集雷达标定、有源收发和测量参数一体的测试系统和方法与流程

本发明涉及一种集雷达角度标定、有源收发和测量参数一体的测试系统和方法。

背景技术：

现有技术主要是搭建远场暗箱环境，测试环境主体为屏蔽暗箱，被测物转台和用于目标模拟的角反射器。而远场条件(被测物与角反射器的距离)视被测物的大小来计算，理论上只有无穷远才能认为到达被测天线面的信号相位一致。以天线口径内最大相位差为22.5°时，远场条件为以频率77ghz为例，不同口径被测物大小下的远场条件如下表所示：

可以看出，在相同频率的条件下，远场条件随被测物口径的几何级增长。

而被测物越大，需要的远场条件则越远，这样，测试场地就要越大，屏蔽暗室建设成本也大大增加。同时，远场条件越远，自由空间损耗就越高，影响测试系统的动态范围。且在远场的条件下测试，对准也是很大的问题，尤其是窄波束天线，对角度精度要求高的情况下，对准往往耗费大量的人力和时间。

毫米波是指波长介于1-10mm的电磁波，波长短、频段宽，比较容易实现窄波束，雷达分辨率高，不易受干扰。毫米波雷达是测量被测物体相对距离、相对速度、方位角及俯仰角的高精度传感器，早期被应用于军事领域，随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器开始应用于汽车、无人机、智能交通，安防和工业等民用多个领域。

而对于雷达的使用，我们往往比较关心雷达的覆盖范围，测距，测速和测角精度和分辨率等的能力。这些参数的好坏会直接影响雷达的实际使用。

另外，由于毫米波频段频率高，波长短，相位变化快，以前77ghz为例，波程差变化0.1mm，相位就变化了9.24°。而雷达的角度测量是通过检测不同接收天线的相位差来计算的。而这个相位差受pcb板工艺误差，芯片的相位不一致影响，因此，每个雷达在实际使用前都需要做角度标定，以尽量减少这个影响。

针对以上的测试内容，传统的方法是在上述提到的远场屏蔽暗室内进行的，但如上提到的问题，测试环境的搭建往往会耗费更多的金钱，时间和人力。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种集雷达角度标定、有源收发和测量参数一体的测试系统和方法，本发明的技术方案是：集雷达标定、有源收发和测量参数一体的测试系统，其特征在于，包括

反射板，用于球面波与准平面波的转换；

dut转台，用于被测雷达的相对角度的控制，实现相对角度的模拟；

馈源天线，安装在独立射频模块上，用于辐射信号的收发，该独立射频模块与雷达目标模拟器连接；

馈源天线转台，用于馈源天线的极化切换；

雷达目标模拟器，用于雷达的相对距离和相对速度的模拟；

频谱分析仪，与所述的雷达目标模拟器连接，用于有源发射测试；

信号发生器，与所述的雷达目标模拟器连接，用于有源接收测试；

控制电脑，所述的dut转台通过转台控制器接入控制电脑；所述的雷达目标模拟器接入控制电脑；

屏蔽暗室，所述的反射板、dut转台、馈源天线、馈源天线转台以及独立射频模块均安装在屏蔽暗室内；所述的雷达目标模拟器、频谱分析仪、信号发生器、转台控制器以及控制电脑均安装在屏蔽暗室外。

所述的dut转台和反射板相对设置，位于同一水平面上，所述的馈源天线位于在反射板的焦点上。

所述的控制电脑通过rj45或usb接口与转台控制器进行连接，通过接口向转台控制器下达控制命令，转台控制器根据命令对dut转台的控制；被测雷达安装在dut转台上，通过控制dut转台实现被测雷达的各种姿态的变换；dut转台同时把状态信号反馈给转台控制器，转台控制器把反馈的状态信号回馈至到控制电脑。

所述的雷达目标模拟器基于控制电脑通过rj45或usb接口与雷达目标模拟器进行连接，通过接口向雷达目标模拟器下达控制命令，实现控制电脑和雷达目标模拟器的交互；所述的雷达目标模拟器与独立射频模块、频谱分析仪以及信号发生器进行测试信号的交互。

