本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試，應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射信號時不同發(fā)射通道間滿足相位一致性，從而便于各發(fā)射通道發(fā)射信號在空間合成雷達(dá)設(shè)計(jì)要求的波形。

背景技術(shù)：

隨著微電子化和數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，為保證相控陣?yán)走_(dá)在探測距離、波束控制和旁瓣電平等方面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，目前常采用發(fā)射數(shù)字波束形成技術(shù)，它可以快速、靈活地實(shí)現(xiàn)波束掃描，并具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好等多方面的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于發(fā)射通道間相位特性的不一致，導(dǎo)致發(fā)射波束指向不正確和旁瓣抬高等問題，這就需要通過發(fā)射通道相位校準(zhǔn)來補(bǔ)償不同發(fā)射通道間的相位差。以X波段雷達(dá)為例，假設(shè)有N個天線，即N個發(fā)射通道，目前常用發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法原理圖見圖1，其中，雷達(dá)前端和遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)對應(yīng)的硬件連接關(guān)系見圖2、圖3。

在圖1中，為了降低不同發(fā)射通道的天線相對X波段喇叭因距離不同而帶來的相位測量誤差，一般將測試系統(tǒng)布置在遠(yuǎn)場，這樣做的好處是在不移動X波段喇叭的情況下，不同發(fā)射通道的天線相對X波段喇叭的距離近似相同，測量出來的相位差可以更準(zhǔn)確的反映雷達(dá)不同發(fā)射通道間的相位差。假設(shè)雷達(dá)有M個工作頻點(diǎn)，需要依次測試M個頻點(diǎn)下N個發(fā)射通道間的相位差，一般通過對比N個發(fā)射通道發(fā)射信號與基準(zhǔn)信號的相位差來獲得N個發(fā)射通道間的相位差，進(jìn)而獲得N個發(fā)射通道需要補(bǔ)償?shù)南辔恢?。下面以頻點(diǎn)1為例介紹常用發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法的實(shí)現(xiàn)過程，其它頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)過程一樣。

在雷達(dá)前端，如圖2所示，信號處理機(jī)控制頻率綜合器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號S_J(一般為幾十MHz的中頻信號)，作為測試發(fā)射通道相位差的基準(zhǔn)信號，需要通過信號源1把基準(zhǔn)信號S_J倍頻到射頻S_JF，為了避免與雷達(dá)X波段發(fā)射信號互相干擾，可以將基準(zhǔn)信號S_JF設(shè)定在C波段，并通過C波段喇叭發(fā)射出去；在通過C波段喇叭發(fā)射基準(zhǔn)信號S_JF的同時，信號處理機(jī)控制頻率綜合器產(chǎn)生射頻信號S_F，并經(jīng)過1分N功分器功分后輸入N個T/R組件，射頻信號S_F在T/R組件內(nèi)部進(jìn)行功率放大并在信號處理機(jī)控制下通過X波段天線發(fā)射出去，為了測試N個發(fā)射通道射頻信號S_F相對于基準(zhǔn)信號S_JF的相位差，信號處理機(jī)控制N個發(fā)射通道依次開發(fā)射，首先讓第1個發(fā)射通道開發(fā)射，這樣可以保證在測試第1個發(fā)射通道發(fā)射信號相對基準(zhǔn)信號的相位差時，不會受其它發(fā)射通道發(fā)射信號的影響。

在遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)，如圖3所示，X波段喇叭和C波段喇叭分別接收X波段射頻信號S_F和C波段基準(zhǔn)信號S_JF，受射頻信號S_F和基準(zhǔn)信號S_JF頻率不同及示波器性能限制影響，無法在X波段或者C波段直接測試相位差，需要把射頻信號S_F和基準(zhǔn)信號S_JF下變頻到同一中頻進(jìn)行相位差測試。射頻信號S_F輸入頻譜儀，頻譜儀輸出中頻信號S_0F到示波器；同時，基準(zhǔn)信號S_JF經(jīng)分頻工裝輸出基準(zhǔn)信號S_J到信號源2，信號源2輸出與信號S_0F同頻率的中頻信號S_0J到示波器，通過示波器測得信號S_0F相對于信號S_0J的相位差即發(fā)射通道1發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)信號的相位差。

重復(fù)發(fā)射通道1發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)信號相位差的測試過程，信號處理機(jī)控制發(fā)射通道2～發(fā)射通道N依次開發(fā)射，可得頻點(diǎn)1時N個發(fā)射通道發(fā)射信號相對基準(zhǔn)信號的相位差為：

則頻點(diǎn)1時通道2～通道N相對于通道1的相位差為：

則N個發(fā)射通道在頻點(diǎn)1時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

采用上述方法依次測得N個發(fā)射通道在頻點(diǎn)2～頻點(diǎn)M時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢档玫組個頻點(diǎn)下N個發(fā)射通道需要補(bǔ)償?shù)南辔恢担?/p>

