专利名称：相控阵波控性能快速诊断方法
技术领域：
本发明属于电磁兼容性测试领域，具体涉及一种相控阵波束控制性能的测试方法。
背景技术：
随着武器装备技术，特别是固态技术的发展，相控阵在各作战平台得到了广泛的应用，如作为雷达天线，与传统的大口径天线相比，相控阵具有许多优点。例如，抛物面天线，通过转动整个结构实现主波束的扫描，而相控阵不用移动天线，就能以控制电路的转换速度实现天线阵的空间扫描；相控阵空间扫描更为灵活，可实现扫描范围内任意方位波束的精确控制和快速切换，从而可跟踪多个目标。当然，相控阵也面临不少挑战，为了实现扫描波束的快速、精确、稳定控制，相控阵阵元的馈电网络及控制软件非常复杂，任一环节出现故障都会影响相控阵的波控性能，进而影响相控阵的作战性能。传统的旋转式扫描天线波控性能的好坏，通过肉眼观察天线是否按照预先设定进行旋转这一方式就能做出初步的判断；而相控阵是通过复杂的移相馈电网络和相应的控制软件来实现扫描波束的精确控制，往往无法准确、快速地检查波控性能的好坏。这给平时的作战训练以及规定的性能检测、试验带来了严峻的挑战，因此，如何在作训和试验前对相控阵的波控性能进行快速测试和诊断就显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实船或者模拟试验场条件下相控阵波控性能快速诊断方法。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为相控阵波控性能的快速诊断方法，其特征在于它包括以下步骤1)将测试天线通过支架设在与相控阵天线中心等高处，天线口径正对相控阵阵面中心，距离阵中心的距离大于0.62λ//)3/A，其中D为天线的最大尺度、λ为相控阵工作时电磁波波长；2)测试天线通过电缆接入频谱分析仪；3)根据频谱分析仪是否具有时域测试功能，区别对待3-1、对于具有时域测试功能的频谱分析仪，将频谱分析仪的中心频率设为相控阵的发射频率，SPAN设为0Hz，RBW设为最大，扫描时间至少为相控阵方位扫描周期或俯仰扫描周期的2倍；相控阵分别以方位扫描、俯仰扫描模式发射，通过频谱分析仪分别记录相控阵方位扫描以及俯仰扫描时测试天线采集的时域包络；若所记录的时域包络具有周期特性，具有主瓣、旁瓣等的幅度起伏、且没有较明显的长直线，则说明相控阵波控性能正常；否则，波控性能出现故障；3-2、对于不具有时域测试功能的频谱分析仪，将频谱分析仪的中心频率设为相控阵的发射频率，SPAN设为相控阵的工作带宽，RBff设为IMHz ；先将相控阵俯仰角固定为0度，方位角[U]等分为5个方位，即、_5/2、0、 d!2、d，分别测试这5个波位照射时测试天线接收到的主频电平，如果所测得的5个电平值成中心对称，且电平值有起伏，则说明相控阵方位扫描正常；反之，则说明相控阵方位扫描出现故障；然后将相控阵固定方位角为0度，将俯仰角[θ ” θ 2]等分成5个俯仰角，即θ ρ
^^Λ^、 ^L、θ 2，分别测试这5个波位照射时测试天线接收到的主频电平，如 4 24
果所测得的5个电平值电平值有起伏，则说明相控阵方位扫描正常；反之，则说明相控阵方位扫描出现故障。所述的相控阵方位扫描模式为仰角为0度。所述的相控阵俯仰扫描模式为方位角为0度。本发明的有益效果为1、根据相控阵具有的空间扫描特性、方向图的起伏特性以及测试天线与相控阵相扫描的相对运动关系，通过频谱分析仪测试相控阵空间场的水平、垂直分布特性，并以此来评价相控阵波控性能正常与否。2、利用本发明方法直观的评价相控阵波控性能正常与否，可作为评价相控阵波控性能的手段和依据。3、本发明方法简便、快速、易操作。
图1为相控阵与喇叭天线相对位置示意图。图2为相控阵方位扫描时的测量结果。图3为相控阵俯仰扫描时的测量结果。
