有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统技术方案

本发明专利技术提出的一种有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统，旨在提供一种高效率、高可靠、高测试精度的幅相测试系统。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：N个T/R组件通过两路测试馈电功分网络连接天线定向耦合器；在两路首、末端测试馈电功分网络之间设有电连接频率综合器、前级功放、和差器、和路接收机的测试转换模块；测试开始时，终端进入发射T测试或接收R测试模式，向频率综合器发出测试指令，频率综合器输出测试起始和测试脉冲信号，依据测试脉冲在每一个节拍产生一个相同的测试激励信号；波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号进入信号处理器，完成所有T/R组件的幅度和相位测试。

【技术实现步骤摘要】
有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统
本专利技术涉及一种有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统。
技术介绍
在现代雷达技术中，有源相控阵雷达占有十分重要的地位，在民用和国防领域的应用也日渐广泛。随着高功率固态功率器件及单片微波集成电路的不断发展，每个相控阵雷达天线单元通道中可以设置固态T/R组件，成为有源相控阵雷达天线。与常规雷达相比，有源相控阵雷达具有探测距离远、抗干扰能力强、无惯性波束扫描、可靠性高、可维性强、可编程波束赋形以及离散孔径功率空间合成等诸多优点，在功率口径积、抗干扰、多目标跟踪及可靠性等方面具有传统机械扫描雷达无可比拟的优势。T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，通常一部雷达少则有几十，多则上百甚至成千上万个T/R组件。作为有源相控阵雷达天线中最重要的部件，T/R组件能够控制发射与接收信号的幅度和相位，完成雷达的波束赋形和波束扫描，一旦出现故障将会直接影响雷达天线的性能指标。在进行维修保障时，若使用传统的方法对T/R组件进行性能检测和故障定位，需要使用包括合成信号源、峰值功率计、矢量网络分析仪等在内的多种仪器对组件进行逐一测试。由于一部相控阵雷达T/R组件数目众多，这种方法需人工反复操作多次，工作量大，耗时长，效率低，并且在长时间的测量过程中，测试仪器和被测组件都会产生参数漂移，致使测试结果的准确性降低。因此，设计一种能够快速、准确地对T/R组件进行故障鉴别和诊断的自动测试系统，对于降低维修保障人员的工作强度，提高雷达维修时的工作效率是非常必要的。在有源相控阵雷达中，T/R组件的幅相一致性水平是雷达性能的一个重要指标。T/R组件的幅相一致性可以分为T(发射)支路幅相一致性与R(接收)支路幅相一致性，前者主要针对发射链路间发射功率和相移值的一致性，而后者则主要针对接收链路间的增益和相移值的一致性。T/R组件间T支路和R支路的幅度与相位不一致将会直接导致雷达发射波束与接收波束指向偏移、副瓣电平抬高和天线增益降低，最终影响雷达的战技性能，严重的情况甚至致使雷达失效。正因为此，在有源相控阵雷达的工程实践当中，必须具备T/R组件幅相测试的有效手段，一方面需要及时诊断并隔离阵面中存在故障的T/R组件，以便于评估雷达的工作性能和提高系统的可维性，另一方面则需以幅相测试结果为基础，通过调整波控器布相对T/R组件实施校正，以确保T/R组件的幅相一致性水平，使雷达工作在最佳状态。传统的T/R组件幅相测试方法称为开关矩阵法，其基本原理就是采用开关矩阵逐一选通待测的T/R组件，实现T或R支路的幅相测试。综合来看，这种方法存在以下不足：首先，不论是T支路还是R支路测试，每次测试只能针对一个T/R组件进行，不仅耦合的测试响应幅度小，易受噪声干扰，影响测量精度，且测试效率较低，特别是对大型有源相控阵雷达，因T/R组件数量大，对测试效率的制约就越明显。其次，T/R组件数量越多，所需的开关矩阵就越庞大，而每次测试又只能针对一个T/R组件进行，使得开关矩阵的使用频度也大大增加，这都将降低测试系统的可靠性与稳定性。