一种二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法与流程

本发明涉及二次雷达相控阵天线测试，具体而言，涉及一种二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法。

背景技术：

1、二次雷达是用于监视空域态势的雷达系统，目前广泛运用于民航业。基于二次雷达的固有数据交互机制，为迎合各种使用需求，有源相控阵架构的二次雷达被越来越多的运用在了各个海基、空基和陆基平台。

2、良好的天线特性对二次雷达的可靠性和有效性起着相当重要的作用。为掌握二次雷达的天线特性需准确测出其天线方向图。

3、传统的对二次雷达相控阵天线测试的方法，是将无源均匀直线阵列当成只有一个射频输入/输出接口的天线进行测试，此方法是针对无源天线的通用测试方法。有源相控阵无论是从系统构造和使用需求上考虑都不适用于传统的天线测试手段；另外基于相控阵天线系统的设计，系统内部极有可能存在同频干扰/系统噪声也会影响相控阵天线的测试结果。由此可见，现有技术在对相控阵二次雷达进行天线方向图测试时主要存在以下缺点：

4、1、通用的利用矢量网络分析仪作为核心设备之一的测试方法只适用于无源天线的测试而不适用于有源测试。

5、2、对有源相控阵系统进行测试一般采用的方式如图1所示。该方法的缺点在于：(1)对要求暗室设备可能不具备有源天线的测试能力；(2)对操作员素质要求较高；(3)要求被测设备和暗室设备时钟可能不同步。

6、3、不同于陆基二次雷达系统，空基、海基和车载二次雷达系统多采用相控阵体制下一体化设计并在系统中预留了校准接口用于系统校准和方向图测试。在该系统架构下对相控阵二次雷达系统进行天线方向图测试时会出现系统噪声叠加，根据天线口径，这种噪声叠加会出现几千次，进而引起天线方向图测试结果不准确

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，以解决相控阵体制下一体化设计的二次雷达系统在进行天线方向图暗室测试时由于噪声叠加造成的测试结果不准确的问题。

2、本发明提供的一种二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，包括：

3、s1，搭建绘制天线发射方向图或天线接收方向图的测试平台；

4、s2，完成天线阵列的校准并按照实际使用要求对天线阵列进行加权；

5、s3，利用信号采样架对天线近场数据矩阵进行采集；

6、s4，断开信号采样架探头的射频接头，重复步骤s3的流程并对固有噪声矩阵进行采集；

7、s5，将步骤s3和步骤s4得到的结果进行运算；

8、s6，利用步骤s5的运算结果绘制天线发射方向图或天线接收方向图。

9、进一步的，步骤s1中，用于绘制天线发射方向图的测试平台包括：

10、数据记录及控制终端，用于记录数据并控制被测设备主机进行相关工作；

11、被测设备主机和天线阵列，用于向空间中发射射频信号；

12、带动探头移动采样的信号采样架；所述探头用于接收射频信号并传输给被测设备主机。

13、进一步的，步骤s1中，用于绘制天线接收方向图的测试平台包括：

14、数据记录及控制终端，用于记录数据并控制被测设备主机进行相关工作；

15、被测设备主机、天线阵列以及带动探头移动采样的信号采样架；被测设备主机用于从其校准通道发出射频信号，通过信号采样架探头辐射到空间中；所述天线阵列用于接收空间中的射频信号。

16、进一步的，步骤s2中：

17、需要利用通用的相控阵天线校准方法对天线阵列进行校准，并将该校准矩阵补偿进每个发射/接收通道；

18、同时根据测试科目，需要将加权网络加载入每个发射/接收通道，以实现该相控阵天线不同波位的波束指向。

19、进一步的，绘制天线发射方向图时，步骤s3包括如下子步骤：

20、s311，数据记录及控制终端给被测设备主机下发命令，使被测设备主机处于天线发射方向图测试状态；

21、s312，当信号采样架到达预定位置时，则给被测设备主机下发触发脉冲；

22、s313，被测设备主机收到触发脉冲时，被测设备主机内包含的数字t/r组件按照预定的校准参数和加权参数给天线阵列发送射频信号；

23、s314，信号采样架探头收到射频信号并传输至被测设备主机的校准通道中；

24、s315，数据记录及控制终端记录下校准通道采集到的幅度相位，直到完成整个天线阵列的近场数据矩阵采集。

25、进一步的，绘制天线接收方向图时，步骤s3包括如下子步骤：

26、s321，数据记录及控制终端给被测设备主机下发命令，使被测设备主机处于天线接收方向图测试状态；

27、s322，当信号采样架到达预定位置时，则给被测设备主机下发触发脉冲；

28、s323，被测设备主机收到触发脉冲时，被测设备主机按照预定的校准参数和加权参数从其校准通道发出射频信号；

29、s324，信号采样架探头收到被测设备主机发出的射频信号，并通过信号采样架探头辐射到空间中；

30、s325，天线阵列接收空间中的电磁波并反馈给被测设备主机后，数据记录及控制终端记录下被测设备主机接收到的射频信号的幅度相位，直到完成整个天线阵列的近场数据矩阵采集。

31、进一步的，步骤s5的运算包括：

32、

33、aejθ为运算结果信号值的幅相表现形式，a为幅度，θ为相位；

34、a近场为近场数据矩阵中信号值的幅度，θ近场为近场数据矩阵中信号值的相位；

35、a固有为固有噪声矩阵中信号值的幅度，θ固有为固有噪声矩阵中信号值的相位。

36、进一步的，所述信号采样架探头为喇叭天线。

37、进一步的，所述测试平台搭建在暗室测试环境中。

38、进一步的，所述暗室内壁为吸波材料。

39、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

40、本发明采集固有噪声矩阵数据进行采集的方法。

41、本发明通过采集天线阵列的近场数据矩阵和被测系统的固有噪声矩阵，并结合近场数据矩阵和固有噪声矩阵进行运算来绘制天线方向图，从而能够解决相控阵体制下一体化设计的二次雷达系统在进行天线方向图暗室测试时由于噪声叠加造成的测试结果不准确的问题。

技术特征：

1.一种二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，步骤s1中，用于绘制天线发射方向图的测试平台包括：

3.根据权利要求1所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，步骤s1中，用于绘制天线接收方向图的测试平台包括：

4.根据权利要求1所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，步骤s2中：

5.根据权利要求2或3所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，绘制天线发射方向图时，步骤s3包括如下子步骤：

6.根据权利要求2或3所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，绘制天线接收方向图时，步骤s3包括如下子步骤：

7.根据权利要求1所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，步骤s5的运算包括：

8.根据权利要求1所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，所述信号采样架探头为喇叭天线。

9.根据权利要求1所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，所述测试平台搭建在暗室测试环境中。

10.根据权利要求9所述的二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，其特征在于，所述暗室内壁为吸波材料。

技术总结
本发明提供一种二次雷达相控阵天线测试降噪处理方法，包括：S1，搭建绘制天线发射方向图或天线接收方向图的测试平台；S2，完成天线阵列的校准并按照实际使用要求对天线阵列进行加权；S3，利用信号采样架对天线近场数据矩阵进行采集；S4，断开信号采样架探头的射频接头，重复步骤S3的流程并对固有噪声矩阵进行采集；S5，将步骤S3和步骤S4得到的结果进行运算；S6，利用步骤S5的运算结果绘制天线发射方向图或天线接收方向图。本发明能够解决相控阵体制下一体化设计的二次雷达系统在进行天线方向图暗室测试时由于噪声叠加造成的测试结果不准确的问题。

技术研发人员：芦海平,巫文俊,王剑锋
受保护的技术使用者：四川九洲空管科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15