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对于天气雷达的数字接收机来说,最理想的方法是在射频段将接收到的模拟信号数字化、再结合软件实现数字信号处理(DSP)功能。但是受硬件发展水平的限制,目前存在两大瓶颈:首先是A/D转换器的速率和性能达不到要求、其次是DSP器件无法承担在天气雷达射频段直接进行A/D转换后庞大、高速的数字信号处理,所以折衷的方法是在中频段对模拟信号进行采样。本文简要介绍了CINRAD/SA/SB中使用的数字中频接收机工作原理。对数字中频三大组成部分:高速A/D转换、A/D时钟电路和数字下变频,滤波及抽取处理模块各自的工作原理和可能采用的电路分别进行了探讨。综合分析了接入数字中频后对雷达接收机性能指标的影响,给出了数字中频接收机的线性动态范围、噪声系数的计算方法。CINRAD/SA&SB天气雷达采用的数字中频接收机,即采用高速A/D转换器直接对来自前置中频放大器输出的IF模拟信号进行高速采样,然后在数字域对它进行下变频、数据格式转换(信号相检)等处理后可得到输出零漂小、性能参数稳定、镜频抑制大、线性动态范围宽和I/Q幅相一致性好的数字信号再送DSP进行后续处理。本文结合CINRAD/SA/SB的应用和技术分析1-4,对数字中频的原理和应用作进一步阐述。采用了数字中频后在接收系统里取代了原模拟接收机的中频环节:取消了IF同轴延迟线4A7、IF数控衰减器4A8、IF放大限幅器4A9、主对数放大检波器4A12、AGC控制器4A13、I/Q相位检波器4A10、A/D转换器4A11等多个部件;改进了接收机接口电路4A32、IF检测电路、信号处理器的检测和控制方法,并取消了众多相应的适配数据。事实证明,引入数字中频后,提高了RDA系统的地物抑制能力、改善了I/Q幅相一致性、使得系统定标常数、反射率定标和定标检查的误差均变小、满足线性动态范围的要求。关键是接收机众多参数的性能稳定性有了明显的改善,使得RDA的系统定标常数、反射率定标和线性动态范围等关键参数高度稳定;而且使得接收机更加简洁,简化了了接收机的统调难度、提高了调试效率。因此,高性能、大动态数字中频接收机技术是未来天气雷达接收机发展的必然趋势。