一种相控阵雷达全链路接收方向图的测试装置的制作方法

本实用新型属于雷达技术领域，尤其涉及一种相控阵雷达全链路接收方向图的测试装置。

背景技术：

天线方向图，表征了天线辐射能量在空间的分布，反映了天线的性能指标与工作状态。通过测量天线方向图可以确定天线的方向系数、增益、半功率波束宽度和副瓣电平等重要天线参数。对天线的辐射特性进行分析，可以为天线在使用过程中的调试、安装、维护、检修提供分析数据，判定天线性能指标是否符合要求，天线是否存在故障。

目前行业内相控阵雷达接收方向图的测试方法或装置主要有以下三种：

第一种是仅针对无源部分的天线做单独的方向图测试，这种方法不是全链路测试，只能够得到天线的性能，且只能测试法向波束。

第二种是将天线+tr组件一起进行方向图测试，如图1所示的虚线框部分，这种方法主要的不足之处是：a、不是全链路测试，只能反映天线+tr射频端的性能，对于每个通道都包含变频链路的方案，测不到变频和中频电路，反应不了全链路性能；b、对于一般的相控阵雷达，tr组件内部具备移相功能的，能够测试各个波束的方向图，对于采用数字波束形成（dbf）技术的接收链路，tr组件本身不需要移相功能，因此也只能测试法向方向图。

第三种是将相控阵雷达整机作为一个整体被测件，进行方向图测试，这种测试方法是全链路测试，这种方法主要不足之处是，对场地条件要求复杂，需要具备远场测试条件，对于频段较低的相控阵雷达测试场地要求大，且测试结果容易受环境影响。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种相控阵雷达全链路接收方向图的测试装置，以实现所有波束方向图的测试，且在近场测试系统不具备变频功能时实现全接收射频链路测试。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种相控阵雷达全链路接收方向图的测试装置，包括：分别与被测雷达连接的近场测试系统、pc机，其特征是，还包括：分别与所述近场测试系统、pc机和被测雷达连接的辅助测试设备；

所述辅助测试设备包括多路移相电路、合路器和上变频器；多路所述移相电路的输入端分别与被测雷达的多路中频电路连接，多路移相电路的输出端与所述合路器的输入端连接；所述合路器的输出端与所述上变频器的输入端连接，所述上变频器的输出端与所述近场测试系统连接；所述上变频器的输入端还分别与被测雷达的本振电路连接。

本实用新型的装置，在接收方向图测试时，pc机控制被测雷达处于接收测试模式，被测雷达在接收测试模式下产生相应的时序控制信号，近场测试系统通过探头辐射出射频参考信号馈给被测雷达的天线阵面，射频参考信号在被测雷达中经过各路tr组件、变频电路变频到中频信号，该中频信号经过中频电路馈给辅助测试设备中的移相电路，中频信号经过移相电路移相（由pc机控制使波束指向想要测试的某一个波位）后由合路器合成一路，再经过上变频器变频至射频信号馈给近场测试系统，近场测试系统将该射频信号与输出的参射频考信号进行比较得到近场幅相数据，完成整个天线阵面扫描后可以获取到远场方向图，即获取接收方向图；该装置利用辅助测试设备的移相功能，能够进行所有波束指向的测试，利用上变频器与被测雷达的本振电路能够抵消变频带来的误差，提高了测试准确度；该装置在近场测试系统不具备变频功能的情况下，能够进行全接收射频链路流程的测试，使测试参数更加完整，且降低了测试复杂度，降低了测试设备的成本；该装置利用近场测试系统获取远场接收方向图，无需具备远场测试条件，降低了对场地条件的要求。

进一步地，其中一路所述移相电路包括依次连接的一级开关电路、一级衰减电路、一级放大电路、变压器电路、二级开关电路、模拟移相电路、二级衰减电路、二级放大电路以及滤波电路；所述一级开关电路其中一个输入端与被测雷达的一路中频电路连接，所述滤波电路的输出端与合路器的输入端连接。

