目前的雷達(dá)都在接收機(jī)輸出端采用某種形式的模擬到數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換。數(shù)字化輸出極大地便利了后續(xù)的信號(hào)處理和顯示處理。

A/D轉(zhuǎn)換器提供表征雷達(dá)接收機(jī)輸出電壓在離散時(shí)間的數(shù)字值序列。通常，輸出電壓是定期采樣的，在被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式過(guò)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(gè)電容（用來(lái)保持電壓）和一個(gè)電子開(kāi)關(guān)（用來(lái)斷開(kāi)輸入）組成。然后，可以在數(shù)字信號(hào)處理器中處理以二進(jìn)制形式表示數(shù)字信號(hào)，或用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示器。

最早的A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)成在下變頻到的低的中頻（IF）輸出后進(jìn)行采樣，在模擬雷達(dá)中這個(gè)信號(hào)被稱為視頻輸出，因?yàn)樗梢灾苯域?qū)動(dòng)雷達(dá)顯示器。所選擇的采樣率與雷達(dá)的距離門相似，因此采樣序列代表了不同距離的雷達(dá)輸出。

這種方法要求所有的雷達(dá)脈沖匹配濾波在A/D轉(zhuǎn)換之前以模擬的形式進(jìn)行。雖然這種方法對(duì)脈沖范圍小的雷達(dá)是有效的，但復(fù)雜的多功能雷達(dá)需要一系列濾波器，這些濾波器很容易使接收機(jī)的變得復(fù)雜。

現(xiàn)代A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)使能夠采用更高的采樣率，并在更高的中頻進(jìn)行數(shù)字化。這樣就可以采用更多的數(shù)字化雷達(dá)濾波，這是非常有益的，因?yàn)閿?shù)字處理是容易重構(gòu)和穩(wěn)定的。

從理論上講，A/D轉(zhuǎn)換可以延伸到射頻，直接數(shù)字化輸入信號(hào)。雷達(dá)所要求的高動(dòng)態(tài)范圍是讓這種想法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的主要原因：A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)根本無(wú)法支持所需的性能。

奈奎斯特準(zhǔn)則

Shannon和Nyquist建立了數(shù)字采樣系統(tǒng)的基本原理，證明了對(duì)最大頻率f的信號(hào)進(jìn)行有效采樣的最小采樣頻率fs是f的兩倍，也就是fs=2f。當(dāng)采樣頻率低于最大頻率時(shí)采樣會(huì)導(dǎo)致混疊，因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，在S/H和A/D轉(zhuǎn)換之前增加一個(gè)稱為抗混疊的低通濾波器是非常重要的。

有效位數(shù)（ENOB）

在雷達(dá)中，動(dòng)態(tài)范圍是最重要的。一個(gè)具有n位的A/D轉(zhuǎn)換可以表示2的n次冪個(gè)電壓值，理論可以表示約6ndB的動(dòng)態(tài)范圍。然而，實(shí)際的轉(zhuǎn)換器不是理論上的性能，只能獲得一個(gè)比理論值低的動(dòng)態(tài)范圍。

轉(zhuǎn)換器的ENOB是指轉(zhuǎn)換器能達(dá)到一定的線性性能并且不受雜散影響是所對(duì)應(yīng)的位數(shù)。這是很難概括的，但ENOB通常比標(biāo)稱位數(shù)少2到3位。

最大輸入頻率

A/D轉(zhuǎn)換的另一個(gè)重要特點(diǎn)是雷達(dá)信號(hào)的最大頻率必須滿足奈奎斯特準(zhǔn)則。高頻變換器總有一個(gè)較低的ENOB。這是由于各種各樣的原因，包括時(shí)間抖動(dòng)的影響，設(shè)計(jì)一個(gè)與采樣頻率相匹配的高速轉(zhuǎn)換器是很難的。

