為了在一條充滿噪聲的空中信道中有效地傳輸信息，發射機需要將載有信息的信號調製到射頻載波上。微波接收機的功能是解調經過調製的信號，同時，又要保證足夠的信噪比。微波接收器廣泛套用於雷達、通信和武器制導系統。
基本介紹
- 中文名：微波接收器
- 外文名：Microwave receiver
- 學科：跨學科
- 性質：計算機科學
- 功能：解調經過調製的信號
- 套用：雷達、通信和武器制導系統
介紹,性能指標,噪聲特性,靈敏度,動態範圍,通頻帶,選擇性,最大增益,
介紹
為了在一條充滿噪聲的空中信道中有效地傳輸信息，發射機需要將載有信息的信號調製到射頻載波上。微波接收機的功能是解調經過調製的信號，同時，又要保證足夠的信噪比。由於無線傳輸環境的特殊性，例如多徑效應、路徑損耗、時變性等，導致噪聲和干擾無處不在，微波接收機的性能就顯得尤為重要。信號頻寬和頻譜直接影響射頻收發模組的結構和電路模組的設計，信號的損耗和衰落，使得信號幅度在大範圍內起伏，從而要求發射機進行功率控制和接收機良好的線性度，由於接收信號非常微弱，還需要接收機有較高的靈敏度。下圖 是一個常見的接收機系統電路原理框圖。
微波接收機是一個系統，在進行系統設計時，各級電路的工作頻率，增益、噪聲係數、線性度、功耗都要系統的考慮。除此之外，還要考慮總體性能等，因此，在設計中必須協調各電路模組，確保性能指標達到所需的要求。
性能指標
噪聲特性
噪聲和干擾是任何電子系統的大敵。接收機中的噪聲會掩蓋微弱信號，限制接收機對微弱信號的檢測能力，即限制接收機的極限靈敏度。接收機噪聲來自兩個方面：一是天線接收到的外部噪聲；二是接收機自身產生的噪聲。天線接收到的噪聲包括天空噪聲、大氣噪聲、地球噪聲、銀河噪聲和人工噪聲等；接收機自身產生的噪聲包括放大器、濾波器、混頻器、檢波器等各級產生的噪聲。接收機內部噪聲限制了接收機檢測的最小信號，信號必須大於噪聲一定強度才能被檢測到。要衡量一個接收機對有用信號接收性能的好壞，往往要知道加到傳輸信號上噪聲的數量，通常以信號功率與噪聲功率之比——信噪比 （Signal-to-noise ratio，SNR）來判定。對二連線埠網路的研究中，確切地知道通過網路的信號上的噪聲量是相當重要的，表征這種特性的重要參數便是噪聲係數，噪聲係數是定量描述一個元件或系統所產生噪聲程度的指數，系統的噪聲係數受許多因素影響，如電路損耗、偏壓、放大倍數等。噪聲係數 NF 的定義是：NF= 輸入端信噪功率比/輸出端信噪功率比 =
。
上面的公式可以看出，在整個級聯的網路系統中，整個系統的噪聲係數主要取決於第一級網路的噪聲係數和增益。要降低整個系統的噪聲係數，就必須要求第一級擁有較小的噪聲係數及較高的增益，這樣當後面的噪聲係數較大時，如果第一級的增益有保證，則後面的噪聲係數將對整個系統將沒有太大影響。
靈敏度
靈敏度和噪聲係數一樣都是衡量接收機接收和檢測微弱信號能力的指標。接收機靈敏度是用來描述一個接收機在多微弱的信號功率電平下能工作的一項技術指標，它定義為：在給定要求的輸出信噪比的條件下，接收機能夠檢測到的最低輸入信號電平。靈敏度是一個最小的信號電平，當接收到的信號達到這樣的強度時，接收機就能正常工作，並且產生預期的輸出。接收機靈敏度並非是基本量，是在給定噪聲功率的前提下，衡量接收機檢測信號的能力的參數，一般要依賴於一些其他的參數才能確定，如所接收信號的調製方式、中頻頻寬（或視頻頻寬）、信納比（即檢波所需的識別係數）以及接收機的噪聲係數等。接收機靈敏度與這些參數之間的簡單近似關係式為：S=-114dBm+NF=10 lgB+Ksn+Km