进一步地，所述一级开关电路、二级开关电路均是以型号为hmc349ams8ge的单刀双掷开关为主的电路。

进一步地，所述一级衰减电路、二级衰减电路均是以型号为rfsa3714的衰减器为主的电路。

进一步地，所述模拟移相电路包括型号为jsphs-51的移相器u11，移相器u11的第1脚通过电容c30与二级开关电路的输出端连接，移相器u11的第7脚通过由电容c31、电阻r16和电容c29构成的串联电路与二级衰减电路的输入端连接。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供的一种控阵雷达全链路接收方向图的测试装置，通过辅助测试设备的移相电路将所述波束指向想要测试的某一个波位，实现了所有波束指向的测试，即既能够测试法向波束，也能够测试其他方向的波束；通过辅助测试设备的上变频器降低了测试的复杂度，同时也降低了对近场测试系统的要求，实现了全接收射频链路流程的测试，使测试参数更加完整。该装置结构简单，操作方便，具有很强的实用意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型背景技术中第二种测试装置示意图；

图2是本实用新型实施例中测试装置的结构框图；

图3是本实用新型实施例中一路移相电路的电路原理图，其中，图3(a)为以开关u6为主的电路原理图，图3(b)为以衰减器u7和放大器u8为主的电路原理图，图3(c)为以变压器u9和开关u10为主的电路原理图，图3(d)为以移相器u11为主的电路原理图，图3(e)为以衰减器u12和放大器u14为主的电路原理图，图3(f)为以滤波器u13为主的电路原理图；图3(a)中电容c16与图3(b)中u7的第5脚连接，图3(b)中电阻r5与图3(c)中电容c19连接，图3(c)中u10的第3脚与图3(d)中电容c30连接，图3(d)中电容c29与图3(e)中u12的第5脚连接，图3(e)中u14的第3脚与图3(f)中电容c33连接。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示，本实用新型所提供的一种相控阵雷达全链路接收方向图的测试装置，包括：分别与被测雷达连接的近场测试系统和pc机、以及分别与近场测试系统、pc机和被测雷达连接的辅助测试设备。辅助测试设备包括多路移相电路、合路器和上变频器；多路移相电路的输入端分别与被测雷达的多路中频电路连接，多路移相电路的输出端与合路器的输入端连接；合路器的输出端与上变频器的输入端连接，上变频器的输出端与近场测试系统连接；上变频器还与被测雷达的本振电路连接。

辅助测试设备中的移相电路由pc机控制对被测雷达主体各个通道进行信号移相，这样能够测试所需要的所有波束指向的方向图，如果是射频链路上不具备接收移相功能的相控阵雷达，一般只能够进行一个法向波束的测试，例如，x波段相控阵雷达（在不利用辅助测试设备的移相功能前提下，只能测试0°波束），而本实用新型利用移相电路的移相功能，能测试±45°波束（该雷达的设计波束区域）。合路器的功能是将多个通道的数据合成一路。上变频器的功能是利用被测雷达主体传送的本振信号，完成从中频到射频的变频功能，最终将射频信号传送给近场测试系统进行测试，上变频器降低了测试的复杂度，同时降低了对近场测试系统的要求，被测雷达主体的本振电路为上变频器提供了与雷达主体变频电路一致的本振信号，使测试结果更为准确可信。

利用辅助测试设备能够进行全接收射频链路流程的测试，一般利用不具备变频功能的近场测试系统进行测试时只能单独测试天线，或者测试tr组件+天线，测试不了变频后的链路，而增加变频功能在近场测试系统中造价比较昂贵，且链路复杂，而利用辅助测试设备后能在近场测试系统不具备变频功能的前提下，进行全接收射频链路流程的测试，使测试参数更加完整，且降低了测试条件的复杂度，降低了对近场测试系统的要求，降低了测试设备的成本。

