数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统及其测试方法
【专利摘要】本发明提供了一种数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统及其测试方法。包括计算机、数据处理模块、本振模块、测试仪、喇叭天线、数字T/R组件、阵列天线和转台；数字阵二次雷达天线发射方向图测试模块确定所有频点，不同扫描角的数字阵二次雷达天线发射方向图；数字阵二次雷达天线接收方向图测试模块确定所有频点，不同扫描角的数字阵二次雷达天线接收方向图；本发明作为一种数字阵二次雷达天线方向图远场测试系统，可在能满足远场测试距离条件的任意环境中展开，自动完成所需远场方向图的所有测试，不需人工干预，在工程上容易实施。
【专利说明】数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统及其测试方法，特别是涉及一种适用于二次雷达领域，用于满足远场测试距离条件下在任意环境中展开并自动完成所需远场方向图的所有测试。
【背景技术】
[0002]数字阵二次雷达系统的核心为数字T/R组件，其每个通道均连接阵列天线的一路天线阵子，由于数字T/R组件为有源部件，其特性会随时间有些变化，对天线的方向图有所影响。现有的对天线的方向图测试的远、中、近场测试平台基本基于固定的测试场所，且测试过程需要人为干预，测试要求较高。为了能方便地测试数字阵二次雷达天线的性能，需要设计一种远场测试系统，能够在满足远场测试距离条件的任意环境中展开并方便地自动完成天线方向图的所有测试。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种能自动完成数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统及其测试方法。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
一种数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统，其特征在于:包括计算机、数据处理模块、本振模块、测试仪、喇叭天线、数字T/R组件、阵列天线和转台；所述阵列天线固定于转台上，与数字T/R组件相连；所述数字T/R组件又分别与数据处理模块和本振模块相连；所述计算机分别与转台和数据处理模块相连；所述数据处理模块又分别与本振模块和测试仪相连；所述测试仪又与喇叭天线相连。
[0005]所述数字T/R组件通过本振射频线与本振模块相连。
[0006]所述测试仪通过光纤与喇叭天线相连。
[0007]还包括用于放置转台、阵列天线和数字T/R组件的移动车。
[0008]基于上述数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统的测试方法，具体方法为:步骤一、调整阵列天线的位置，使其中心位置与喇叭天线所在位置形成的直线，垂直于阵列天线长度方向所在的直线，且阵列天线与喇叭天线在同一垂直高度上；步骤二、计算机通过数据处理模块控制本振模块跳到对应的测试频率；步骤三、计算机控制转台转动一个角度；步骤四、
发射方向图的测试方法步骤为:A、所述计算机给数据处理模块发送测试频率信息和编码信息，并设定发射波束的指向角度、数据处理模块将所述测试频率信息通过光纤发送给测试仪；C、数据处理模块控制数字T/R组件根据所述编码信息，通过阵列天线发射射频信号；D、测试仪将喇叭天线接收到的射频信号转换为基带信号通过光纤传给数据处理模块；E、数据处理模块将数据形成指定扫描角的发射波束数据并传输给计算机；
接收方向图的测试方法步骤为:a、所述计算机给数据处理模块发送测试频率信息和编码信息，并设定接收波束的指向角度；b、数据处理模块将所述测试频率信息和编码信息通过光纤发送给测试仪；c、测试仪通过喇叭天线发射指定的频率和编码信息的射频信号；d、数字T/R组件通过阵列天线接收射频信号，并将其转换为基带信号通过光纤传输给数据处理模块；e、数据处理模块将数据形成指定扫描角的接收波束数据并传输给计算机；
步骤五、计算机将数据存储起来；步骤六、计算机控制转台再转动一个角度回到步骤四，完成下一个角度的天线方向图测量，直至转台转完所有的角度后，转台重新回到初始位置；步骤七、计算机将下一个测试频率的信息传给数据处理模块，直到测完所有频率对应的天线方向图。
[0009]所述转台每次转动的角度要小于等于波束宽度的二分之一。
[0010]所述转台每次转动的角度为能够转动的最小角度。
[0011 ] 所述发射方向图的测试方法步骤中，数据处理模块根据将编码指令传送给数字T/R组件的时间间隔，来对测试仪传送过来的基带数据进行采样形成发射方向图数据，并传给计算机存储起来。