其中，S 為接收機靈敏度，dBm；NF 為接收機噪聲係數，dB；B 為中頻頻寬，MHz；Ksn 為信號檢波所需的信納比，dB；Km 為調製特性的函式，與信號的調製類型有關，dB。
從上式可見，若要提高靈敏度，只能降低接收機噪聲係數和減小中頻頻寬。值得注意的是在寬頻接收機中，靈敏度通常都是頻率的函式，即接收機在不同的頻率下工作，靈敏度不是一個常數。一般寬頻接收機都有最低靈敏度與最高靈敏度兩個指標，這兩個值不應該相差太多，頻帶內靈敏度起伏太大也是影響整機性能的一個因素之一。
動態範圍
接收機的動態範圍是指接收機可檢測的最小信號與在失真允許情況下能接收的最大信號之間的範圍。動態範圍的下限受限於接收機的噪聲底數，但是也和整個系統的要求和狀態有關，動態範圍的上限受限於器件非線性指標和自動增益放大器的控制範圍，當輸入信號過大的時候，由於系統的非線性而產生了信號的失真，輸入信噪比反而會下降。如果輸入功率低於動態範圍的下限，噪聲將占主導地位；如果輸入功率超過動態範圍的上限，輸出開始飽和。接收機動態範圍是設計射頻與微波電路的重要依據之一，一般情況下，動態範圍可以定義為最小可檢測信號 MDS 到 1dB 壓縮點之間的功率範圍，也就是接收機靈敏度和 1dB 壓縮點之間的功率範圍。
1dB 壓 縮 點 是指當輸出功率與線性時相比減小1dB，或轉換損耗增加 1dB 的點，其對應的輸入功率稱為輸入 1dB 壓縮點，用 PD 表示，實際的輸出回響功率為輸出 1dB 壓縮點，用 
表示。因此我們可以得到：
。其中，PD、 以及 G 均用 dB 表示。1dB 壓縮點定量地描述網路在大信號輸入時的失真特性，可用其來表示系統工作的線性範圍的上限。
通頻帶
接收機接收的己調波是一個頻帶信號，即已調波頻譜的主要成份要占有一定的頻寬。接收機要使這個頻帶信號無失真地通過，就要具有足夠的工作頻頻寬度，這就是通頻帶。通頻帶過寬，信號的主要頻譜成分當然都會無失真地通過，但也會使收信機收到較多的噪聲；反之，通頻帶過窄，噪聲自然會減小下來，但卻造成了有用信號頻譜成分的損失，所以，要合理地選擇收信機的通頻帶和通帶的幅頻衰減特性等。
選擇性
對某個波道的收信機而言，要求它只接收本波道的信號，對鄰近波道的干擾、鏡象頻率干擾及本波道的收、發乾擾等要有足夠大的抑制能力，這就是接收機的選擇性。接收機的選擇性是用增益-頻率（G-f）特性表示的。要求在通頻帶內增益足夠大，而且 G-f 特性平坦；通頻帶外的衰減越大越好，通帶與阻帶之間的過渡區越窄越好。接收機的選擇性是靠收信混頻之前的微波濾波器和混頻後中頻放大器的集中濾波器來保證的。
最大增益
天線收到的微波信號經饋線和分路系統到達接收機。由於受衰落的影響，接收機的輸入電平在隨時變動。要維持後端解調器正常工作，接收機的主中放輸出應達到所要求的電平，但是接收機的輸入端信號是很微弱的，則此時接收機輸出與輸入的電平差就是接收機的最大增益。這個增益值要合理地分配到接收機中的低噪聲放大器、前置中放和主中放等各級放大器完成。
