雷达接收机脉冲灵敏度测试

• 136•兰州多普勒天气雷达灵敏度测试兰州理工大学机电学院 民航甘肃空管分局 田 方本文主要通过详细的图示，以美国EEC 多普勒气象雷达DWSR －2500C 为例,介绍了雷达的接收机灵敏度的基本原理和测试，通过理论与实际相结合，详细讲述了一种不常见测试灵敏度的方法；对以后机务员对雷达的测试维护提供了参考和补充,有一定的普及实用价值。

1 简述灵敏度是雷达接收机的最主要质量指标之一。

灵敏度表示了接收机接收微弱信号的能力。

能接收的信号越微弱，则接收机的灵敏度越高，雷达的作用距离也就越远。

雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率S i min 来表示，如果信号功率低于此值，则表示信号将被淹没在噪声干扰信号之中，不能被可靠的检测出来。

（俞小鼎.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].气象出版社,2006）当接收机的输入信号功率达到S i min 时，接收机就能正常接收并且能在输出端检测出这一信号来。

由于雷达接收机的灵敏度受噪声电平的限制，因此要想提高它的灵敏度，就必须尽量减小噪声电平，同时还应该使接收机有足够的增益。

具体来讲，由于噪声总是伴随着微弱信号同时出现，所以要能检测信号，微弱信号的功率应该大于噪声功率或者可以和噪声功率相比。

在噪声背景下检测目标，接收机输出端不仅要使信号放大到足够的数值，更重要的是使其输出信号噪声比S O / N O 达到所需要的数值。

（丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西北电子科技大学出版社(第三版),1994）通常雷达终端检测信号的质量取决于信噪比。

接收机噪声系数F O 为：(1)输入信号的额定功率S i为：(2)式中，为接收机输入端的额定噪声功率。

于是进一步得到：(3)为了保证雷达检测系统发现目标的质量，接收机的中频输出必须提供足够的信号噪声比，令时所对应的接收机输入信号功率为最小可检测信号功率，即接收机实际灵敏度为：(4)通常，又可以把(S O / N O )min 称为“识别系数”，并用M 表示，所以灵敏度又可以写成：(5)为了提高接收机的灵敏度，即减少最小可检测信号功率S i min ，通常需要做到：(1)尽量降低接收机的总噪声系数F O ，所以通常采用高增益、低噪声高放；（卢小佳.多普勒天气雷达信号处理的研究[D].安徽大学,2014）(2)接收机中频放大器采用匹配滤波器，以便得到白噪声背景下输出最大信号噪声比；(3)识别系数M 与所要求的检测质量、天线波瓣宽度、扫描速度、雷达脉冲重复频率及检测方法等因素均有关系。

恩瑞特空管二次雷达接收机灵敏度测量方法分析摘要：随着民航设备国产化程度的不断深入，各地区空管已经逐步采用国产雷达，其中以恩瑞特雷达为代表。

本文以恩瑞特二次雷达为例，对比分析新型号雷达的设计特点、设备测试遇到的问题，进行多种灵敏度的测量方法分析。

关键词：灵敏度，二次雷达引言灵敏度是衡量接收机检测微小信号能力的重要指标。

民航技术规范中对灵敏度的衡量是通过测量切线灵敏度完成的。

按照规范，切线灵敏度是通过在示波器上观察接收机的视频输出，使用一个脉冲信号将观察到的噪声幅度升高，升高的高度和这个脉冲的自身高度相同时的输入信号强度。

规范给出的不仅是指标，也包含了对该指标的测量方法：使用示波器观察视频输出。

因此只适用于有视频输出的雷达。

恩瑞特二次雷达接收机与其他型号雷达有所不同，未在中频后接入对数放大器，经过对数放大后输出logIF视频，而是直接中频AD采样。

随着AD采样技术的发展，采样率不断提高，未来会有更多的雷达采用该模式。

由于设计的区别，按照民航规范所描述的测量方法，没有视频输出，就没有办法测量切线灵敏度。

根据恩瑞特巡检作业指导书，有以下两种测量接收机灵敏度的方法：方法一：按照图1进行连接。

通过噪声系数测试，获得接收机的噪声系数；按下列公式计算接收机灵敏度：其中Simin为灵敏度(单位dBm);Bn为接收机带宽（9MHz）;F0为接收机噪声系数。

计算得到到灵敏度为：-97.807dBm.方法二：按照图2进行连接。

使用频谱仪测量背景噪声值；打开信号源信号输出开关，逐步增加信号源输出至频谱仪上中频信号数值大于背景噪声12dBm为止，此时信号源输出功率即输入信号为接收机灵敏度：-106dBm（RBW100kHz）方法三：用信号源产生调制脉冲，同时在接收机输出端接频谱仪，测试连接如图3所示。

频谱仪采用0 SPAN功能，频率设为60MHz，单位为电压，检测方式为峰值；设置marker1标记背景噪声顶部，marker2标记脉冲噪声底部，打开marker table。

