数字阵列雷达射频接收组件的设计与实现

徐晶晶

摘 要：要在实时监测的情况下获取战场上的信息，主要依靠的就是雷达，雷达所接收到的微弱射频目标需要雷达系统的接收机对其进行放大、滤波、下变频以及选频等，得到频谱较为“纯净”的目标，并将目标提供给后续系统，帮助后续系统完成监测获取目标诸元信息。数字阵列雷达射频接收组件是某数字T/R组件的R通道部分，本文主要研究数字阵列雷达射频接收组件的设计与实现。

关键词：数字阵列 雷达射频 接收组件 组件设计

一、数字阵列雷达射频接收组件的设计与实现

（一）射频接收模块

射频接收模块包括接收模块的功能、接收模块的工作原理、射频接收模块指标计算、以及主要电路设计。

接收模块的功能：一般来说，接收模块的位置处于射频接收组件的前端，其中包括电子开关、限幅器组、滤波器组和四级放大链路，限幅器组一般有两个。在雷达工作到了接收期时，通过接收组件能够将数字阵列天线接收到的微弱目标射频信号放大、滤波、选频，在将外干扰抑制之后将其送往数字采样电路。

接收模块的工作原理：在接收模块的前端，作为收发切换的是环形器，接收通道的增益可以通过数控接口来控制，也能在一定程度上扩展接收的动态。几首模块的工作原理组成框架图如图1所示。

射频接收模块指标计算：要对雷达接收机的增益指标进行计算与分配时，要充分考虑到接收机的灵敏度、接收机输出信号所应用到的处理方式以及动态范围等因素。在数字阵列雷达射频接收组件设计中，数字采样的完成通常是通过ADC芯片，时间是在射频回波信号经过接收机射频接收模块输出之后。因此，ADC芯片与接收机的系统增益具有一定的关联，而在接收机的系统增益确定之后就能够分配各级放大管的噪声系数以及增益。

主要电路设计：主要电路设计包括限幅器的电路设计和放大链路的电路设计，其中，限幅器的电路设计一般采用PIN二极管，PIN二极管具有耗散功率较大、结电容较小的特点，其应用范围较广，经过实际的验证之后，其限幅与承受功率均达到相应的指标。选用二极管组成电子开关通常是选择HMSP3822，其中具有两只二极管，且是串联，具有抗阻低的特点，可以作为开关使用;放大链路的电路设计通常是采用ATF-54143这一器件，该器件的特点是覆盖范围较广，常常被应用于消费类电子产品上，对于采购来说较为方便，且价格也较为便宜。ATF-54143器件在工作频带中的增益比较大，可以达到20dB，并且起伏较小，通常低于0.5dB。

（二）数字模块AD采样

功能：数字采样电路的主要功能就是对回波信号的直接射频进行采样，并且对采样信息进行变频处理，在变频处理时要将采样信息置于数字滤波下，从而形成数字I/Q基带信号。

适中的选取：Nyquist 采样方案可适用于雷达重心频率较高的信号，如线性调频信号以及带通窄带信号，但这样的采样方式实施起来难度比较大，且具有高功耗、高成本、可靠性低等特点，实用价值并不高，因此，数字模块AD采样使用的采样方案可以用带通信号欠采样方案。这一采样方案可以适当降低采样的频率，避免在采样过程中信号频谱混叠，还能有效降低信号的频率。

ADC芯片的选择：ADC属于信噪比损耗器件，因此在选择ADC芯片时应该要考虑到ADC的输出信噪比。同时，在确定ADC的采样速率以及量化精度时，应该要充分考虑到芯片的处理能力。虽然说比较高的ACD采样速率、量化精度都能达到一定的标准，但是单纯提升其性能，会影响电路的简单性，还会在一定程度上提高成本，无法在整体范围内提升其性能。因此，在ADC芯片的选择上，不仅要考虑ADC的采样速率、量化精度以及信噪比，还要考虑转换位数、无失真动态范围以及全功率输出帶宽。

主要电路设计：在前端的射频信号经过SMA转接头输送到变压器，经过变压器之后，经过射频1∶1传输，单端的信号会转化为差分信号。

二、结语

综上所述，在网络通信技术不断发展的前提下，数字技术的应用范围越来越广，信息化时代的基本语言就是数字。随着数字电路的快速发展，雷达数字接收机的显著标志变为数字化技术。技术的发展为数字阵列雷达射频接收组件的设计与实现提供了必要的基础条件，极大地改善了接收机的灵活性与整体性能，为实现接收机全数字化奠定了一定的基础。

参考文献

[1]田金星.数字阵列雷达射频接收组件的设计与实现[D].武汉理工大学，2015.