通信对抗原理(冯小平)全书第5篇.ppt

第5章 通信侦察系统的灵敏度和作用距离 第5章 通信侦察系统的灵敏度和作用距离 5.1　通信侦察接收机灵敏度 5.2　通信侦察系统的作用距离 5.3　通信侦察系统的截获概率 习题 5.1 通信侦察接收机灵敏度 5.1.1噪声系数 　　噪声系数是衡量接收机内部噪声的一个物理量， 它定义为接收机输入端信噪比与输出端信噪比之比， 即 (5.1-1) 如果接收机的增益为G， G=Sout/Sin， 则 (5.1-2) 　　上式表明， 噪声系数是接收机输出端的总噪声功率Nout与其输入端的噪声功率经接收机放大后得到的噪声功率GNin的比。 接收机输出噪声由两部分构成， 其一是接收机输入的噪声被放大后的输出， 其二是接收机内部产生的噪声。 因此， 噪声系数总是大于1的， 它表示了输出信噪比恶化的程度。 将上式写成对数形式， 噪声系数的意义就更清楚： (5.1-3) 　　噪声系数表示输出信噪比恶化的程度， 它说明， 由于接收机内部噪声的存在， 其输出噪声功率总是大于其输入噪声功率。 　　接收机输出噪声是由其内部的放大器、 滤波器、 混频器等单元电路产生的， 这些单元以级联方式完成接收机的功能。 下面讨论级联电路的噪声系数的计算问题。 设两级级联电路的 噪声系数和增益分别为NF1、 NF2和G1、 G2， 则级联后其总的噪声系数为 (5.1-4) 类似地， n级级联电路的总噪声系数为 (5.1-5) 　　由上式可以看出，当后级电路增益很高时，总噪声系数主要取决于前级电路的噪声系数。因此，为了降低总噪声系数，需要适当提高第一级电路的增益，同时降低它的噪声系数。接收机的第一级通常是低噪声放大器，它的增益和噪声系数对于整个接收机的噪声系数有极大的影响。此外，后级电路对总噪声系数的影响较小，其位置越接近输出，影响越小。 5.1.2接收机灵敏度 　　接收机灵敏度是接收机的重要指标之一，也是通信侦察系统的重要指标之一。接收机灵敏度与噪声系数有关，它是指在接收机与天线完全匹配的条件下，接收机输入端的最小信号功率。由噪声系数的定义，接收机输入端的信号功率为 (5.1-6) 当接收机与天线完全匹配时，接收机输入端的噪声功率为 　　　　 　Nin=KT0Bn　　　　　　　　　(5.1-7) 其中,K=1.38×10－23(焦耳/度)是波尔兹曼常数;T0是标准温度(290 K)；Bn是接收机等效噪声带宽(Hz)。接收机灵敏度定义为接收机输入端的最小信号功率，它表示为 (5.1-8) 可见，接收机灵敏度与接收机等效带宽、噪声系数和输出信噪比等有关。 　　接收机灵敏度经常用分贝形式表示，对上式取对数，并且将K和T0的值代入，经过简单的计算，可以得到 　Prmin=－174+10lg(Bn)+NF+SNRo(dBm)　　(5.1-9) 式中,噪声系数NF、输出信噪比SNRo以dB为单位；等效噪声带宽Bn以Hz为单位。 　　值得指出的是，上式中的噪声带宽、噪声系数、输出信噪比必须在同一个检测点计算。如在中频放大器输出端检测，则三者分别是中放带宽、中放噪声系数和中放输出信噪比。如果是在信号处理器输出检测，则它们分别是信号处理器的分析带宽、中放输出信噪比，而噪声系数包括射频通道噪声、ADC量化噪声、信号处理器截断噪声等在内的接收机总噪声系数。 　　在式(5.1-9)中，信噪比是检测信噪比，没有考虑信号处理的影响。设某通信侦察接收机的中频放大器输出信噪比为8dB，中频带宽2MHz，射频前端噪声系数为12dB，则它的灵敏度为 Prmin=－174+10lg(2×106)+12+8=－91(dBm) 考虑信号处理对信噪比的改善作用，如信号处理采样FFT处理，FFT的分辨率为25kHz，则接收机灵敏度为 Prmin=－174+10lg(25×103)+12+8=－110(dBm) 可见，由于信号处理提高了输出信噪比，接收机灵敏度提高了19dB。其本质是由于FFT分析的作用，等效噪声带宽由2MHz下降到25kHz，使接收机灵敏度提高。考虑到信号处理对接收机灵敏度的贡献，将式(5.1-9)修正为 　　　Prmin=－174+10lgBn+NF+SNRo－Gp　(dBm) 其中,Gp是信号处理增益，它定义为信号处理输入、输出信噪比改善比，即 对于FFT分析和信道化处理，信号处理增益的理论值是其输入信号带宽与输出信号带宽之比。而由于ADC量化噪声和信号处理截断噪声的存在，实际处理增益比理论值低2～5dB左右。在接收机设计时，经常需要将灵敏度转换为噪声系数，射频前端的噪声系数为 NF=174+Prmin－10lg(Bn)－SNRo　(dB) (5.1-10) 5.2 通信侦察系统的作用距离 　　信