MTI雷达中振荡器噪声分析与滤波器影响

本文是关于雷达系统中动目标显示（MTI）技术的详细指南，特别是聚焦于杂波滤波器的频率响应及其对系统性能的影响。文中提到了脉冲振荡器的不稳定性和相位噪声对MTI性能的限制，以及如何通过四个步骤评估和估算这些因素。 首先，脉冲振荡器的噪声频谱和颤噪特性是导致改善因子限制的主要原因。当振荡器在发射脉冲间的频率变化达到一定阈值时，会限制系统的改善因子，这直接影响MTI的性能。为了量化这种影响，需要计算相位噪声的单边带功率谱密度，并考虑双边带效应，增加额外的3dB噪声。 其次，估算MTI性能时，需进行四个步骤：一是获取振荡器的相位噪声谱密度；二是增加6dB以反映双边带噪声影响；三是调整谱密度，考虑杂波距离引起的相位噪声自对消、杂波滤波器的频率响应噪声抑制，以及接收机通带的频率响应噪声抑制；四是积分调整后的相位噪声谱密度，得出改善因子的限制。 文中还提到了一个简化分析方法，特别是当使用二项式系数的FIR滤波器时，可以通过转折频率分析振荡器噪声。在低频段，噪声每10倍频程降低20dB，这与杂波回波时延和距离有关。同时，不同延迟的FIR滤波器在低频段的噪声下降速率不同，例如双路延迟滤波器在10倍频程时噪声下降40dB。 此外，MTI滤波器的性能改进，如使用二项式加权的FIR对消器，使得MTI响应在低频区域能保持较好的噪声抑制。例如，双路延迟的MTI滤波器在高频段表现为恒定的0dB电平，这是因为振荡器频谱密度趋于恒定，且MTI响应在一个周期内的平均值为1。 最后，尽管MTI技术有显著进步，但设计和实现仍面临挑战，比如接收机大动态范围导致的系统不稳定性，以及杂波图处理在不断变化的环境中的适用性问题。MTI系统需要在各种复杂环境中工作，如强静止杂波、飞行生物、天气现象和大气管道等，设计时必须确保系统鲁棒，能够应对各种实际场景的杂波变化。 这篇资源探讨了MTI雷达系统中杂波滤波器频率响应的重要性，以及如何评估和克服由振荡器噪声和系统不稳定性引发的性能限制。同时，强调了设计MTI系统时必须考虑到环境适应性和系统的鲁棒性。