一种有源相控阵天线系统T/R组件功能监测系统及使用方法与流程

本发明涉及小型主动雷达制导系统设计，特别涉及相控阵天线采用多个t/r组件的有源相控阵天线领域。

背景技术：

1、随着国内相控阵天线应用越来越广泛和技术日臻成熟，相控阵天线在小型雷达等相关领域得到长足进步。以相控阵雷达为例，相比于传统机械扫描天线，有源相控阵天线的结构形式、波束扫描和波束赋形等方面都发生了根本性变化。

2、大功率有源相控阵天线系统，一般由相控阵天线分系统、大功率供电电源和信号处理机分系统组成。相控阵天线分系统由辐射阵列天线阵面、t/r组件、波控计算机等组成，t/r组件在波控计算机控制下完成天线辐射和接收；信号处理分系统，根据雷达工作模式完成辐射信号参数的控制，提供t/r组件功率激励，同时对接收到的信号进行下变频、采样、恒虚警检测等，最终完成目标检测；大功率供电电源主要完成对系统供电，包括t/r组件发射供电，发射功率往往能够达到几百瓦到上万瓦。

3、根据不同雷达的功能性能要求，相控阵天线分系统一般包含几十个至上千个t/r组件，且集成度非常高，使用前均需要在专业的标校准场地进行参数标定，以保证天线系统能够正常完成辐射和接收工作。t/r组件的内部组成复杂，对微组装工艺要求很高，装配过程要同时兼顾高集成度的装配精度以及零件之间的热匹配性与可焊性。虽然国内t/r组件装配工艺已有较大提升，但在实际使用过程中，t/r组件发生功能失效的情况较为常见，相控阵天线t/r组件维修性不强。多个t/r组件功能失效，轻则造成雷达系统功能性能下降，严重则导致雷达无法正常运作。所以，大功率有源相控阵天线需要对各个t/r组件工作状态进行功能监测，避免出现相控阵天线无法满足使用需求。

4、目前大功率有源相控阵天线分系统中的每个t/r组件都对应一个辐射天线，辐射天线属于无源结构件，一般不会导致辐射和接收功能性能失效。天线分系统由多个t/r组件组成，集中度较高，对于整机级的天线系统或者现役装备，一般无法单独拆卸后对t/r组件进行监测。

5、本发明需要解决的是对整机级别的大功率相控阵天线t/r组件功能监测，尤其适用于已交付的整机级别的雷达系统的功能检查，完成对雷达天线分系统中t/r组件的好坏判断，该方法所需设备和仪器仪表均为通用测试设备。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统及使用方法，所述监测系统包括：信号系统端、测控计算机、辐射信号分析端；所述信号系统端与测控计算机之间信号连接，t/r组件位于信号系统端，与信号系统端信号连接；所述测控计算机根据监测模式，用于向信号系统端发送控制指令；所述信号系统端根据接收到的控制指令，用于控制t/r组件的工作模式；所述辐射信号分析端一端与测控计算机信号连接，另一端与信号系统端信号连接；根据监测模式，所述信号系统端或所述辐射信号分析端分别用于接收t/r组件的监测功率并将该监测功率反馈至测控计算机；其中，所述监测模式包含t/r组件的发射功率监测模式和t/r组件的接收功率监测模式。

2、优选地，所述信号系统端包括天线系统与信号处理分系统；所述天线系统一端与信号处理分系统信号连接，另一端与辐射信号分析端信号连接，信号处理分系统与测控计算机信号连接。

3、优选地，所述天线系统包含若干t/r组件；若干所述t/r组件按照编号依次排列，每个t/r组件的工作模式均包含发射模式和接收模式。

4、优选地，所述辐射信号分析端包括：喇叭天线、射频电缆、辐射信号收发装置；所述辐射信号收发装置一端与喇叭天线通过射频电缆连接，另一端与测控计算机信号连接，喇叭天线与天线系统信号连接。

5、优选地，当监测模式为t/r组件的发射功率监测模式时，辐射信号收发装置选用频谱分析仪。

6、优选地，当监测模式为t/r组件的接收功率监测模式时，辐射信号收发装置选用标准信号源。

7、一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统的使用方法，采用辐射信号收发装置为频谱分析仪的监测系统实现对t/r组件的发射功率监测，其该方法包括：s1测控计算机发送发射控制指令给信号处理分系统，信号处理分系统根据接收到的发射控制指令控制天线系统进入发射模式；s2测控计算机根据t/r组件发射功能监测顺序，间隔发送待监测的t/r组件编号给信号处理分系统；s3信号处理分系统根据依次接收到的待监测的t/r组件编号，控制天线系统中对应的t/r组件开启发射功能；s4喇叭天线依次收到待监测t/r组件发射的射频信号后，通过射频电缆输入到频谱分析仪，频谱分析仪读取该对应t/r组件发射的射频信号的功率；s5频谱分析仪将各个待监测t/r组件发射的射频信号的功率传递给测控计算机存储；s6测控计算机根据t/r组件发射功能判定准则进行所有t/r组件的功能判断，获得发射故障个数为npfault。

