关于雷达接收机动态范围

在查看雷达资料过程中，经常看到许多技术指标的描述，对于新手来说，这些指标往往很难理解，甚至不知为何物。接下来将在一个小系列《雷达指标》中分别进行解释说明。本篇关于接收机动态范围的相关内容。

一、动态范围定义

接收机动态范围定义为：接收机能够接收的最大信号和最小信号的功率比。

它是一个比值，雷达中也用dB值来表示，典型的雷达接收机灵敏度可以达到120dB，这个接收机的指标对于整个雷达系统非常重要，它反映了雷达能够工作的场景，对于处于复杂电磁环境中的雷达而言，这个指标自然是越大越好，但是，过大的灵敏度并不容易实现，同时也昂贵。

一句话：雷达的指标要和使用场景匹配，一味追求高指标是不科学的。

二、动态范围的解读

（一）动态范围的意义

首先说明一下接收机中的信号放大和增益控制。雷达中都会使用对接收信号进行放大系数控制的增益控制技术。来拆解这句话：雷达对于不同距离目标的回波，其信号强度区别很大，远距离的目标回波信号弱，近距离目标的回波信号很强，在雷达接收机接收回波后，需要将这些信号进行放大，在放大的过程中，容易出现失真的问题（关于这个问题可以看之前的文章），所以需要对回波信号进行增益控制（也就是控制不同信号的放大系数），使远距离的小信号正常放大，近距离的大信号少量放大甚至衰减，最终达到所有的回波信号都在一个合理的范围之内，以便后续的信号处理。这些技术包括STC、AGC等。

理解了以上增益控制的问题，那么其中就提到了回波信号的有大有小问题，动态范围越高的雷达，能够处理的回波范围就越大，那么其能够工作的复杂场景就越多，自然雷达性能就更好。如果动态范围较小，那么可能有信号超出了两端的范围：太小的信号收不到，太大的信号在接收机中放大时可能产生了失真，后续的信号处理处理这种失真的信号，会得出完全不同的结论甚至完全无法处理，这种问题就极其严重。

动态范围反映的是雷达接收机在不同场景下能否正常工作的能力，它是实实在在的指标，可以有效反应雷达接收机的性能。

（二）关于两个最小

在基本雷达方程的公式中，有一个最小可检测信号功率的参数。虽然在实际雷达中，这个参数并不直接存在，它是通过转换成信噪比来实现的。

从动态范围的定义可以看出，其有一个下限，也就是最小信号，那么这个“最小信号”怎么定义呢：它在雷达中一般会定义为噪声基底（简称噪底）。

那么，动态范围的“最小信号”和最小可检测信号有什么关系呢？

总结起来说：1.最小可检测信号是一种理论分析的概念，单独提出这个指标并没有意义，因为它和接收机的噪声有关（而接收机噪声和选用的器件、设计因素等均有关）。涉及雷达检测的问题，都是通过信噪比SNR来进行描述和设计。

2. 从某种意义上来说，这个“最小信号”可以认为是最小可检测信号。

（三）大动态的意义

上面说了动态范围比值中的分母——最小值，现在再来说说分子——最大值，也就是接收机收能够正确收到到信号幅度（和功率等价）最大值可以到多少。

动态范围是一个比值，它不单独说最小值和最大值，因为对于不同接收机来说，其最小值是不同的。但是采用动态范围这个比值后，不同的接收机都可以统一到一种类似于归一化的维度下，就可以进行比较了。

编辑：黄飞