如图3所示，一路移相电路包括依次连接的一级开关电路u6、一级衰减电路u7、一级放大电路u8、变压器电路u9、二级开关电路u10、模拟移相电路u11、二级衰减电路u12、二级放大电路u14以及滤波电路u13；一级开关电路u6其中一个输入端（rf1端）与被测雷达的一路中频电路连接，滤波电路u13的输出端与合路器的输入端连接；一级开关电路u6的另一个输入端（rf2端）在需要实现其他功能时与对应电路连接，不需要实现其他功能时不需要连接。本实施例中，无需实现其他功能，因此，一级开关电路u6的rf2端无需与其他电路连接。本实施例中，一级开关电路u6、二级开关电路u10均是以型号为hmc349ams8ge的单刀双掷开关为主的电路，型号为hmc349ams8ge的单刀双掷开关具有高隔离度，低插入损耗，高输入线性度，高功率处理等优势。

如图3所示，一级衰减电路u7、二级衰减电路u12均是以型号为rfsa3714的衰减器为主的电路，根据波束指向哪个角度来确定衰减器具体衰减量是多少；型号为rfsa3714的7位数字步进衰减器在整个31.75db增益控制范围内具有高线性度，步长为0.25db，在2ghz时具有1.5db的低插入损耗。该衰减器衰减量的控制可以参考申请号为cn200910189482.9名称为一种射频前端装置及其增益控制方法、系统的专利文献。

如图3所示，模拟移相电路包括型号为jsphs-51的移相器u11，移相器u11的第1脚通过电容c30与二级开关电路的输出端连接，移相器u11的第7脚通过由电容c31、电阻r16和电容c29构成的串联电路与二级衰减电路的输入端连接。型号为jsphs-51的模拟移相器具有低插入损耗，优异的电压驻波比，优异的可焊性和应变消除能力。

本实用新型中，合路器和上变频器为现有产品，市面上均有销售，可以根据需要选择相应型号的合路器和上变频器。

近场测试系统通过射频接口（高精度时钟）、lvttl电平接口（脉冲同步信号）与被测雷达的控制电路连接。近场测试系统的主要功能是运用近场测试原理，利用近场扫描架获取被测雷达的近场福相数据，推算出远场方向图，该系统一般分为带变频功能和不带变频功能，带变频功能的近场测试系统链路复杂，设备昂贵。本实施例中，近场测试系统不带变频功能，且为现有技术，可以根据测试需要由厂家定制，例如微波暗室就是一种近场测试系统，测试场地的接收与分析部分以n5227a型pna高性能矢量网络分析仪为核心，辅以高性能射频放大器n4985a单元组成，整个测试自成体系，不同测试频段及不同测试方法公用测试仪器，通过更换不同频段的参考/测试混频组件和相应的连接电缆、转接器，即可完成不同频段天线的各种天线、各种参数的测量。还可以参考授权公告号为cn107329003b，名称为优化sar天线方向图测试的方法的专利文献，其中公开了在平面近场测试系统环境下，采用平面近场测试系统获取相应波位的近场测试数据，再将近场测试数据完成近远场数据变换后得到sar天线测试方向图；或者百度百科天线近场测试系统，也有相应的介绍。

本实用新型的工作原理为：在接收方向图测试时，pc机控制被测雷达处于接收测试模式，被测雷达在接收测试模式下产生相应的时序控制信号，近场测试系统通过探头辐射出射频参考信号馈给被测雷达的天线阵面，射频参考信号在被测雷达中经过各路tr组件、变频电路变频到中频信号，该中频信号经过中频电路馈给辅助测试设备中的移相电路，中频信号经过移相电路移相（由pc机控制使波束指向想要测试的某一个波位）后由合路器合成一路，再经过上变频器变频至射频信号馈给近场测试系统，近场测试系统将该射频信号与输出的参射频考信号进行比较得到近场幅相数据，完成整个天线阵面扫描后可以获取到远场方向图，即获取接收方向图。

本实用新型的装置利用辅助测试设备的移相功能，能够进行所有波束指向的测试，利用上变频器与被测雷达的本振电路能够抵消变频带来的误差，提高了测试准确度；该装置在近场测试系统不具备变频功能的情况下，能够进行全接收射频链路流程的测试，使测试参数更加完整。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。