接收机灵敏度测量方法
灵敏度的定义与量测
接收机通常所标示的灵敏度如：输入阻抗５０Ω，频率范围30～60ＭＨｚ时，对于30ｄＢ的Ｓ／Ｎ比，其灵敏度约为30μＶ。

这种表示法可以用实际的量测方法来了解所代表的意义，如图一所示：
图一灵敏度测试方法
在接收机的声频输出，接上一个真正的ｒｍｓ（有效值）电表或数字存储示波器，在输入端接一个信号产生器（必须注意阻抗匹配）。

首先将讯号产生器和接收机设定在特定的测量频率，并调整讯号产生器，使其输出为零，此时在ｒｍｓ电表上的读值为接收机本身产生的内部杂讯功率。

再慢慢地增加讯号产生器的输出，直到ｒｍｓ电表的读值比原来增加3０ｄＢ，也就是Ｓ／Ｎ比为3０ｄＢ时，此时读取讯号产生器输出的电压值，如果是30μＶ的话，则此接收机的灵敏度就是30μＶ。

对於不同的测量频率，接收机会有不同的杂讯系数，所以，要比较接收机的灵敏度，就必须规定测量的频率和Ｓ／Ｎ比的大小才有意义。

此外，各种不同的调制模式要清楚地记录讯号所需的Ｓ／Ｎ比也不同，如ＣＷ模式须３ｄＢ即可，ＳＳＢ模式须１０ｄＢ，ＡＭ模式须１７ｄＢ。

因此，我们知道在相同的情况下，ＣＷ模式可以记录到微弱的讯号，ＳＳＢ模式则次之。

负载电阻使用1K，请各组在测试前焊上负载电阻！！！。

雷达接收机灵敏度的测试方法探究作者：刘杰吴飞向东来源：《科学与财富》2016年第12期摘要：雷达测试技术发展，对于我国军用、民用雷达技术水平与实际使用质量的提高，有着重要促进作用。

本文针对雷达接收机灵敏度测试方法技术开展革新研究，为雷达测试技术整体发展提供理论支持。

关键词：雷达接收机；灵敏度；测试；方法；技术革新随着我国电子技术的不断发展，如何利用新型电子技术提高雷达设备整体质量，就成为了当前雷达技术研究者的重要研究内容。

特别是在雷达信号接收过程中，提高接收机敏感度对于提高雷达设备信息处理质量，有着重要的技术支持作用。

为此技术人员利用GPT S软件技术，在原有的雷达接收机技术基础上，改进发展了接收机灵敏度测试方法，提高了灵敏度测试自动化与准确度质量。

新型接收机灵敏度测试方法主要技术内容包括了新型技术平台、流程技术革新，用于测试整体速度和精度，其研究具体内容包括了以下几点。

一、测试平台实用技术研究接收机灵敏度测试平台是开展测试工作的基础设备，也是技术人员首要开展的技术革新环节。

在测试平台设计中，主要技术内容包括了以下几点。

（1）确定信号流通方式。

在测试平台设计中，技术人员在接收机与测试设备过程中，一般使用定向耦合器信号，用以确保设备间信号流通质量。

（2）以雷达技术指标为基础，确定测试信号强度。

不同的雷达设备对于信号接好信号的要求差异，过强的信号接收强度会破坏接收器。

所以在测试平台设计中，技术人员应根据雷达技术要求，采用技术措施（如在设备线路中增加同轴衰减器）调整测试信号强度，确保测试接收机测试安全。

（3）选择合理的信号源。

信号源质量是测试平台质量的主要环节。

特别是脉冲发生器为主的微波信号源的采用，是当前较为常见的信号源设备。

（4）利用质量较好的功率测试频谱仪与计算探头，做好信号输出功率与频谱的检测工作。

（5）采用人工检测监控工作。

在信号检测过程中，技术人员需要在测试平台中同加设示波器，进而保证测试过程中技术人员对测试监控的开展，提高测试工作质量（6）接入ATE系统。

基于GPTS雷达灵敏度自动测试方案设计[摘要] 本文基于GPTS软件对雷达接收机灵敏度的自动测试进行研究,包括方案设计、输入信号设计、测试速度与测试精度的设计;最后给出实验结果对方案进行验证。

[关键词] 自动测试灵敏度雷达接收机灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力(1),通常用最小可检测信号功率Simin来表示。

当接收机的输入信号功率达到Simin时,接收机就能正常接收并在输出端检测出这一信号。

如果信号功率低于此值,信号将被淹没在噪声干扰之中,不能被可靠地检测出来。

本文基于GPTS对雷达接收机灵敏度进行自动测试方案设计。

一、GPTS测试系统概述该测试方案基于GPTS3.0自动测试系统设计而成。

GPTS3.0自动测试系统基本目的是构造一个软件系统,完成测试仪器的管理,信号的产生、测试,测试程序运行控制,测试结果的处理、保存等所有测试系统都必须完成的基本工作。

将系统的通用功能和与被测对象有关的测试程序区分开来。

系统通过一组定义良好的测试程序接口提供所有的系统功能,测试程序开发者使用该接口开发针对不同被测对象的测试程序,使测试程序的开发者可以不必了解具体仪器的操作方法、复杂的测试系统软件配置而专注于被测对象的研究。