對于上述常用發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法，在實(shí)際測試中容易受周圍電磁環(huán)境影響，而這種影響在市區(qū)表現(xiàn)的更為明顯，此外，基準(zhǔn)信號S_J通過信號源1上變頻、C波段發(fā)射喇叭、C波段接收喇叭和分頻工裝下變頻再回到S_J，整個傳輸通道對基準(zhǔn)信號S_J的信號質(zhì)量帶來一定影響，影響測試準(zhǔn)確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

常規(guī)雷達(dá)進(jìn)行發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試時需要把雷達(dá)和測試設(shè)備遠(yuǎn)距離部署，測試時容易受周邊電磁環(huán)境輻射干擾，因?yàn)槔走_(dá)和測試設(shè)備在露天分開部署，發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試遇到問題時不便于快速分析及定位問題根源，影響測試效率，當(dāng)氣象條件不允許時，必須中斷測試，影響測試進(jìn)度。

為了避免現(xiàn)有發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法的測試效率低和測試精度低，本發(fā)明提出一種相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法。該方法不受外界電磁環(huán)境影響，在保證基準(zhǔn)信號的信號質(zhì)量和穩(wěn)定性的同時，提高了測試效率，使整個雷達(dá)系統(tǒng)精度高。

技術(shù)方案

一種相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法，將雷達(dá)前端和測試系統(tǒng)布置在微波暗室，將待測波段喇叭安裝在升降機(jī)構(gòu)上，通過升降機(jī)構(gòu)調(diào)整喇叭位置，保證喇叭對準(zhǔn)被測試發(fā)射通道；其特征在于步驟如下：

步驟1：控制升降機(jī)構(gòu)，將待測波段喇叭對準(zhǔn)雷達(dá)前端待測波段天線1；

步驟2：信號處理機(jī)控制頻率綜合器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號S_J和射頻信號S_F，基準(zhǔn)信號S_J輸入信號源，信號源輸出中頻信號S_0J到示波器；射頻信號S_F輸入功分器，經(jīng)T/R組件1功率放大后，通過待測波段天線1發(fā)射出去；

步驟3：待測波段喇叭接收射頻信號S_F，并輸入頻譜儀，頻譜儀輸出與中頻信號S_0J同頻率的中頻信號S_0F到示波器；

步驟4：通過示波器測得信號S_0F相對于信號S_0J的相位差，即發(fā)射通道1發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)信號的相位差；

步驟5：通過升降機(jī)構(gòu)調(diào)整待測波段喇叭位置，并讓對應(yīng)發(fā)射通道開發(fā)射，重復(fù)步驟1～步驟4，依次測得頻點(diǎn)1時N個發(fā)射通道發(fā)射信號相對基準(zhǔn)信號的相位差：

則頻點(diǎn)1時通道2～通道N相對于通道1的相位差為：

則N個發(fā)射通道在頻點(diǎn)1時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

步驟6：切換雷達(dá)工作頻點(diǎn)，重復(fù)步驟1～步驟5，依次測得N個發(fā)射通道在頻點(diǎn)2～頻點(diǎn)M時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢?/p>

步驟7：得到M個頻點(diǎn)下N個發(fā)射通道需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

所述的待測波段為X波段或者S波段。

有益效果

本發(fā)明提出的一種相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法，在微波暗室環(huán)境下進(jìn)行發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試，雷達(dá)前端和測試設(shè)備布置在一起，避免了外界電磁輻射和氣象環(huán)境對發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試的影響，可以在測試遇到問題時快速定位問題根源，極大提高測試效率，同時，因?yàn)椴挥冒鸦鶞?zhǔn)信號S_J通過信號源1、C波段發(fā)射喇叭、C波段接收喇叭和分頻工裝，保證了基準(zhǔn)信號S_J的信號質(zhì)量，減少了設(shè)備使用量，方法簡單可行。測試設(shè)備使用量小，最大程度保證基準(zhǔn)信號的信號質(zhì)量和穩(wěn)定性，用較少測試人員就能完成測試并快速定位測試中遇到問題的根源，提高發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試效率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有的有益效果是：

1)本發(fā)明中發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試在微波暗室進(jìn)行，避免外接電磁環(huán)境和氣象環(huán)境影響；

2)本發(fā)明中雷達(dá)前端和測試設(shè)備布置在一起，當(dāng)發(fā)射通道相位校準(zhǔn)遇到問題時，可以通過檢查雷達(dá)前端和測試設(shè)備快速定位問題根源，在減少測試人員的同時，極大提高效率；

3)本發(fā)明中基準(zhǔn)信號S_J無需通過信號源1、C波段發(fā)射喇叭、C波段接收喇叭和分頻工裝，在減少測試設(shè)備使用量的前提下，可以避免上述傳輸通道對基準(zhǔn)信號S_J的信號質(zhì)量帶來的影響。

附圖說明

圖1常用發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法原理圖

圖2雷達(dá)前端硬件連接示意圖

圖3遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)硬件連接示意圖

圖4微波暗室發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法原理圖

圖5微波暗室發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試后窄波束發(fā)射方向圖

圖6微波暗室發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試后寬波束發(fā)射方向圖

具體實(shí)施方式

本發(fā)明采用的發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法見圖4，雷達(dá)前端和測試系統(tǒng)均布置在微波暗室，X波段喇叭固定在升降機(jī)構(gòu)上，省去設(shè)備包括信號源1、C波段發(fā)射喇叭、C波段接收喇叭和分頻工裝，實(shí)際測試時，雷達(dá)首先工作在頻點(diǎn)1，信號處理機(jī)控制N個發(fā)射通道依次開發(fā)射，首先打開第1個發(fā)射通道，發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試步驟如下：

