3.3.2  LNA的功率增益、相关增益与增益平坦度 11

3.3.3  工作频带 12

3.3.4  动态范围 12

3.4  放大器的选择 12

3.5  运算放大器的噪声匹配 13

3.5.1  最佳源电阻 13

3.5.2  放大器的En-In简化噪声模型[9] 13

3.5.3  最佳源电阻的选择 15

4.  电路噪声性能分析和仿真 16

4.1  实际放大电路 16

4.2  放大电路噪声分析 16

4.3  仿真结果 18

5.  实际装调结果及元件参数灵敏度分析 18

5.1  电路元件参数灵敏度分析 18

5.2  电路参数优化 23

5.3   实际电路测试结果 25

总  结 27

致  谢 28

参考文献 29

1引言

红外探测技术是利用目标与背景之间的红外辐射差异，所形成的热点或图像来获取目标和背景信息的[1][2]。本文主要探讨工作波长8-14 的红外探测系统。

根据热力学定律，任何物体只要本身温度比绝对零度高，就会发出红外辐射，由于物体各部位温度不同，那么辐射率也就不同，就会显示出不同的辐射特征，经过大气传输被红外探测设备接收后，再经过光电转换，经信号处理可以得到目标的红外信息。红外探测技术是利用目标与背景之间的红外辐射差异所形成的热点或图像来获取目标和背景信息的。红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标，且设备体积小、重量轻、功耗低等特点，在军事上被广泛应用于搜索跟踪、火力控制、制导、监视等方面。

例如第一代红外点源近程空空导弹，它通过追踪法追踪目标，敌方战斗机的尾喷口的强红外辐射信号经调制盘进入弹头的红外探测器，并转化为已调制电信号，经后级电路处理，提取目标信息，转化为制导信号，控制弹翼偏转，追踪目标。

将红外光信号转化为电信号的装置叫做红外探测器，主要包括：Schottky势垒探测器，量子阱探测器，碲镉汞探测器，非制冷焦平面阵列红外探测器。

红外探测系统最为关键的部分之一是光电转换器，它将目标的红外光信号转化为微弱的电信号，再由后级电路放大并进行处理。光电转换器在工作过程中会引入噪声，而典型的放大电路也会产生噪声，继而影响后续的信号处理。

因此对放大电路的噪声匹配以减小整个放大电路的噪声极为重要，同时构成放大电路的外围元件，如金属膜电阻，会引入热噪声，如何处理这个问题，不致影响整个电路的工程实现，也很重要。

本文以某弹载红外探测系统为例，说明如何分析信号源特征以确定设计参数；如何针对特定信号选择合适的放大器；如何解决前级放大器的噪声匹配问题；如何解决实际电路元件误差带来的噪声恶化问题。

2  红外信号特点

2.1  目标红外辐射特征

本文以某弹载红外探测系统的假想目标为例说明目标信号的特点。此弹设计用来对付地面的热目标，如作战状态下的坦克的装甲车辆。这些目标的发动机仓是明显的红外信号源，与地面背景辐射温差明显。