雷达接收机灵敏度测试方法

• 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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• 63•在当今民航事业迅猛发展的环境下，二次监视雷达作为空中交通管制的重要设备，在空域监视和保障飞行安全方面发挥着不可或缺的作用。

因此，二次监视雷达必须具备很高的可靠性和稳定性，为了实时掌握二次监视雷达的设备状态，需要对二次监视雷达的接收机灵敏度等重要性能指标进行监控。

本文所述的二次监视雷达接收机灵敏度的自动测量方法，通过周期性地向接收机施加测试激励信号，接收机反馈与自身灵敏度相关联的模拟信号，对该模拟信号进行A/D 量化处理后，获得模拟信号幅度，经过转换函数一种二次监视雷达接收机灵敏度的自动测量方法四川九洲空管科技有限责任公司 李 枢 杜世勇 唐 川图1 测试激励信号时序图图2 转换模拟视频电路图计算出二次监视雷达的接收机灵敏度。

该方法十分简便，无需使用ATC-1400A 测试测距仪等昂贵专用测试设备，同时不会影响二次监视雷达的正常工作。

1 现有测量方法的缺点在通常情况下，二次监视雷达的接收机灵敏度只能通过ATC-1400A 测试测距仪等昂贵专用测试设备进行测量，尤其是在航管站，二次监视雷达全天候、全天时不间断工作，不能暂停使用来进行测量，因此传统测量方法十分不便。

2 技术方案实现2.1 施加测试激励信号二次监视雷达的数字信号处理板FPGA 产生测试门和测试编码信号，在每一个询问触发周期的前100us 内作为激励信号施加给接收机，测试门和测试编码信号在正常发射的询问编码信号之前，不会与接收的应答信号产生混淆，因此对二次监视雷达的正常工作不• 64•会造成影响。

测试激励信号时序图如图1所示。

2.2 接收机耦合模拟视频接收机收到测试激励信号后，检测到测试门信号有效，通过对数检波器耦合出与测试编码同步的模拟视频信号，模拟视频信号的幅度反映接收机的灵敏度。

图2为二次监视雷达接收机通过对数检波器转换为模拟视频信号电路图。

2.3 A/D量化二次监视雷达的数字信号处理板对接收机反馈的模拟视频通过A/D 转换芯片进行A/D 量化。

雷达接收机灵敏度的探讨摘要雷达接收机性能的重要指标之一是灵敏度。

本文主要陈述了雷达接收机的工作原理，灵敏度含义，以及工作中的测量切线灵敏度的方法。

关键词超外差；动态范围；灵敏度；切线灵敏度中图分类号TN957 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)071-0095-01随着雷达设备的日益增多，维护水平的不断提高，如何理解并掌握雷达接收机灵敏度的相关知识和测量技能已经成为雷达维护人员的重要日程。

灵敏度是雷达接收机性能的重要指标之一，灵敏度的高低直接反应了一部雷达探测性能的优劣。

1 雷达接收机的组成图1所示的是典型的超外差电路框图，雷达接收接收机就是这样的装置。

它将所要接收的频率在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。

这个固定的频率，由差频作用产生的。

如果我们在接收机内制造一个振荡电波（通常称为本机振荡），使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作就是混频。

由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。

采用了这种电路的接收机叫外差式接收机，混频和振荡的工作，合称变频。

外差作用产生出来的差频，习惯上我们采用易于控制的一种频率，它比高频较低，但比音频高，这就是常说的中间频率，简称中频。

二次雷达中我们把这个值设定为60 MHz。

当与本振1030 MHz的相差60 MHz的970 MHz和1090 MHz 的镜像频率进入接收机时，首先在混频前预选滤波器将阻止镜像频率970 MHz 进入后级链路，只允许载波1090 MHz进入混频器。