8、优选地，s6中所述t/r组件发射功能判定准则包括：所测得的各个t/r组件的对外发射功率为pi，其中i表示t/r组件的编号；各个t/r组件与喇叭天线的影响修正因子为ζi；各个t/r组件的实际发射功率pacti＝pi×ζi；用于判断发射功能失效的发射阈值功率pfaulti；当pacti<pfaulti时，认为该t/r组件发射功能故障。

9、一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统的使用方法，采用辐射信号收发装置为标准信号源的监测系统实现对t/r组件的接收功率监测，该方法包括：s1测控计算机发送接收控制指令给信号处理分系统，信号处理分系统根据接收到的接收控制指令控制天线系统进入接收模式；s2测控计算机根据t/r组件接收功能监测顺序，间隔发送待监测的t/r组件编号给信号处理分系统；s3信号处理分系统根据依次接收到的待监测的t/r组件编号，控制天线系统中对应的t/r组件开启接收功能；s4标准信号源输出的射频信号模拟目标回波信号，通过射频电缆输入到喇叭天线，再传输到天线系统，对应开启接收功能的t/r组件依次将接收到的回波信号发送给信号处理分系统，信号处理分系统获取各个t/r组件对应接收到的回波信号的功率；s5信号处理分系统将各个待监测t/r组件接收的回波信号的功率传递给测控计算机存储；s6测控计算机根据t/r组件接收功能判定准则进行所有t/r组件的功能判断，获得接收故障个数为nrfault。

10、优选地，s6中所述t/r组件发射功能判定准则包括：所测得的各个t/r组件的接收功率为ri，其中i表示t/r组件的编号；各个t/r组件与喇叭天线的影响修正因子为εi；各个t/r组件的实际接收功率racti＝ri×εi；用于判断接收功能失效的接收阈值功率为rfaluti；当racti<rfaulti时，认为该t/r组件接收功能故障。

技术特征：

1.一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：信号系统端、测控计算机、辐射信号分析端；

2.根据权利要求1所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统，其特征在于，所述信号系统端包括天线系统与信号处理分系统；

3.根据权利要求2所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统，其特征在于，所述天线系统包含若干t/r组件；

4.根据权利要求3所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统，其特征在于，所述辐射信号分析端包括：喇叭天线、射频电缆、辐射信号收发装置；

5.根据权利要求4所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统，其特征在于，当监测模式为t/r组件的发射功率监测模式时，辐射信号收发装置选用频谱分析仪。

6.根据权利要求4所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统，其特征在于，当监测模式为t/r组件的接收功率监测模式时，辐射信号收发装置选用标准信号源。

7.一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统的使用方法，采用如权利要求5所述的监测系统实现对t/r组件的发射功率监测，其特征在于，该方法包括：

8.根据权利要求7所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统的使用方法，其特征在于，s6中所述t/r组件发射功能判定准则包括：

9.一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统的使用方法，采用如权利要求6所述的监测系统实现对t/r组件的接收功率监测，其特征在于，该方法包括：

10.根据权利要求9所述的一种大功率有源相控阵天线t/r组件功能性能监测系统的使用方法，其特征在于，s6中所述t/r组件发射功能判定准则包括：

技术总结
本发明涉及一种大功率有源相控阵天线T/R组件进行功能性能监测系统及使用方法，监测系统包括：信号系统端、测控计算机、辐射信号分析端；信号系统端与测控计算机之间信号连接，T/R组件位于信号系统端，与信号系统端信号连接；辐射信号分析端一端与测控计算机信号连接，另一端与信号系统端信号连接，该监测系统并配备相应的使用方法。本发明系统结构简单，对故障T/R组件能够准确定位，具有高准确率，结果作为相控阵天线分系统是否可以继续使用的参考依据，可用于T/R组件返修准确定位。

技术研发人员：唐坤,周焯,周德兵,谷宇杰,李森,夏礼诺,刘宇
受保护的技术使用者：上海无线电设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15