1)控制升降機(jī)構(gòu)，將X波段喇叭升到位置1，X波段喇叭對準(zhǔn)雷達(dá)前端X波段天線1；

2)信號處理機(jī)控制頻率綜合器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號S_J和射頻信號S_F，基準(zhǔn)信號S_J輸入信號源，信號源輸出中頻信號S_0J到示波器；射頻信號S_F輸入功分器，經(jīng)T/R組件1功率放大后，通過X波段天線1發(fā)射出去；

3)X波段喇叭接收射頻信號S_F，并輸入頻譜儀，頻譜儀輸出與中頻信號S_0J同頻率的中頻信號S_0F到示波器；

4)通過示波器測得信號S_0F相對于信號S_0J的相位差即發(fā)射通道1發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)信號的相位差；

5)通過升降機(jī)構(gòu)調(diào)整X波段喇叭位置，并讓對應(yīng)發(fā)射通道開發(fā)射，重復(fù)步驟1)～步驟4)，依次測得頻點(diǎn)1時N個發(fā)射通道發(fā)射信號相對基準(zhǔn)信號的相位差：

則頻點(diǎn)1時通道2～通道N相對于通道1的相位差為：

則N個發(fā)射通道在頻點(diǎn)1時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

6)切換雷達(dá)工作頻點(diǎn)，重復(fù)步驟1)～步驟5)，依次測得N個發(fā)射通道在頻點(diǎn)2～頻點(diǎn)M時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢?/p>

7)得到M個頻點(diǎn)下N個發(fā)射通道需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

實(shí)施例1為工作在S波段的相控陣?yán)走_(dá)：

該目標(biāo)指示雷達(dá)工作在S波段，有32個發(fā)射通道，16個工作頻點(diǎn)。發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試方法見圖4，需要將圖4中的X波段天線換成S波段天線，X波段喇叭換成S波段喇叭。雷達(dá)前端和測試系統(tǒng)均布置在微波暗室，S波段喇叭固定在升降機(jī)構(gòu)上，實(shí)際測試時，雷達(dá)首先工作在頻點(diǎn)1，信號處理機(jī)控制32個發(fā)射通道依次開發(fā)射，首先打開第1個發(fā)射通道，發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試步驟如下：

1)控制升降機(jī)構(gòu)，將S波段喇叭升到位置1，S波段喇叭對準(zhǔn)雷達(dá)前端S波段天線1；

2)信號處理機(jī)控制頻率綜合器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號SJ和射頻信號SF，基準(zhǔn)信號SJ輸入信號源，信號源輸出中頻信號S0J到示波器；射頻信號SF輸入功分器，經(jīng)T/R組件1功率放大后，通過S波段天線1發(fā)射出去；

3)S波段喇叭接收射頻信號SF，并輸入頻譜儀，頻譜儀輸出與中頻信號S0J同頻率的中頻信號S0F到示波器；

4)通過示波器測得信號S0F相對于信號S0J的相位差即發(fā)射通道1發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)信號的相位差；

5)通過升降機(jī)構(gòu)調(diào)整S波段喇叭位置，并讓對應(yīng)發(fā)射通道開發(fā)射，重復(fù)步驟1)～步驟4)，可得頻點(diǎn)1時32個發(fā)射通道發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)信號的相位差：

則頻點(diǎn)1時通道2～通道N相對于通道1的相位差為：

則32個發(fā)射通道在頻點(diǎn)1時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

6)切換雷達(dá)工作頻點(diǎn)，重復(fù)步驟1)～步驟5)，依次測得32個發(fā)射通道在頻點(diǎn)2～頻點(diǎn)16時需要補(bǔ)償?shù)南辔恢?/p>

7)得到16個頻點(diǎn)下32個發(fā)射通道需要補(bǔ)償?shù)南辔恢禐椋?/p>

雷達(dá)做完發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試后，需要通過發(fā)射方向圖驗(yàn)證相位校準(zhǔn)是否達(dá)標(biāo)，圖5和圖6分別給出雷達(dá)在頻點(diǎn)1時的窄波束發(fā)射方向圖和寬波束發(fā)射方向圖，分析可知，窄波束和寬波束發(fā)射方向圖滿足雷達(dá)設(shè)計(jì)要求。

本發(fā)明介紹了一種在微波暗室環(huán)境下進(jìn)行發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試的方法，該方法不受外界電磁環(huán)境和氣象環(huán)境影響，最大程度保證基準(zhǔn)信號的信號質(zhì)量和穩(wěn)定性，提高發(fā)射通道相位校準(zhǔn)測試效率，使整個雷達(dá)系統(tǒng)精度高，具有較高的工程應(yīng)用價值。