一种集雷达标定、有源收发和测量参数一体的测试方法，包括以下步骤：

(1)有源发射测试的步骤；

(2)有源接收测试的步骤；

(3)收发参数测试的步骤。

所述的步骤(1)具体为：

a.在dut转台上安装被测雷达，雷达在有源发射模式下工作；

b.被测雷达向各方向辐射信号，打到反射板的信号会通过反射板聚焦到馈源天线，其他方向的辐射信号会被屏蔽暗室内表面的吸波材料吸收；

c.馈源天线接收信号后，将信号传输到与雷达目标模拟器连接的独立射频模块，独立射频模块将高频信号下变频为中频信号，并将中频信号传输到雷达目标模拟器；

d.雷达目标模拟器将收到的信号输出给频谱分析仪，频谱仪输出测试结果；

e.dut转台更换角度,实现雷达不同角度的测量。

所述的步骤(2)具体为：

a.在dut转台上安装被测雷达，雷达在有源接收模式下工作；

b.信号发生器将中频信号传输给雷达目标模拟器；

c.雷达目标模拟器将中频信号传输给独立射频模块；

d.独立射频模块将信号转成高频信号，并传输给馈源天线；

e.信号从馈源天线发出后，经反射板传输到被测雷达，雷达接收到信号后作信号处理并输出结果；

f.dut转台更换角度,实现雷达不同角度的测量。

所述的步骤(3)具体为：

a.在dut转台上安装被测雷达，雷达在正常模式下工作；

b.被测雷达向各方向辐射信号，打到反射板的信号会通过反射板聚焦到馈源天线，其它方向的辐射信号会被屏蔽暗室内表面的吸波材料吸收；

c.馈源天线接收信号后，将信号传输到雷达目标模拟器的独立射频模块，独立射频模块将高频信号转化至中频信号后传输到雷达目标模拟器；

d.雷达目标模拟器将收到的信号进行延时以及多普勒频偏，进行实际距离与速度的模拟；

e.雷达目标模拟器将处理后的信号重新传输到独立射频模块；

f.独立射频模块将信号上变频至高频信号，并传输给馈源天线；

g.信号从馈源天线重新发出后，经反射板重新传输到被测雷达，完成整个过程的信号传输；

h.dut转台更换雷达角度,实现不同角度的测量。

本发明的优点是：

1、在更小的空间内搭建。

2、解决远场条件下的对准难的问题。

3、可以获得更高的动态范围和更优的远场测试条件。

4、可以同时满足毫米波雷达有源发射，有源接收，角度标定及系统收发参数的测试。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1，本发明涉及一种集雷达标定、有源收发和测量参数一体的测试系统，包括

反射板2，用于球面波与准平面波的转换；

dut转台6，用于被测雷达的相对角度的控制，实现相对角度的模拟；

馈源天线3，安装在独立射频模块上，用于辐射信号的收发，该独立射频模块与雷达目标模拟器连接；

馈源天线转台(未图示)，用于馈源天线的极化切换；

雷达目标模拟器9，用于雷达5的相对距离和相对速度的模拟；

频谱分析仪10，与所述的雷达目标模拟器连接，用于有源发射测试；

信号发生器11，与所述的雷达目标模拟器连接，用于有源接收测试；

控制电脑8，所述的dut转台6通过转台控制器7(型号为研华工控机650)接入控制电脑；所述的雷达目标模拟器接入控制电脑；

屏蔽暗室1，所述的反射板、dut转台、馈源天线、馈源天线转台以及独立射频模块均安装在屏蔽暗室内；所述的雷达目标模拟器、频谱分析仪、信号发生器、转台控制器以及控制电脑均安装在屏蔽暗室外。

所述的dut转台和反射板相对设置，位于同一水平面上，所述的馈源天线位于在反射板的焦点上。

所述的控制电脑通过rj45或usb接口与转台控制器进行连接，通过接口向转台控制器下达控制命令，转台控制器根据命令对dut转台的控制；被测雷达安装在dut转台上，通过控制dut转台实现被测雷达的各种姿态的变换；dut转台同时把状态信号反馈给转台控制器，转台控制器把反馈的状态信号回馈至到控制电脑。

所述的雷达目标模拟器基于控制电脑通过rj45或usb接口与雷达目标模拟器进行连接，通过接口向雷达目标模拟器下达控制命令，实现控制电脑和雷达目标模拟器的交互；所述的雷达目标模拟器与独立射频模块、频谱分析仪以及信号发生器进行测试信号的交互。

本发明还涉及一种集雷达标定、有源收发和测量参数一体的测试方法，包括以下步骤：

(1)有源发射测试的步骤；

(2)有源接收测试的步骤；

(3)收发参数测试的步骤。

所述的步骤(1)具体为：

a.在dut转台上安装被测雷达，雷达在有源发射模式下工作；

b.被测雷达向各方向辐射信号，打到反射板的信号会通过反射板聚焦到馈源天线，其他方向的辐射信号会被屏蔽暗室内表面的吸波材料吸收；

c.馈源天线接收信号后，将信号传输到与雷达目标模拟器连接的独立射频模块，独立射频模块将高频信号下变频为中频信号，并将中频信号传输到雷达目标模拟器；

d.雷达目标模拟器将收到的信号输出给频谱分析仪，频谱仪输出测试结果；

e.dut转台更换角度,实现雷达不同角度的测量。

所述的步骤(2)具体为：

a.在dut转台上安装被测雷达，雷达在有源接收模式下工作；

b.信号发生器将中频信号传输给雷达目标模拟器；

c.雷达目标模拟器将中频信号传输给独立射频模块；

d.独立射频模块将信号转成高频信号，并传输给馈源天线；

e.信号从馈源天线发出后，经反射板传输到被测雷达，雷达接收到信号后作信号处理并输出结果；

f.dut转台更换角度,实现雷达不同角度的测量。

所述的步骤(3)具体为：

a.在dut转台上安装被测雷达，雷达在正常模式下工作；

b.被测雷达向各方向辐射信号，打到反射板的信号会通过反射板聚焦到馈源天线，其它方向的辐射信号会被屏蔽暗室内表面的吸波材料吸收；

c.馈源天线接收信号后，将信号传输到雷达目标模拟器的独立射频模块，独立射频模块将高频信号转化至中频信号后传输到雷达目标模拟器；

d.雷达目标模拟器将收到的信号进行延时以及多普勒频偏，进行实际距离与速度的模拟；

e.雷达目标模拟器将处理后的信号重新传输到独立射频模块；

f.独立射频模块将信号上变频至高频信号，并传输给馈源天线；

g.信号从馈源天线重新发出后，经反射板重新传输到被测雷达，完成整个过程的信号传输；

h.dut转台更换雷达角度,实现不同角度的测量。