混频后得到的中频信号，经过匹配滤波器放大，在检波得到视频信号。

以下是雷达接收机各部分的功能简述：高频部分：T/R及保护器：发射机工作时，是接收机输入端短路，并对大信号限幅保护。

低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系数和热噪声增益。

混频器，本振：保证本振频率与发射频率差频为中频，实现变频。

测量中常见的雷达测量方法和精度评定雷达作为一种广泛应用于测量和探测领域的技术，具有高效、准确和实时的特点。

它利用电磁波的特性，通过发射和接收信号来测量目标的距离、速度和方位。

在测量中，雷达的应用非常广泛，包括气象预测、飞行控制、海洋测量、地质勘探等领域。

本文将介绍几种常见的雷达测量方法并讨论其精度评定。

一、脉冲雷达测量方法及精度评定脉冲雷达是一种常见的雷达测量方法。

它通过发送离散的脉冲信号，通过测量脉冲的往返时间来计算目标的距离。

脉冲雷达的原理相对简单，但在实际应用中需要考虑一些因素对测量精度的影响。

首先，射频信号的频率对脉冲雷达的精度有一定影响。

高频率的信号可以提高测量的精度，但也会增加系统的成本和复杂度。

因此，在实际应用中需要在信号频率和成本之间进行权衡。

其次，脉冲雷达的发射和接收天线的方向性也会影响测量精度。

天线的方向性越高，系统的测量精度就越高。

因此，在设计和选择天线时，需要考虑天线的方向性及其对测量的影响。

此外，脉冲雷达的测量精度还受到目标形状、目标反射面的特性以及环境噪声等因素的影响。

这些因素会引起测量误差，并且在不同的应用场景中会有所不同。

因此，在实际使用中需要进行误差分析和校准，以提高测量的准确性和可靠性。

二、连续波雷达测量方法及精度评定连续波雷达是另一种常见的雷达测量方法。

它通过发送连续的波形信号，通过测量信号的频率差来计算目标的速度。

连续波雷达的原理相对复杂，但在一些特定的应用中具有重要的作用。

连续波雷达的测量精度与多普勒效应密切相关。

多普勒效应是连续波雷达用来测量目标速度的基础。

当目标靠近时，接收到的信号频率会增加；当目标远离时，接收到的信号频率会减小。

通过测量频率差，可以计算出目标的速度。

但是，连续波雷达的测量精度受到多种因素的影响，例如信噪比、目标的角度等。

在实际应用中，连续波雷达的精度评定通常包括两个方面：速度测量精度和目标位置测量精度。

速度测量精度主要取决于信噪比和多普勒频率分辨率。

接收机性能敏感度测试1.引言GJB151A 中的CS103、CS104和CS105这三项传导敏感度测试的目的是确认在接收机中可能产生的互调产物（CS103）、带外发射抑制（CS104）和交调产物（CS105）是在标准或规范容许的限值内。

a. 互调在接收机带宽以外的两个或多个发射未被射频放大器任一级或混频器高度衰减，从而因非线性效应产生这些发射的谐波的和频与差频，如果其中某些恰在接收机通带内，就与有用信号一样被接收，从而引起接收机性能降低。

b. 交调一个邻近频道发射进入接收机前端电路致使射频放大器处于非线性区，当有用信号经由此放大器时，因前者导致放大器增益变化而使此有用信号受到调制。

c. 带外发射的抑制不希望的信号渗入接收机前端并与本振信号混频产生和与差频，其中有的正好落入接收机中频带宽内，也被当作有用信号处理。

这些带外杂波响应的例子如镜频响应、本振的谐波加上和减去中频、本振谐波除以干扰信号的谐波。

以上三种现象示于图1。

Un Re gi st er ed图1 接收机敏感特性互调、交调、带外信号抑制的图示2.CS103互调（15KHz~10GHz ）任何放大器都有某种程度的非线性，当信号接近饱和时非线性变得明显。

由于接收机是一种灵敏装置，典型的灵敏度约为-90dBm 至-130dBm ，它对非线性效应要比大多数基带放大器要敏感得多。

这些效应中最重要的一种称为互调。

要产生互调产物，两个或多个带外信号必须足够强才能渗入接收机前端（例如其预选器），导致在射频放大器或混频器中出现的信号在非线性级中混频。

此混频过程产生干扰信号及其谐波的和与差频。

如果这些新频率中的一个或多个处在接收机的通带内，就与有用信号一起被处理。

因此能产生互调干扰的信号应满足以下关系：|21nf mf ±|=0f （1）或 1|f fn f f m|0201=± （2） 其中0f 为接收机调谐频率1f 和2f 为产生互调的两个干扰发射的频率m 和n 为整数（1，2，3等）互调产物混频的阶数由整数m 和n 之和决定。

接收机性能敏感度测试1.引言GJB151A 中的CS103、CS104和CS105这三项传导敏感度测试的目的是确认在接收机中可能产生的互调产物（CS103）、带外发射抑制（CS104）和交调产物（CS105）是在标准或规范容许的限值内。

a. 互调在接收机带宽以外的两个或多个发射未被射频放大器任一级或混频器高度衰减，从而因非线性效应产生这些发射的谐波的和频与差频，如果其中某些恰在接收机通带内，就与有用信号一样被接收，从而引起接收机性能降低。

b. 交调一个邻近频道发射进入接收机前端电路致使射频放大器处于非线性区，当有用信号经由此放大器时，因前者导致放大器增益变化而使此有用信号受到调制。

c. 带外发射的抑制不希望的信号渗入接收机前端并与本振信号混频产生和与差频，其中有的正好落入接收机中频带宽内，也被当作有用信号处理。

这些带外杂波响应的例子如镜频响应、本振的谐波加上和减去中频、本振谐波除以干扰信号的谐波。

以上三种现象示于图1。

Un Re gi st er ed图1 接收机敏感特性互调、交调、带外信号抑制的图示2.CS103互调（15KHz~10GHz ）任何放大器都有某种程度的非线性，当信号接近饱和时非线性变得明显。

由于接收机是一种灵敏装置，典型的灵敏度约为-90dBm 至-130dBm ，它对非线性效应要比大多数基带放大器要敏感得多。

这些效应中最重要的一种称为互调。

要产生互调产物，两个或多个带外信号必须足够强才能渗入接收机前端（例如其预选器），导致在射频放大器或混频器中出现的信号在非线性级中混频。

此混频过程产生干扰信号及其谐波的和与差频。

如果这些新频率中的一个或多个处在接收机的通带内，就与有用信号一起被处理。

因此能产生互调干扰的信号应满足以下关系：|21nf mf ±|=0f （1）或 1|f fn f f m|0201=± （2） 其中0f 为接收机调谐频率1f 和2f 为产生互调的两个干扰发射的频率m 和n 为整数（1，2，3等）互调产物混频的阶数由整数m 和n 之和决定。