在實(shí)際的雷達(dá)接收機(jī)設(shè)計(jì)中，下變頻器結(jié)構(gòu)和A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)所需動(dòng)態(tài)范圍和噪聲的復(fù)雜權(quán)衡的主題。

非相參雷達(dá)的數(shù)字化

非相參雷達(dá)只是使用接收信號(hào)的幅度信息不使用其相位信息，因此，數(shù)字化器只是將雷達(dá)接收機(jī)輸出的電壓進(jìn)行數(shù)字化，以提供給后續(xù)的處理。通常，雷達(dá)接收機(jī)是線性的，所以數(shù)字輸出與射頻輸入信號(hào)直接成比例的。

然而，有些雷達(dá)在A/D轉(zhuǎn)換之前會(huì)設(shè)計(jì)使用對(duì)數(shù)放大器來(lái)壓縮顯示器上的動(dòng)態(tài)范圍。使用具有非線性量化步進(jìn)的A/D轉(zhuǎn)換器也可以實(shí)現(xiàn)相同的功能，但這種方法并不常見(jiàn)。

相參雷達(dá)數(shù)字化

相參雷達(dá)在接收機(jī)后續(xù)的多普勒處理中同時(shí)使用雷達(dá)接收信號(hào)的幅度和相位信息，為了數(shù)字化地表示這個(gè)復(fù)數(shù)，必須計(jì)算相位角φ和振幅值A(chǔ)，或者，更常見(jiàn)的是，使用兩個(gè)稱為同相(I)和正交(Q)值的笛卡爾量，即I=Acos(φ)、Q=Asin(φ)。

將雷達(dá)輸出數(shù)字化以提供I值和Q值，可以方便地與最后的下變頻階段結(jié)合起來(lái)。在這種情況下，中頻信號(hào)被分成兩個(gè)相等的部分，并輸入到兩個(gè)并行混頻器，同一個(gè)LO信號(hào)分別輸入兩個(gè)混頻器，但其中一路的本振有90°相移，如下圖所示。

兩個(gè)獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器同時(shí)數(shù)字化兩個(gè)混頻器的輸出，提供I和Q值。這種方法只需要低頻A/D轉(zhuǎn)換器，這樣就更容易實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)態(tài)范圍。然而，這是一個(gè)復(fù)雜的模擬電路設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@兩個(gè)信號(hào)路徑必須進(jìn)行增益、相位和延遲精確匹配。這在工程上很難實(shí)現(xiàn)，通常使用注入的測(cè)試信號(hào)來(lái)計(jì)算路徑匹配校正值，這是一種復(fù)雜的校正技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的另一種方法是中頻采樣和使用數(shù)字下變頻（如下圖）。在這種結(jié)構(gòu)中，采用了一個(gè)較高頻率的A/D轉(zhuǎn)換器。然后，ADC的輸出乘以數(shù)字等效的LO，它可以是一系列的0、+1、-1（避免高速數(shù)字乘法器的需要），這種方法使用希爾伯特變換。然后，對(duì)兩個(gè)生成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)字低通濾波，就像在模擬系統(tǒng)一樣，生產(chǎn)I和Q輸出。

這種設(shè)計(jì)在物理上比模擬方法簡(jiǎn)單，避免了精確平衡電路或復(fù)雜校準(zhǔn)的需要。然而，它需要一個(gè)更高速度A/D轉(zhuǎn)換器，從而帶來(lái)動(dòng)態(tài)范圍降低。對(duì)于相干系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在模擬和數(shù)字下變頻之間的選擇是一個(gè)復(fù)雜的權(quán)衡，但是今天A/D轉(zhuǎn)換器已經(jīng)大大改進(jìn)這種數(shù)字架構(gòu)的性能。

這是一個(gè)現(xiàn)代的中頻數(shù)字化器的實(shí)例。它由單塊雙面印制電路板和表面安裝元件組成。較小的深色的器件是A/D轉(zhuǎn)換器，大的銀色器件是實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻和數(shù)字濾波的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。