目前的雷達都在接收機輸出端采用某種形式的模拟到數字(A/D)轉換。數字化輸出極大地便利了後續的信号處理和顯示處理。
A/D轉換器提供表征雷達接收機輸出電壓在離散時間的數字值序列。通常,輸出電壓是定期采樣的,在被轉換成數字形式過程中采樣值被保存在采樣和保持電路(S/H)中。
S/H通常由一個電容(用來保持電壓)和一個電子開關(用來斷開輸入)組成。然後,可以在數字信号處理器中處理以二進制形式表示數字信号,或用于驅動數字顯示器。
最早的A/D轉換器設計成在下變頻到的低的中頻(IF)輸出後進行采樣,在模拟雷達中這個信号被稱為視頻輸出,因為它可以直接驅動雷達顯示器。所選擇的采樣率與雷達的距離門相似,因此采樣序列代表了不同距離的雷達輸出。
這種方法要求所有的雷達脈沖匹配濾波在A/D轉換之前以模拟的形式進行。雖然這種方法對脈沖範圍小的雷達是有效的,但複雜的多功能雷達需要一系列濾波器,這些濾波器很容易使接收機的變得複雜。
現代A/D轉換技術使能夠采用更高的采樣率,并在更高的中頻進行數字化。這樣就可以采用更多的數字化雷達濾波,這是非常有益的,因為數字處理是容易重構和穩定的。
兩個獨立的A/D轉換器同時數字化兩個混頻器的輸出,提供I和Q值。這種方法隻需要低頻A/D轉換器,這樣就更容易實現所需的動态範圍。然而,這是一個複雜的模拟電路設計,因為這兩個信号路徑必須進行增益、相位和延遲精确匹配。這在工程上很難實現,通常使用注入的測試信号來計算路徑匹配校正值,這是一種複雜的校正技術。
實現相同結果的另一種方法是中頻采樣和使用數字下變頻(如下圖)。在這種結構中,采用了一個較高頻率的A/D轉換器。然後,ADC的輸出乘以數字等效的LO,它可以是一系列的0、 1、-1(避免高速數字乘法器的需要),這種方法使用希爾伯特變換。然後,對兩個生成的數字數據流進行數字低通濾波,就像在模拟系統一樣,生産I和Q輸出。
這種設計在物理上比模拟方法簡單,避免了精确平衡電路或複雜校準的需要。然而,它需要一個更高速度A/D轉換器,從而帶來動态範圍降低。對于相幹系統來說,在模拟和數字下變頻之間的選擇是一個複雜的權衡,但是今天A/D轉換器已經大大改進這種數字架構的性能。
這是一個現代的中頻數字化器的實例。它由單塊雙面印制電路闆和表面安裝元件組成。較小的深色的器件是A/D轉換器,大的銀色器件是實現數字下變頻和數字濾波的現場可編程門陣列(FPGA)。
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