x波段中频相参多普勒天气雷达接收机的设计

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。X波段中频相参多普勒天气雷达接收机的设计　　摘要：本文就对X波段中频相参多普勒天气雷达接收机的方案设计进行探究，包括如何对接收机的噪声系数、级灵敏度、系统动态范围和前端增益进行计算，同时又对稳定本振信号的措施加以分析，提高数字中频接收机的可靠性和灵敏性。　　关键词：X波段；中频相参；多普勒；天气雷达接收机　　全相参雷达系统具有较长的

2、使用寿命，性能稳定，不会受到机械震动、电源波动的影响，且噪声低，但由于其价格成本较高，移动和架设较为麻烦，缺乏灵活性，如在天气雷达系统设计过程中采用中频相参脉冲多普勒体系，其雷达的性价比较高，雷达采用的是磁控管发射机，这种磁控管的价格较低，高压工作时间长[1]。接收机采用的是本振数字中频接受技术，动态线性范围较大，采用这些先进技术可以有效提高雷达系统的性能，使其达到全相参雷达水平，同时在价格上和全寿命周期成本又比全相参雷达成本低。　　一.X波段中频相参多普勒天气雷达接收机技术指标为了充分发挥“教学点数字教育

3、资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　在X波段中频相参多普勒天气雷达接收机中，接收机的工作频率为9500MHz，接受系统的灵敏度为-120dBm，动态范围≥80dB，噪声系数≤5dB，本振短期频率稳定度为10-

4、10/ms，中频输出40MHz，中频带宽3MHz[2]。接收系统主要功能室为了将天线所发射的微弱回波信号放大变频，再将其放大到所需功率电平，放大后中频回波信号送到数字中频接收机，将其转换为数字中频信号，经过正交相位运算获得正交数字信号，送到信号处理器。　　二.主要技术参数　　接收机噪声系数计算　　接收机噪声系统的计算公式为：。在X波段中低噪声高频放大器噪声系数通常是小于等于3dB，增益为G1=，40MHz中频放大器噪声系数小于等于5dB，混频器噪声系数通常在10dB左右，增益为G2=，因此取F1小于等于，将

5、数据带入到噪声系统计算公式中即可得出F=，符合设计的要求[3]。　　接收机灵敏度计算　　接收机灵敏度主要是接收机接收微弱信号能力的物理量，其表达式为。根据工程设计的经验，通常情况下取接收机输出端信号噪声功率之间的比D=1，接收机输入端功率为其灵敏度，也是临界灵敏度。通过公式可以发现，临界另觅你读通常只和噪声系数F以及接收机带宽B有关系，由于T0和K均为常数，标准室温为290度K[4]。接收机带宽设置通常和接收信号相关，在接收机中接收信号最小脉冲宽度为μS，因此可以计算出接收机临界灵敏度为，将数据带入到公式中

6、，为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。。因此接收机灵敏度和相应的指标要求相符合，具有一定余量，需要对器件老化、工程化等因素进行充分考虑，计算也需要按照灵敏度为-110dBm进行计算，接

7、收机的输入阻抗按照60Ω计算，输入阻抗最小可辨电动势为，按照场放输入端的灵敏度，对场放输入端的最小可测电压Usmin进行计算，计算公式为，公式中R=60Ω，计算可以得出Usmin=。如果按照噪声功率进行计算，场放输入端噪声功率按照公式进行计算。　　前端增益计算　　数字中频转换器接口电平为-84到+15dBm，最小的输入信号电平为-84dBm，已知场放输入端的最小可测电压为uV，由此可以计算出接收机的前端总增益为/=，即-84dBm-=35dB，在方案设计中取A=35dBm，接收机的前端增益分配：场放为24d

8、B，预选滤波器为-3dB，混频器为-10dB，前中为30dB。　　系统动态范围分析　　如果场放的输入端灵敏度为-110dBm，按照系统输入动态等于90dB进行计算，场放的输入端最大信号功率则等于90dB-110dBm=-20dBm，根据系统前端增益可知，数字中频转换器的输入端信号强度为-20dBm+35dB=15dBm，数字中频转换器最大的输入信号强度为15dBm，也就是说输入端信号范围的灵敏度范围在-110dB