雷達接收機噪聲系數定義 接收機噪聲系數是多少

接收機是雷達系統中必不可少的的一部分，而接收機性能也關系到雷達的正作。接收機根據其系統架構可以分成：超外差接收機、寬帶中頻接收機、零中頻接收機、數字中頻接收機等。接收機也朝著高集成度、低功耗、射頻前端的軟件化、數字化發展。

雷達接收機的射頻前端主要進行的是濾波、放大、頻率轉換等信號處理，而固有噪聲存在于整個接收機前端系統，從而對接收的雷達信號產生影響，降低了輸入射頻信號的信噪比。而噪聲系數(NF)就是對這種影響的度量。所有接收機的靈敏度都受到熱噪聲的限制，而在雷達中，主要是來自接收機的熱噪聲(而不是外部噪聲源)。

噪聲系數

噪聲系數是一個衡量接收機在接收和放大信號時引入的額外噪聲的參數。噪聲系數越低，接收機的性能越好，因為它引入的額外噪聲越少。 系統的噪聲系數決定了最小可檢測有用信號或者接收機的靈敏度。噪聲系數的線性描述-噪聲因子，是一個無單位的量，它是接收機所有的輸出噪聲(包括輸入信號引入的噪聲和接收器本身產生的噪聲)和僅有輸入噪聲產生的輸出噪聲之比。

式中，SNRin是接收機輸入信噪比，SNRout是接收機輸出信噪比。

級聯系統的噪聲系數可由如下公式表征。假設在一系列放大器鏈路中，第一級放大器的增益是G1、噪聲系數為F1，第二級放大器的的增益是G2、噪聲系數為F2，第三級放大器的增益是G3、噪聲系數為F3，以此類推，那么總的噪聲系數F如下式所示：



如果G1值很高，那么除了F1之外，其他項的貢獻都可以忽略不計，這是一個良好設計系統追求的目標。因此，系統噪聲系數很大程度上取決于接收機鏈路的第一級。

在大多數現代雷達系統中，采用基于砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)的半導體低噪聲放大器(LNA)。這些部件徹底改變了雷達接收機的設計，使雷達接收機噪聲系數輕松提高1dB，這比以前的系統好10倍左右。

當然，做任何事情都是需要代價的，避免失真也是至關重要的，因此低噪聲放大器具有線性是至關重要的。一個非常高的增益器件(大的G1)往往缺乏線性度，因此，在線性度和噪聲系數之間進行權衡是接收機設計的一個重要方面。

在有源電子掃描陣列(AESA)雷達中，通常在陣列的每個發射/接收模塊中包含一個低噪聲放大器，這減少或消除了在后續接收機的輸入端接入低噪聲放大器的需求。任何給定的陣列都有許多低噪放，在典型的機載AESA雷達中可能有1000個或更多。

靈敏度

我們知道靈敏度越高，接收機的性能越好，因為它能夠檢測到更弱的信號。接收機靈敏度是指接收機能夠輸出規定信噪比(S/N)的信號時，該接收機輸入端的最小可檢測信號功率Smin；靈敏度表示接收機接受微弱信號的能力，接收機的靈敏度取決于它的輸出信噪比(SNR)和內部噪聲。



其中k為玻爾茲曼常數，T為絕對溫度，室溫時取290K，B為噪聲通帶。靈敏度是一個功率電平，一般用dBm表示，通常是一個比較大的負dBm。

由上式可以看出系統所能接收的信號越微弱，則表示接收機的靈敏度越高。常溫下的接收機靈敏度由噪聲系數、匹配帶寬和所需信噪比決定。

噪聲系數和靈敏度之間的關系可以概括為：噪聲系數越低，接收機的靈敏度越高。這是因為，當接收機引入的額外噪聲減少時，它能夠檢測到的最小信號強度也就降低，因此靈敏度提高?？偟膩碚f，為了提高雷達接收機的性能，可以降低噪聲系數以提高靈敏度。

審核編輯：劉清