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对“雷达通信电子战”的一篇关于雷达灵敏度与噪声系数的概念与应用文章的赏析

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文章依旧延续了雷达通信电子战该有的专业描述,第一句话就把曲老师带入意境,看起来没事毛病。继续看。
首先,噪声系数确实影响了接收机的灵敏度的大小,但是噪声系数从定义上看,是接收机输入端信噪比与输出端信噪比之比,如下式所示:

从上式可以看出,接收机的噪声系数的大小收到输出端噪声功率N0,输入端噪声功率Ni以及接收机系统的增益Ga有关系,这里Ni其实就是外部输入噪声功率的大小,而N0呢?它其实有两部分组成,一部分是接收机的内部噪声在输出端的输出功率的大小,可以用ΔN来表示,另外一部分就是输入端的噪声功率Ni通过接收机系统之后输出功率的大小,即NiGa,因此No的大小为:

因此噪声系数的表达式可以为:

大家看一下,系统的噪声系数只跟接收机内部噪声ΔN有关系吗?从上式看,结论是否定的,噪声系数不但与内部噪声功率有关系,还与外部输入噪声,即外部噪声功率以及接收机系统的增益有关。当接收机为理想接收机时,ΔN=0,这时候系统的噪声系数为1。而通常给出一个器件的噪声系数时,通常给出的是在常温17℃,即热力学温度290K。而外部噪声主要来自于射频系统的热噪声(天线),因此输入外部噪声温度T0=290K时,计算出来的噪声系数,这个噪声系数就是各类器件所标识的噪声系数的大小。

继续看,下面的表述基本没有问题。

继续看,为了更好的理解噪声系数的概念,文章给了一个示例,最大的问题出现在这里!

文章给出对基本雷达方程的描述,前半部分没啥问题,后面文字说明出问题了!

文章说,F为噪声系数,表示接收机内部噪声的影响,T0是室温290K。理想情况下F=1,但是实际不会理想,这里给出的等效噪声温度为600K,这里默认了噪声带宽与信号的半功率带宽一样。看到这段话,作为教雷达的曲老师有点蒙圈了。等效噪声温度跟T0有什么关系呢?没有一毛钱关系啊!所谓等效噪声温度是将接收机视为理想接收机时,其内部噪声等效到一个内阻为RA的天线天线在Te温度时在接收机输出端输出噪声功率的大小,而接收机的外部噪声就是一个内阻为RA的天线在TA时所产生的噪声功率,当TA=T0,即为室温时,定义了噪声系数的大小。因此有下面的关系:

当TA=T0时,根据下面的公式

可以有:

因此,当知道系统的等效噪声温度时,就可以简单的计算出系统的噪声系数F。好了,我们继续看文章是如何计算的:

小伙伴们看到没有,作者直接将等效噪声温度600K带入分母中直接计算,而在公式中这个T0就是默认的290K,而公式中的F,作者直接用数值1进行计算,大错而特错。正确的解法是,通过等效噪声温度Te=600K,计算出系统的噪声系数F,然后F值,和T0=290K带入公式进行计算!

所以正确的解法应该是:

首先根据已知条件进行基础运算:

最重要的一步,计算系统噪声系数:

根据基本雷达方程:

获得接收机输出端的信噪比!这里的计算都采用了实数值进行计算,如果采用dB值进行运算将更为简便。

好了,小伙伴们,大家看看是曲老师算的对,还是文章算的对呢?欢迎圈内小伙伴吐槽!拍砖!



 


             



来源:天驰航宇
光学航天电子通信试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-03-10
最近编辑:1年前
天驰航宇
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