具体实施例方式以下结合具体实例及附图进一步说明本发明。本测试实例中的相控阵为雷达相控阵，其方位扫描范围为[-45°，45° ]，俯仰扫描范围为[-15°，75° ]，发射频率为f，相控阵尺寸为D1(W) XD2(H)，其中D1 > D2，方位扫描周期为&、俯仰扫描周期为T0。(1)测试天线为宽带双脊喇叭天线，工作频率为IGHz 18GHz。如图1所示，相控阵1设置在甲板面2上，将测试天线3通过支架4设在与相控阵1天线中心等高处，喇叭口
正对阵面中心，双脊喇叭天线距离阵中心的距离应大于(X62V^TI，即0.62^/^7^, c为光的传播速度，大小为3X108m/s。(2)喇叭天线通过低损耗电缆(频率18GHz时衰减为1. ldB/m)接入频谱分析仪， 频谱分析仪的工作频率为20HZ-26. 5GHz，具有时域测试功能。(3)采用时域测试模式对相控阵波控性能进行诊断将频谱分析仪的中心频率设为f，SPAN设为0Hz，RBff设为50MHz，扫描时间设为相控阵方位扫描周期的2倍，即27；；相控阵以方位扫描(仰角为0度)模式发射，发射频率为f ；通过频谱分析仪记录相控阵方位
4扫描时喇叭天线采集的时域包络，如图2所示。将频谱分析仪的中心频率设为f，SPAN设为0Hz，RBW设为50MHz，扫描时间不小于相控阵俯仰扫描周期的2倍，即大于2T0 ；相控阵以俯仰扫描(方位角为0度)模式发射， 发射频率为f ；通过频谱分析仪记录相控阵俯仰扫描时喇叭天线采集的时域包络，如图3所
7J\ οSPAN和RBW分别为频谱分析仪上的按键，其中SPAN表示频率宽度，RBff表示分辨率带宽。本实施例中采用的频谱分析仪型号为FSQ26，为R&S公司产品。观察图2、图3可以看出，测试结果呈现一定的周期性，具有主瓣、旁瓣等的幅度起伏、而且没有较明显的长直线等特征，说明相控阵波控性能良好。
权利要求
1.相控阵波控性能的快速诊断方法，其特征在于它包括以下步骤1)将测试天线通过支架设在与相控阵天线中心等高处，天线口径正对相控阵阵面中心，距离阵中心的距离大于0.62λ/ 77Ι，其中D为天线的最大尺度、λ为相控阵工作时电磁波波长；2)测试天线通过电缆接入频谱分析仪；3)根据频谱分析仪是否具有时域测试功能，区别对待3-1、对于具有时域测试功能的频谱分析仪，将频谱分析仪的中心频率设为相控阵的发射频率，SPAN设为0Hz，RBW设为最大，扫描时间至少为相控阵方位扫描周期或俯仰扫描周期的2倍；相控阵分别以方位扫描、俯仰扫描模式发射，通过频谱分析仪分别记录相控阵方位扫描以及俯仰扫描时测试天线采集的时域包络；若所记录的时域包络具有周期特性，具有主瓣、旁瓣等的幅度起伏、且没有较明显的长直线，则说明相控阵波控性能正常；否则，波控性能出现故障；3-2、对于不具有时域测试功能的频谱分析仪，将频谱分析仪的中心频率设为相控阵的发射频率，SPAN设为相控阵的工作带宽，RBW设为IMHz ；先将相控阵俯仰角固定为0度，方位角等分为5个方位，-dl2、Q、dl2、d, 分别测试这5个波位照射时测试天线接收到的主频电平，如果所测得的5个电平值成中心对称，且电平值有起伏，则说明相控阵方位扫描正常；反之，则说明相控阵方位扫描出现故障；然后将相控阵固定方位角为0度，将俯仰角[θ ” θ 2]等分成5个俯仰角，S卩θ ρ
2.根据权利要求1所述的相控阵波控性能的快速诊断方法，其特征在于所述的相控阵方位扫描模式为仰角为0度。
3.根据权利要求1或2所述的相控阵波控性能的快速诊断方法，其特征在于所述的相控阵俯仰扫描模式为方位角为0度。
全文摘要
本发明供一种实船或者模拟试验场条件下相控阵波控性能快速诊断方法，根据相控阵具有的空间扫描特性、方向图的起伏特性以及测试天线与相控阵相扫描的相对运动关系，通过频谱分析仪测试相控阵空间场的水平、垂直分布特性，并以此来评价相控阵波控性能正常与否。利用本发明方法直观的评价相控阵波控性能正常与否，可作为评价相控阵波控性能的手段和依据。
文档编号G01S7/40GK102508068SQ201110341169
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者吴楠, 张炜, 易学勤, 王春, 谢大刚, 黄明亮 申请人:中国舰船研究设计中心