[0012]所述接收方向图的测试方法步骤中，数据处理模块根据编码信息传送给测试仪的时间间隔，对数字T/R组件传送过来的基带数据在内部形成接收方向图数据，并传给计算机存储起来。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:不需要基于固定的测试场所，且测试过程不需人工干预，能够自动完成测试，且处理速度快，测试结果精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明其中一实施例的系统原理不意图。
[0015]图2为图1所示实施例中的发射方向图测试原理示意图。
[0016]图3为图1所示实施例中的接收方向图测试原理示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0019]如图1所示，一种数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统，包括计算机、数据处理模块、本振模块、测试仪、喇叭天线、数字T/R组件、阵列天线和转台；所述阵列天线固定于转台上，与数字T/R组件相连；所述数字T/R组件又分别与数据处理模块和本振模块相连；所述计算机分别与转台和数据处理模块相连；所述数据处理模块又分别与本振模块和测试仪相连；所述测试仪又与喇叭天线相连。
[0020]所述数字T/R组件通过本振射频线与本振模块相连。
[0021]所述测试仪通过光纤与喇叭天线相连。
[0022]本振模块为数字T/R组件和数据处理模块提供本振信号，计算机用来控制转台和数据处理模块，同时接收数据处理模块回传的数据，喇叭天线用于测试数字阵二次雷达天线方向图时发射和接收射频信号，测试仪用于调制和解调射频信号，同时将基带数据通过光纤传送给数据处理模块，并接收处理模块传送过来的编码信息指令。
[0023]还包括用于放置转台、阵列天线和数字T/R组件的移动车，方便放置于不同的环境中进行测量。[0024]各组成部分相互配合，自动完成数字阵二次雷达天线发射和接收方向图的测试，并通过计算机保存特定格式数据，基于分析软件，绘制出所有的方向图和指标参数。
[0025]如图2和图3所示，基于上述数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统的测试方法，具体方法为:步骤一、调整阵列天线的位置，使其中心位置与喇叭天线所在位置形成的直线，垂直于阵列天线长度方向所在的直线，且阵列天线与喇叭天线在同一垂直高度上，确保喇叭天线位于阵列天线的中心法线上；步骤二、计算机通过数据处理模块控制本振模块跳到对应的测试频率；步骤三、计算机控制转台转动一个角度；步骤四、
发射方向图的测试方法步骤为:A、所述计算机给数据处理模块发送测试频率信息和编码信息，并设定发射波束的指向角度、数据处理模块将所述测试频率信息通过光纤发送给测试仪；C、数据处理模块控制数字T/R组件根据所述编码信息，通过阵列天线发射射频信号；D、测试仪将喇叭天线接收到的射频信号转换为基带信号通过光纤传给数据处理模块；E、数据处理模块将数据形成指定扫描角的发射波束数据并传输给计算机；
接收方向图的测试方法步骤为:a、所述计算机给数据处理模块发送测试频率信息和编码信息，并设定接收波束的指向角度山、数据处理模块将所述测试频率信息和编码信息通过光纤发送给测试仪；c、测试仪通过喇叭天线发射指定的频率和编码信息的射频信号；d、数字T/R组件通过阵列天线接收射频信号，并将其转换为基带信号通过光纤传输给数据处理模块；e、数据处理模块将数据形成指定扫描角的接收波束数据并传输给计算机；
步骤五、计算机将数据存储起来；步骤六、计算机控制转台再转动一个角度回到步骤四，完成下一个角度的天线方向图测量，直至转台转完所有的角度后，转台重新回到初始位置；步骤七、计算机将下一个测试频率的信息传给数据处理模块，直到测完所有频率对应的天线方向图。
[0026]在本发明方案中，在所述步骤三之前，计算机先通过数据处理模块控制本振模块跳到对应的测试频率，可以不需要考虑转台的惯性。如果将步骤二放在步骤三之后，即转台转动一个角度后，再将计算机发送给数据处理模块的频率信息发送给本振模块，则需考虑转台转动的惯性，反而会延长测试时间。
[0027]所述转台每次转动的角度要小于等于波束宽度的二分之一。
[0028]所述转台每次转动的角度为能够转动的最小角度。
[0029]所述发射方向图的测试方法步骤中，数据处理模块根据将编码指令传送给数字T/R组件的时间间隔，来对测试仪传送过来的基带数据进行采样形成发射方向图数据，并传给计算机存储起来。
[0030]所述接收方向图的测试方法步骤中，数据处理模块根据编码信息传送给测试仪的时间间隔，对数字T/R组件传送过来的基带数据在内部形成接收方向图数据，并传给计算机存储起来。
[0031]在本具体实施例中，测试需求为发射波束和接收波束测试频点1-10，扫描角范围为120度，发射和接收波束的3db波束宽度为1.5度，那么发射和波束的角度指向为120/1.5=80个，转台每次转动的角度要小于等于1.5/2=0.75度，在本具体实施例中采用转台每次能够转动的最小角度0.02度。