此外，每次测试只能允许一路被测T/R组件正常工作，必须关闭其它的T/R组件，如果测试过程中某些T/R组件失效不能关闭，很可能严重影响当前测试的测试结果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足之处，旨在提供一种高效率、高可靠、高测试精度，基于正交码的有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统。本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到：一种有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统，包括分别电连接于N个T/R组件的发射馈电功分网络、接收馈电功分网络、波控器、和差器、和路接收机、信号处理器和终端，其中，首端发射馈电功分网络和末端发射馈电功分网络通过前级功放分为两路电连接T/R组件，首端接收馈电功分网络和末端接收馈电功分网络分为两路分别连接和差器，其特征在于：N个T/R组件通过两路测试馈电功分网络连接天线定向耦合器；在两路首、末端测试馈电功分网络之间设有电连接频率综合器、前级功放、和差器、和路接收机的测试转换模块；测试开始时，终端进入发射T测试或接收R测试模式，向频率综合器发出测试指令，频率综合器输出测试起始和测试脉冲信号，依据测试脉冲在每一个节拍产生一个相同的测试激励信号；测试激励信号在T测试模式下，经由测试转换模块、前级功放和发射馈电功分网络馈送至所有T/R组件，波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号经天线定向耦合器、测试馈电功分网络、测试转换模块与和路接收机，进入信号处理器；在R测试模式下，测试激励信号经由测试转换模块、测试馈电功分网络和天线定向耦合器馈送至所有T/R组件，同样，波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号经接收馈电功分网络、和差器、测试转换模块与和路接收机，最终进入信号处理器按测试脉冲的节拍循环2m次后，完成所有T/R组件的幅度和相位测试。本专利技术相比于现有技术开关矩阵，其显著优势在于：1)测试效率高。本专利技术各T/R组件依据正交编码的规则对输入的测试激励信号分别进行正交相位调制，在信号处理器采用数字正交解调的方式实现对各T/R组件和通道测试响应软分离，按测试脉冲的节拍循环2m次后一次性即可完成所有T/R组件的幅度和相位测试，其测试效率高，且随着T/R组件数量的增大，优势更明显。2)电路简单。本专利技术测试转换模块在T测试和R测试模式下仅需控制K3、K4两个内置开关即可完成全部T/R组件的幅相测试，系统测试可靠性高。3)测试精度高。本专利技术在T测试和R测试模式下，全部T/R组件均正常工作，信号处理器依据测试脉冲的节拍循环2m次数字正交解调后，获得的单个T/R组件通道测试响应是2m个测试节拍响应的累积，信噪比强，可以有效确保组件的幅相测量精度。4)硬件开销较小。本专利技术除新增加1个测试转换模块、N个天线定向耦合器及1套测试馈电功分网络外，硬件上基本复用被测雷达正常工作时的硬件体系，不仅可以广泛适应于各类有源相控阵雷达T/R组件的幅相自动化测试任务，同时以此为基础可进一步实现T/R组件幅相的标校，失效和性能下降的T/R组件的快速定位(或隔离)，从而有效缩短维护保障时间，确保雷达工作在最佳状态。附图说明为便于阐述，下面以一维有源相控阵雷达为例展开描述。图1是本专利技术有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统的电路原理框图。图2是图1中频率综合器产生的测试时序图。图3是图1T测试模式下的测试信号流图。图4是图1R测试模式下的测试信号流图。图5是图1信号处理器对各T/R组件测试响应的数字正交解调与幅相运算原理框图。具体实施方式参阅图1。在以下描述的实施案例中，有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统由测试转换模块、天线定向耦合器、测试馈电功分网络及频率综合器、波控器、前级功放、发射与接收馈电功分网络、T/R组件、和差器、和路接收机、信号处理器、终端等分机组成。除前三个部件为新增硬件开销外，其它分机基本复用被测雷达正常工作时的硬件体系。