二、测试方案的设计基于雷达接收机灵敏度的定义,测试方案如图1所示:E8311脉冲发生器作为微波信号源,给接收机提供输入信号;经接收机处理后输出;再经采样,采样值与门限值进行比较,采样值大则输出为“1”,反之则输出为“0”;比较结果作为输出信号。

检测步骤如下:(1)输入信号功率;(2)降低输入信号功率;(3)检测输出信号的值,有连续两个以上“1”输出判定为有信号,重复(2),反之则判定无信号输出;(4)记录判定无信号输出时刻的输入信号功率,即为雷达接收机最小可检测信号功率Simin,检测结束。

具体测试流程如图2所示:初始信号功率的选取:首次输入信号功率时,应根据雷达接收机老旧程度、标称的灵敏度适当的选择初始信号功率。

实验一接收机灵敏度实验
试验目的：熟悉雷达接收的最基本的条件是有足够强的雷达回波信号能量进入接收机。

掌握切线灵敏度的定义。

观察在雷达回波信号能量变化的条件下，接收机输出的雷达回波信号的包络的变化。

试验内容：
1．熟悉实验装置的电路结构和器件，检查电源线是否连接，检查快速熔断器是否良好。

2．连接目标回波包络输出到示波器。

3．改变目标回波幅度，观察示波器输出的雷达目标回波信号波形。

试验报告：
1．雷达目标回波信号波形分析
2．计算雷达的切线灵敏度。

雷达接收机灵敏度的测试方法
谭博
【期刊名称】《零八一科技》
【年(卷),期】2003(000)002
【摘要】接收机灵敏度表征了雷达接收微弱信号的能力，准确测量接收机灵敏度对于预估雷达作用距离有其重要意义。

通常接收机灵敏度是指临界接收灵敏度Simin，即接收机输出信噪比so/no=0dB时的输入信号功率。

然而工程中准确界定so/no=0dB有其实际困难，本文分析了接收机的噪声、信号形式，总结出了一种工程中简单可行的灵敏度测试方法。

【总页数】7页(P49-55)
【作者】谭博
【作者单位】零八一总厂研究所广元628017
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.5
【相关文献】
1.雷达接收机灵敏度测试方法 [J], 罗凡;沈金泉;严明明
2.雷达接收机灵敏度测试方法研究 [J], 白冰;张晋华;冯英
3.雷达接收机脉冲灵敏度测试 [J], 吕贵洲;梁冠辉;朱赛
4.一种二次监视雷达接收机灵敏度的自动测量方法 [J], 李枢;杜世勇;唐川
5.二次监视雷达接收机灵敏度的自动测量方法 [J], 王璐
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西安电子科技大学雷达对抗实验报告学院电子工程学院专业无线电物理姓名YYY学号2000指导老师饶鲜实验一 雷达测距和接收机灵敏度实验一、实验目的：1、 掌握目标回波测距的方法。

2、 雷达回波信号能量变化对接收机输出的信号的幅度（包络） 的影响。

3、 掌握切线灵敏度的定义。

二、实验内容利用雷达对抗实验仪, 示波器，按照实验步骤调节稳定的基准信号，同时测试一下参数：1、 测量回波信号与时间基准脉冲信号的时延，利用公式计算目标距离。

2、 通过改变目标回波幅度的衰减，观察输出信号的变化，测量回波信号的电平。

3、 改变目标回波衰减的大小，直到示波器输出的脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线噪声的顶部在一条直线上，记录对应的信号衰减值,计算切线灵敏度,测量此时有信号位置的噪声电压峰值m U 和基线噪声电压峰值n U 。

三、整理后的数据和结果目标回波幅度衰减百分比与回波信号幅度表目标回波时延：52us有信号处噪声电压峰值m U : 22mv 噪声的最大值n U ：16mv 两目标回波间的间隔：400us 目标回波脉冲宽度 ：240ns 四、结论及讨论1．根据记录回波的时延,计算目标回波距离。

答：目标回波时延：tr=52us ，根据公式R=C*tr/2计算得回波距离R 为7.8km 。

2． 距离分辨率为多少？答：距离分辨率 Bc vd c r n c 1*2)(2≈+=∆τ实验测得目标回波脉冲宽度τ为240ns,代入距离分辨率公式得到c r ∆约为36m.3、目标回波输入信号的幅度改变,示波器输出信号有何变化？答：由前面数据整理的表格可以看出,目标回波输入信号的幅度衰减越来越大时，示波器输出信号幅度越来越小。

4、雷达的切线灵敏度是多少？答:接收机灵敏度为:95。

5、基线噪声电压峰值 n U 和满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值m U 是否相同？为什么？答：基线电压峰值 n U 小于满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值,因m U 为 n U 只是接收机内噪声而不仅m U 包含接受机内噪声还包含外界干扰噪声所以n U <m U .实验二 脉冲积累实验一、实验目的：熟悉脉冲积累改善接收机检测能力的原理 二、实验内容利用雷达对抗实验仪,示波器，改变可变参数积累脉冲数，测量目标回波信号的幅度和噪声信号的幅度最大值。