[0032]在测试天线发射方向图时，计算机先指示数据处理模块将本振模块的频率设置到频点1，把频点I的信息通过光纤传给测试仪，控制转台到起始位置，调度发射波束指向角度1，同时通过数字T/R组件和阵列天线发出编码信息，测试仪接收到射频信号转换给基带数据并通过光纤传给数据处理模块，数据处理模块根据发出编码信息后的时间间隔来采样数据，并按照约定的格式传给计算机，计算机接收到正确格式的数据后，调度发射波束指向角度2，重复上述过程，直到发射波束指向角度80，此时所有发射波束指向测完，转台转动
0.02度，又开始调度发射波束从I到80，计算机将数据存储完，依次往复直到转台转到结束位置。此时，一个频点的频点I的天线发射方向图测试完成。计算机再指示数据处理模块将本振模块的频率设置到频点2，将频点2的天线发射方向图测完，直到频点10的天线发射方向图的数据计算机都收到，天线发射方向图测试才算完成。
[0033]在测试天线接收方向图时，计算机先指示数据处理模块将本振模块的频率设置到频点1，把频点I的信息通过光纤传给测试仪，控制转台到起始位置，调度接收波束指向角度1，同时数据处理模块通过光纤发出频率和编码信息，测试仪接收到频率和编码信息后通过喇叭天线发出波束，数据处理模块将数字T/R组件送过来的数据根据波束指向角度I形成此特定指向的接收波束数据，并根据处理时间间隔来采样数据，按照约定的格式传给计算机，计算机接收到正确格式的数据后，调度接收波束指向角度2，重复上述过程，直到接收波束指向角度80，此时所有接收波束指向测完，转台转动0.02度，又开始调度接收波束从I到80，计算机将数据存储完，依次往复直到转台转到结束位置。此时，一个频点的频点I的天线接收方向图测试完成。计算机再指示数据处理模块将本振模块的频率设置到频点2，将频点2的天线接收方向图测完，直到频点10的天线接收方向图的数据计算机都收到，天线接收方向图测试才算完成。
【权利要求】
1.一种数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统，其特征在于:包括计算机、数据处理模块、本振模块、测试仪、喇叭天线、数字T/R组件、阵列天线和转台；所述阵列天线固定于转台上，与数字T/R组件相连；所述数字T/R组件又分别与数据处理模块和本振模块相连；所述计算机分别与转台和数据处理模块相连；所述数据处理模块又分别与本振模块和测试仪相连；所述测试仪又与喇叭天线相连。
2.根据权利要求1所述的远场测试系统，其特征在于:所述数字T/R组件通过本振射频线与本振模块相连。
3.根据权利要求1所述的远场测试系统，其特征在于:所述测试仪通过光纤与喇叭天线相连。
4.根据权利要求1所述的远场测试系统，其特征在于:还包括用于放置转台、阵列天线和数字T/R组件的移动车。
5.根据权利要求1所述的数字阵二次雷达天线方向图的远场测试系统的测试方法，具体方法为:步骤一、调整阵列天线的位置，使其中心位置与喇叭天线所在位置形成的直线，垂直于阵列天线长度方向所在的直线，且阵列天线与喇叭天线在同一垂直高度上；步骤二、计算机通过数据处理模块控制本振模块跳到对应的测试频率；步骤三、计算机控制转台转动一个角度；步骤四、 发射方向图的测试方法步骤为:A、所述计算机给数据处理模块发送测试频率信息和编码信息，并设定发射波束的指向角度、数据处理模块将所述测试频率信息通过光纤发送给测试仪；C、数据处理模块控制数字T/R组件根据所述编码信息，通过阵列天线发射射频信号；D、测试仪将喇叭天线接收到的射频信号转换为基带信号通过光纤传给数据处理模块；E、数据处理模块将数 据形成指定扫描角的发射波束数据并传输给计算机； 接收方向图的测试方法步骤为:a、所述计算机给数据处理模块发送测试频率信息和编码信息，并设定接收波束的指向角度；b、数据处理模块将所述测试频率信息和编码信息通过光纤发送给测试仪；c、测试仪通过喇叭天线发射指定的频率和编码信息的射频信号；d、数字T/R组件通过阵列天线接收射频信号，并将其转换为基带信号通过光纤传输给数据处理模块；e、数据处理模块将数据形成指定扫描角的接收波束数据并传输给计算机； 步骤五、计算机将数据存储起来；步骤六、计算机控制转台再转动一个角度回到步骤四，完成下一个角度的天线方向图测量，直至转台转完所有的角度后，转台重新回到初始位置；步骤七、计算机将下一个测试频率的信息传给数据处理模块，直到测完所有频率对应的天线方向图。
6.根据权利要求5所述的测试方法，所述转台每次转动的角度要小于等于波束宽度的二分之一。
7.根据权利要求6所述的测试方法，所述转台每次转动的角度为能够转动的最小角度。
8.根据权利要求5到7之一所述的测试方法，所述发射方向图的测试方法步骤中，数据处理模块根据将编码指令传送给数字T/R组件的时间间隔，来对测试仪传送过来的基带数据进行采样形成发射方向图数据，并传给计算机存储起来。
9.根据权利要求5到7之一所述的测试方法，所述接收方向图的测试方法步骤中，数据处理模块根据编码信息传送给测试仪的时间间隔，对数字T/R组件传送过来的基带数据在内部形成接收方向图数据，并传给`计算机存储起来。
【文档编号】G01R29/10GK103743960SQ201410029648
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】陈伟 申请人:四川九洲空管科技有限责任公司