有源相控阵雷达t/r组件幅相测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，旨在提供一种尚效率、尚可靠、尚 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。
[0007] 本发明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27欠后，完成所有T/R组件的幅度和相位测试。
[0008] 本发明相比于现有技术开关矩阵，其显著优势在于： 1)测试效率高。本发明各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27欠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。
[0009] 2)电路简单。本发明测试转换模块在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。
[0010] 3)测试精度高。本发明在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27欠数字正交解调后，获得的单个T/R组件通道测试响应 是2 m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。
[0011] 4)硬件开销较小。本发明除新增加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】
[0012] 为便于阐述，下面以一维有源相控阵雷达为例展开描述。
[0013] 图1是本发明有源相控阵雷达T/R组件幅相测试系统的电路原理框图。
[0014] 图2是图1中频率综合器产生的测试时序图。
[0015] 图3是图IT测试模式下的测试信号流图。
[0016] 图4是图IR测试模式下的测试信号流图。
[0017] 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】
[0018] 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