通信对抗原理第5章 通信侦察系统的灵敏度和作用距离

Prmin=－174+10lgBn+NF+SNRo－Gp (dBm) 其中,Gp是信号处理增益，它定义为信号处理输入、输出信噪 比改善比，即
G S N S N o i
p
(5.1-10)
对于FFT分析和信道化处理，信号处理增益的理论值是其输入 信号带宽与输出信号带宽之比。而由于ADC量化噪声和信号 处理截断噪声的存在，实际处理增益比理论值低2～5dB左右。 频前端的噪声系数为 NF=174+Prmin－10lg(Bn)－SNRo (dB)
5.2 通信侦察系统的作用距离
信道是通信信号传播的途径。对于无线通信系统，无线信 道的电磁波的主要传播方式有直接波、表面波、反射波、折射 波、绕射波和散射波等。在视距范围内的地－空、空－空通信 的主要传播方式是直接波，它的传播模型可以用自由空间传播 模型描述。而地－地通信则复杂得多，可以采用地面反射传播 5.2.1自由空间电波传播模型 设在自由空间中存在一个全向的点辐射源，其发射功率为
Nin=KT0Bn
(5.1-6)
当接收机与天线完全匹配时，接收机输入端的噪声功率为 (5.1-7) 其中,K=1.38×10－23(焦耳/度)是波尔兹曼常数;T0是标准温度(290 K)；Bn是接收机等效噪声带宽(Hz)。接收机灵敏度定义为接收 机输入端的最小信号功率，它表示为
S out (5.1-8) P S KT B N KT B N S NR r m in in 0 n F 0 n F o m in N out
接收机输出噪声是由其内部的放大器、 滤波器、 混频器 等单元电路产生的， 这些单元以级联方式完成接收机的功能。
下面讨论级联电路的噪声系数的计算问题。 设两级级联电路的
噪声系数和增益分别为NF1、 NF2和G1、 G2， 则级联后其总的 噪声系数为
N 1 F 2 N F N F 1 G 1
类似地， n级级联电路的总噪声系数为
第5章 通信侦察系统的 灵敏度和作用距离
5.1 通信侦察接收机灵敏度
5.2 通信侦察系统的作用距离
5.3 习题 通信侦察系统的截获概率
5.1 通信侦察接收机灵敏度
5.1.1噪声系数 噪声系数是衡量接收机内部噪声的一个物理量， 它定义为 接收机输入端信噪比与输出端信噪比之比， 即
N
F
S in N in S out N out
式中,噪声系数NF、输出信噪比SNRo以dB为单位；等效噪声带
在式(5.1-9)中，信噪比是检测信噪比，没有考虑信号处理
的影响。设某通信侦察接收机的中频放大器输出信噪比为8dB，
中频带宽2MHz，射频前端噪声系数为12dB，则它的灵敏度为 Prmin=－174+10lg(2×106)+12+8=－91(dBm)
1 N 1 N 1N F 3 Fn F 2 N N F F 1 G G G G G G 1 1 2 1 2 n 1
(Leabharlann Baidu.1-4)
(5.1-5)
由上式可以看出，当后级电路增益很高时，总噪声系数主
要取决于前级电路的噪声系数。因此，为了降低总噪声系数，
需要适当提高第一级电路的增益，同时降低它的噪声系数。接 收机的第一级通常是低噪声放大器，它的增益和噪声系数对于
PT，则在距离发射天线R处，信号功率均匀地分布在一个半径
为R的球面上，该处的功率密度为
PT ST 4 πR 2
的接收天线感应的信号功率为
(5.2-1)
如果接收天线距离发射天线的距离为R，则有效面积为Ae
PT Ae PR 2 4πR
整个接收机的噪声系数有极大的影响。此外，后级电路对总噪
5.1.2接收机灵敏度 接收机灵敏度是接收机的重要指标之一，也是通信侦察系 统的重要指标之一。接收机灵敏度与噪声系数有关，它是指在 接收机与天线完全匹配的条件下，接收机输入端的最小信号功 率。由噪声系数的定义，接收机输入端的信号功率为
So u t Sin Nin NF No u t
可见，接收机灵敏度与接收机等效带宽、噪声系数和输出信
接收机灵敏度经常用分贝形式表示，对上式取对数，并且
将K和T0的值代入，经过简单的计算，可以得到 Prmin=－174+10lg(Bn)+NF+SNRo(dBm) 宽Bn以Hz 值得指出的是，上式中的噪声带宽、噪声系数、输出信噪 比必须在同一个检测点计算。如在中频放大器输出端检测，则 三者分别是中放带宽、中放噪声系数和中放输出信噪比。如果 是在信号处理器输出检测，则它们分别是信号处理器的分析带 宽、中放输出信噪比，而噪声系数包括射频通道噪声、ADC量 化噪声、信号处理器截断噪声等在内的接收机总噪声系数。 (5.1-9)
系数总是大于1的， 它表示了输出信噪比恶化的程度。 将上式 写成对数形式， 噪声系数的意义就更清楚：
N out N 10 lg F GN (5.1-3) int N N (dB) 10 lg 10 lg G 10 lg out 10 10 in 噪声系数表示输出信噪比恶化的程度， 它说明， 由于接 收机内部噪声的存在， 其输出噪声功率总是大于其输入噪声 功率。
考虑信号处理对信噪比的改善作用，如信号处理采样FFT
处理，FFT的分辨率为25kHz，则接收机灵敏度为 Prmin=－174+10lg(25×103)+12+8=－110(dBm) 可见，由于信号处理提高了输出信噪比，接收机灵敏度提 高了19dB。其本质是由于FFT分析的作用，等效噪声带宽由 2MHz下降到25kHz，使接收机灵敏度提高。考虑到信号处理对 接收机灵敏度的贡献，将式(5.1-9)修正为
(5.1-1)
如果接收机的增益为G， G=Sout/Sin， 则
N out NF GN int
(5.1-2)
上式表明， 噪声系数是接收机输出端的总噪声功率Nout与
其输入端的噪声功率经接收机放大后得到的噪声功率GNin的比。 接收机输出噪声由两部分构成， 其一是接收机输入的噪声被
放大后的输出， 其二是接收机内部产生的噪声。 因此， 噪声