的测试 413
9.4.1 动态测试 413
9.4.2 增益的测试 414
9.5 接收机幅度和相位控制特性的测试 414
9.5.1 矢量网络分析仪的基本工作原理 415
9.5.2 接收机幅度控制特性的测试 415
9.5.3 接收机相位控制特性的测试 417
9.6 接收机ADC特性的测试 417
9.7 接收机I/Q正交特性的测试 419
9.8 频率源功率、频率及杂散抑制度的测试 420
9.8.1 频率源功率的测试 420
9.8.2 频率源频率的测试 421
9.8.3 频率源杂散抑制度的测试 421
9.9 频率源频率稳定度的测试 422
9.9.1 短期频率稳定度的时域测试 422
9.9.2 短期频率稳定度的频域测试 423
9.9.3 发射激励源频率稳定度的测试 424
9.10 波形特性的测试 424
9.11 DAM测试 425
9.11.1 DAM测试需求 425
9.11.2 DAM自动测试系统概述 426
第10章 现代雷达接收机设计展望 429
10.1 基于先进封装工艺的接收机技术 431
10.1.1 基于系统级封装的射频前端系统 432
10.1.2 基于晶圆级封装的收发前端模组 433
10.1.3 基于有机基板封装的天线模组 433
10.2 RFSoC 接收机技术 435
10.2.1 RFSoC简介 435
10.2.2 RFSoC技术特点 435
10.2.3 基于RFSoC的数字接收机设计 436
10.3 微波光子接收机技术 437
10.3.1 微波光子接收机的含义与基本结构 437
10.3.2 宽带光波束形成技术 438
10.3.3 微波光子数字化技术 440
10.3.4 微波光子低相噪频率源技术 441
10.4 一体化多功能接收机技术 442
10.4.1 一体化多功能接收机技术发展概述 442
10.4.2 一体化多功能接收机设计综述 445
参考文献 448