ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2018, № 6 · РАДИОТЕХНИКА

Анализ энергетического спектра фазовых шумов сигнала на выходе приемника радиолокатора с непрерывным частотно-модулированным сигналом

Л.Б. Рязанцев1, И.Ф. Купряшкин1, В.П. Лихачев1

1 Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина (г. Воронеж), 394064, г. Воронеж, ул. Ст. Большевиков, д.54а, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.6.8 УДК 621.396.962.2 EDN XUTQHZ

Аннотация

Показано, что в радиолокаторах с непрерывным частотно-модулированным сигналом наблюдается эффект подавления фазовых шумов передатчика в выходном сигнале приемника, степень которого определяется дальностью до цели. При этом наибольшее подавление достигается для фазовых шумов сигналов целей, находящихся на малых дальностях. Приведены выражения для расчета энергетического спектра фазовых шумов на выходе приемного устройства РЛС с непрерывным частотно-модулированным излучением, а также методика расчета степени их подавления при заданных характеристиках применяемого синтезатора частот и дальности действия радиолокатора.

  • рерывное излучение
  • continuous wave
  • фазовый шум
  • энергетический спектр
Abstract (in English)

Today the radar stations with continuous wave broadband linear frequency modulated waveforms are used in advanced driver assistance systems, ground radar systems for drone detection, airborne systems of imagery intelligence and some other fields of activities, thanks to their compact sizes, low power requirements and relatively low costs. The research performed in the article shows that the effect of transmitter phase noise suppression in the receiver output channel is present in LFM-CW radars, and its significance depends on the distance to the target. The largest values of suppression are reached for the signal phase noises of the targets situated close to the radar. The expressions for calculation of the power spectrum density of the phase noises in the output of an FMCW radar receiver and the technique of their suppression level calculation for the specified characteristics of the frequency synthesizer in use and radar operation range are given in the article. The derived ratios and dependencies allow estimating the acceptable level of frequency synthesizer phase noise and substantiate its choice accounting for the effect described above and for the LFM-CW radar observation region characteristics. The fact that the consequence of the suppression effect is the reduction of the target's demodulated echo signal phase noise level by 10...30 dB and more depending on its distance from the radar allows to draw a conclusion that relatively simple and low-cost frequency synthesizers can be utilized in LFM-CW radars, thus allowing to simplify its construction, reduce its weight, sizes and cost. Besides that, the derived results can be used in the research of frequency modulated noises effect on auto-correlational receivers, which are used, for example, as the LFM-CW radio signals parameters estimation devices in radio-technical intelligence systems.

Для цитирования

Рязанцев Л.Б., Купряшкин И.Ф., Лихачев В.П. Анализ энергетического спектра фазовых шумов сигнала на выходе приемника радиолокатора с непрерывным частотно-модулированным сигналом // Журнал радиоэлектроники. – 2018. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.6.8

Литература

  1. Рязанцев Л.Б., Лихачев В.П. Оценка дальности и радиальной скорости объектов широкополосной радиолокационной станцией в условиях миграции отметок по каналам дальности // Измерительная техника. №11, 2017. С. 61-64.
  2. Лихачев В.П., Рязанцев Л.Б., Чередников И.Ю. Применение беспилотных летательных аппаратов для ведения тактической радиолокационной разведки // Военная мысль. 2016. №3. С. 24-28.
  3. Патент РФ №2635366. Рязанцев Л.Б., Купряшкин И.Ф., Лихачев В.П., Беляев В.В. Способ определения дальности и радиальной скорости цели в РЛС с непрерывным излучением и устройство его реализующее. Опубликовано: 13.10.2017, бюл. № 32.
  4. Бельчиков С. Фазовый шум: как спуститься ниже -120 дБн/Гц на отстройке 10 кГц в диапазоне частот до 14 ГГц, или Борьба за децибелы // Компоненты и технологии. № 5, 2009. С. 139-146.
  5. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: «Советское радио», 1969.
  6. ADIsimPLL [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://form.analog.com/ form_pages/rfcomms/adisimpll.aspx. Analog Devices. (Дата обращения: 04.02.2018)
  7. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982. 624 с.
  8. Богомолов А.В., Купряшкин И.Ф., Лихачев В.П., Рязанцев Л.Б. Малогабаритная двухдиапазонная РСА для беспилотного авиационного комплекса. Труды XXIX Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред» / под общ. ред. М.М. Пенькова. -СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2015. Вып. 11. С. 237-242.
  9. Борисов О.А., Веселков А.А., Лихачев В.П. Модель процесса обработки ЛЧМ сигналов автокорреляцонным приемником с суммарным и разностным каналами обработки // Материалы XVII Международной научно-методической конференции «IPMT-2017». Воронеж: ВГУ, 2017. С. 110-114.