聊一聊接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的相關(guān)內(nèi)容

在查看雷達(dá)資料過程中，經(jīng)?？吹皆S多技術(shù)指標(biāo)的描述，對(duì)于新手來說，這些指標(biāo)往往很難理解，甚至不知為何物。接下來將在一個(gè)小系列《雷達(dá)指標(biāo)》中分別進(jìn)行解釋說明。本篇關(guān)于接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的相關(guān)內(nèi)容。

一、動(dòng)態(tài)范圍定義

接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍定義為：接收機(jī)能夠接收的最大信號(hào)和最小信號(hào)的功率比。

它是一個(gè)比值，雷達(dá)中也用dB值來表示，典型的雷達(dá)接收機(jī)靈敏度可以達(dá)到120dB，這個(gè)接收機(jī)的指標(biāo)對(duì)于整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)非常重要，它反映了雷達(dá)能夠工作的場(chǎng)景，對(duì)于處于復(fù)雜電磁環(huán)境中的雷達(dá)而言，這個(gè)指標(biāo)自然是越大越好，但是，過大的靈敏度并不容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也昂貴。

一句話：雷達(dá)的指標(biāo)要和使用場(chǎng)景匹配，一味追求高指標(biāo)是不科學(xué)的。

二、動(dòng)態(tài)范圍的解讀

（一）動(dòng)態(tài)范圍的意義

首先說明一下接收機(jī)中的信號(hào)放大和增益控制。雷達(dá)中都會(huì)使用對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大系數(shù)控制的增益控制技術(shù)。來拆解這句話：雷達(dá)對(duì)于不同距離目標(biāo)的回波，其信號(hào)強(qiáng)度區(qū)別很大，遠(yuǎn)距離的目標(biāo)回波信號(hào)弱，近距離目標(biāo)的回波信號(hào)很強(qiáng)，在雷達(dá)接收機(jī)接收回波后，需要將這些信號(hào)進(jìn)行放大，在放大的過程中，容易出現(xiàn)失真的問題（關(guān)于這個(gè)問題可以看之前的文章），所以需要對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行增益控制（也就是控制不同信號(hào)的放大系數(shù)），使遠(yuǎn)距離的小信號(hào)正常放大，近距離的大信號(hào)少量放大甚至衰減，最終達(dá)到所有的回波信號(hào)都在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，以便后續(xù)的信號(hào)處理。這些技術(shù)包括STC、AGC等。

理解了以上增益控制的問題，那么其中就提到了回波信號(hào)的有大有小問題，動(dòng)態(tài)范圍越高的雷達(dá)，能夠處理的回波范圍就越大，那么其能夠工作的復(fù)雜場(chǎng)景就越多，自然雷達(dá)性能就更好。如果動(dòng)態(tài)范圍較小，那么可能有信號(hào)超出了兩端的范圍：太小的信號(hào)收不到，太大的信號(hào)在接收機(jī)中放大時(shí)可能產(chǎn)生了失真，后續(xù)的信號(hào)處理處理這種失真的信號(hào)，會(huì)得出完全不同的結(jié)論甚至完全無(wú)法處理，這種問題就極其嚴(yán)重。

動(dòng)態(tài)范圍反映的是雷達(dá)接收機(jī)在不同場(chǎng)景下能否正常工作的能力，它是實(shí)實(shí)在在的指標(biāo)，可以有效反應(yīng)雷達(dá)接收機(jī)的性能。

（二）關(guān)于兩個(gè)最小

在基本雷達(dá)方程的公式中，有一個(gè)最小可檢測(cè)信號(hào)功率的參數(shù)。雖然在實(shí)際雷達(dá)中，這個(gè)參數(shù)并不直接存在，它是通過轉(zhuǎn)換成信噪比來實(shí)現(xiàn)的。

從動(dòng)態(tài)范圍的定義可以看出，其有一個(gè)下限，也就是最小信號(hào)，那么這個(gè)“最小信號(hào)”怎么定義呢：它在雷達(dá)中一般會(huì)定義為噪聲基底（簡(jiǎn)稱噪底）。

那么，動(dòng)態(tài)范圍的“最小信號(hào)”和最小可檢測(cè)信號(hào)有什么關(guān)系呢？

總結(jié)起來說：

1.最小可檢測(cè)信號(hào)是一種理論分析的概念，單獨(dú)提出這個(gè)指標(biāo)并沒有意義，因?yàn)樗徒邮諜C(jī)的噪聲有關(guān)（而接收機(jī)噪聲和選用的器件、設(shè)計(jì)因素等均有關(guān)）。涉及雷達(dá)檢測(cè)的問題，都是通過信噪比SNR來進(jìn)行描述和設(shè)計(jì)。

2.從某種意義上來說，這個(gè)“最小信號(hào)”可以認(rèn)為是最小可檢測(cè)信號(hào)。

（三）大動(dòng)態(tài)的意義

上面說了動(dòng)態(tài)范圍比值中的分母——最小值，現(xiàn)在再來說說分子——最大值，也就是接收機(jī)收能夠正確收到到信號(hào)幅度（和功率等價(jià)）最大值可以到多少。

動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)比值，它不單獨(dú)說最小值和最大值，因?yàn)閷?duì)于不同接收機(jī)來說，其最小值是不同的。但是采用動(dòng)態(tài)范圍這個(gè)比值后，不同的接收機(jī)都可以統(tǒng)一到一種類似于歸一化的維度下，就可以進(jìn)行比較了。