其中，定向耦合器集成于各雷达天线单元，可实现T测试与R测试时测试馈电功分网络的复用，即T测试模式下，用于将各T/R组件T支路的输出信号耦合至测试馈电功分网络；R测试模式下，用于将频率综合器经测试转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统，包括分别电连接于N个T/R组件的发射馈电功分网络、接收馈电功分网络、波控器、和差器、和路接收机、信号处理器和终端，其中，首端发射馈电功分网络和末端发射馈电功分网络通过前级功放分为两路电连接T/R组件，首端接收馈电功分网络和末端接收馈电功分网络分为两路分别连接和差器，其特征在于：N个T/R组件通过两路测试馈电功分网络连接天线定向耦合器；在两路首、末端测试馈电功分网络之间设有电连接频率综合器、前级功放、和差器、和路接收机的测试转换模块；测试开始时，终端进入发射T测试或接收R测试模式，向频率综合器发出测试指令，频率综合器输出测试起始和测试脉冲信号，依据测试脉冲在每一个节拍产生一个相同的测试激励信号；测试激励信号在T测试模式下，经由测试转换模块、前级功放和发射馈电功分网络馈送至所有T/R组件，波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号经天线定向耦合器、测试馈电功分网络、测试转换模块与和路接收机，进入信号处理器；在R测试模式下，测试激励信号经由测试转换模块、测试馈电功分网络和天线定向耦合器馈送至所有T/R组件，同样，波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号经接收馈电功分网络、和差器、测试转换模块与和路接收机，最终进入信号处理器；按测试脉冲的节拍循环2m次后，完成所有T/R组件的幅度和相位测试。...

【技术特征摘要】
1.一种有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统，包括分别电连接于N个T/R组件的发射馈电功分网络、接收馈电功分网络、波控器、和差器、和路接收机、信号处理器和终端，其中，首端发射馈电功分网络和末端发射馈电功分网络通过前级功放分为两路电连接T/R组件，首端接收馈电功分网络和末端接收馈电功分网络分为两路分别连接和差器，其特征在于：N个T/R组件通过两路测试馈电功分网络连接天线定向耦合器；在两路首、末端测试馈电功分网络之间设有电连接频率综合器、前级功放、和差器、和路接收机的测试转换模块；测试开始时，终端进入发射T测试或接收R测试模式，向频率综合器发出测试指令，频率综合器输出测试起始和测试脉冲信号，依据测试脉冲在每一个节拍产生一个相同的测试激励信号；测试激励信号在T测试模式下，经由测试转换模块、前级功放和发射馈电功分网络馈送至所有T/R组件，波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号经天线定向耦合器、测试馈电功分网络、测试转换模块与和路接收机，进入信号处理器；在R测试模式下，测试激励信号经由测试转换模块、测试馈电功分网络和天线定向耦合器馈送至所有T/R组件，同样，波控器基于正交编码的规则控制各路移相器，对测试激励信号分别进行正交相位调制，调制后的信号经接收馈电功分网络、和差器、测试转换模块与和路接收机，最终进入信号处理器；按测试脉冲的节拍循环2m次后，完成所有T/R组件的幅度和相位测试，其中，m取2m≥N的最小自然数。2.根据权利要求1所述的有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统，其特征在于：波控器连接频率综合器和所有T/R组件，按照频率综合器产生的测试时序，一方面控制各T/R组件中，由开关K1电连接发射馈电功分网络、接收低噪放、移相器和开关K2电连接接收馈电功分网络、发射功放、衰减器组成的开关网络，形成T测试和R测试所需的测试通道；另一方面控制各T/R组件内置的移相器按正交编码的规则移相，完成测试激励信号的正交调制。3.根据权利要求1所述有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统，其特征在于：测试转换模块作为系统工作的中转核心，连接频率综合器、前级功放、波控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华林，李海彬，王用，王山川，周强，延伟勤，张静，
申请(专利权)人：零八一电子集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51