專利名稱：自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)及其測試方法，微波天線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自適應(yīng)相控陣是一種先進的雷達體制，它的發(fā)射和接收波束都采用數(shù)字波束形成技術(shù)，控制組件的輸入/輸出信號都是數(shù)字信號。自適應(yīng)相控陣陣面波束控制靈活，陣面資源豐富，易于重構(gòu)；數(shù)字化有源通道的使用擴大了系統(tǒng)動態(tài)范圍，增強了雷達的抗干擾能力。它已成為未來雷達重要的發(fā)展方向，是國內(nèi)外雷達領(lǐng)域的熱點之一。隨著越來越多的自適應(yīng)相控陣實現(xiàn)了工程化，自適應(yīng)相控陣的診斷和測試就成為了一個嶄新的研究課題。目前國內(nèi)外在這方面的研究都不夠深入和具體。一般說來，一套較為完整的相控陣測試系統(tǒng)，無論是近場、中場和遠場，都可大致分為五個部分伺服系統(tǒng)(例如掃貓架、轉(zhuǎn)臺等等)、饋源、信號產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集和記錄、數(shù)據(jù)處理設(shè)備等。目前的相控陣測試，都是由測試系統(tǒng)本身產(chǎn)生激勵信號，被測相控陣發(fā)射或接收到的信號也經(jīng)由測試系統(tǒng)自己的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備采集，從而形成一個測試閉環(huán)。但這種測試方式只適用于傳統(tǒng)的模擬相控陣。對于新體制下的自適應(yīng)相控陣卻顯得無能為力。因為自適應(yīng)相控陣的發(fā)射和接收都在數(shù)字域完成。數(shù)字化與時鐘信號息息相關(guān)。 自適應(yīng)相控陣都有自己的頻率源分系統(tǒng)以提供穩(wěn)定的時鐘信號。因此要完成自適應(yīng)相控陣的診斷和測試，就必須在測試系統(tǒng)和被測相控陣之間形成交互，而不能僅僅形成測試系統(tǒng)的閉環(huán)測試，而且還必須確保交互時測試系統(tǒng)與被測相控陣之間的高速時鐘同步。此外，相控陣的測試速度已成為限制大型有源相控陣測試速度的瓶頸。目前的相控陣測試工作量大，測試時間長。而自適應(yīng)相控陣的一個主要特點就是波束控制靈活，波束捷變快。這就使得相控陣測試從過去的單頻點、單掃描角度的測試方式向“多頻點、多角度、 單次測試”的方式轉(zhuǎn)變成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問題
針對以上不足本發(fā)明為為自適應(yīng)相控陣設(shè)計提供了一種快速、高效的幅相校準、故障診斷、平面近場測試、中場測試以及遠場測試方法，并構(gòu)建適合自適應(yīng)相控陣的標準化平臺，實現(xiàn)“多頻點、多角度、單次測試”的測試方式。在測試原理上突破傳統(tǒng)相控陣的思維方式，滿足不同形式的自適應(yīng)相控陣的需求，以準確、快速和高效為設(shè)計核心，大大提高自適應(yīng)相控陣的測試速度，本發(fā)明主要做到以下幾點
①測試系統(tǒng)與相控陣的完美交互；
②測試系統(tǒng)與被測自適應(yīng)相控陣的時鐘高速同步；③時分信號的相參；
④實現(xiàn)“多頻點、多角度、單次測試”。技術(shù)方案
一種自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)包括饋源、伺服系統(tǒng)、伺服控制、自適應(yīng)相控陣、參考數(shù)字組件、監(jiān)測數(shù)字組件、自適應(yīng)相控陣的頻率源、自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備和自適應(yīng)相控陣的雷達控制；
監(jiān)測數(shù)字組件與饋源相連；參考數(shù)字組件的發(fā)射通道與接收通道連接；監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件接收通道的數(shù)字信號均可送入自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備；自適相控陣的頻率源同時將時鐘信號送入自適應(yīng)相控陣的數(shù)字組件、監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件；自適應(yīng)相控陣的雷達控制與伺服控制連接，伺服控制和伺服系統(tǒng)相連。自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)完成的發(fā)射狀態(tài)測試方法，分以下幾步
a)自適應(yīng)相控陣進入發(fā)射狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)字組件進入接收狀態(tài)，饋源接收到的射頻信號通過監(jiān)測數(shù)字組件的接收通道并進行數(shù)字化；
b)自適應(yīng)相控陣的雷達控制向伺服控制系統(tǒng)發(fā)出指令；
c)伺服控制則觸發(fā)伺服系統(tǒng)開始移動；
d)伺服系統(tǒng)運行到位后，伺服控制向自適應(yīng)相控陣的雷達控制回發(fā)一握手信號；
e)接收到握手信號后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制指示自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備開始記錄監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件送來的數(shù)字信號；
f)記錄后的數(shù)據(jù)送給自適應(yīng)相控陣的雷達控制，計算機可進行數(shù)據(jù)處理，將監(jiān)測數(shù)字組件的信號對參考數(shù)字組件的信號進行歸一化；
g)在同一個伺服位置，自適應(yīng)相控陣的雷達控制利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣依次發(fā)射所需測試的頻率、波位，并逐一記錄數(shù)據(jù)；
h)記錄完成后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制再次向伺服控制發(fā)出指令，指示伺服系統(tǒng)移至下一測試位置；
i)回到步驟d，直至整個測試完成。自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)完成的接收狀態(tài)測試方法，分以下幾步
a)自適應(yīng)相控陣進入接收狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)字組件進入發(fā)射狀態(tài)，饋源發(fā)射監(jiān)測數(shù)字組件產(chǎn)生的射頻信號，自適應(yīng)相控陣的每個數(shù)字組件的接收通道將天線單元接收到的射頻信號數(shù)字化；
b)自適應(yīng)相控陣的雷達控制向伺服控制系統(tǒng)發(fā)出指令；
c)伺服控制則觸發(fā)伺服系統(tǒng)開始移動；
d)伺服系統(tǒng)運行到位后，伺服控制向自適應(yīng)相控陣的雷達控制回發(fā)一握手信號；
e)接收到握手信號后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制指示自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備開始記錄自適應(yīng)相控陣所有數(shù)字組件和參考數(shù)字組件送來的數(shù)字信號；
f)記錄后的數(shù)據(jù)送給自適應(yīng)相控陣的雷達控制，計算機可進行數(shù)據(jù)處理，將自適應(yīng)相控陣所有數(shù)字組件的信號對參考數(shù)字組件的信號進行歸一化；
g)在同一個伺服位置，自適應(yīng)相控陣的雷達控制利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣依次接收所需測試的頻率、波位，并逐一記錄數(shù)據(jù)；
h)記錄完成后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制再次向伺服控制發(fā)出指令，指示伺服系統(tǒng)移至下一測試位置；
i)回到步驟d，直至整個測試完成。
有益效果
①摒棄了傳統(tǒng)模擬相控陣的閉環(huán)測試方式，而采用自適應(yīng)相控陣與測試系統(tǒng)的交互測試方式，適用于自適應(yīng)相控陣的診斷與測試；
②方法實用、高效，設(shè)備簡潔、可靠，并且滿足各種形式的自適應(yīng)相控陣測試需求；
③在自適應(yīng)相控陣與測試系統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)之間建立通訊握手，滿足了自適應(yīng)相控
陣
與測試系統(tǒng)之間的交互需求；
④發(fā)射測試時，饋源的接收信號由監(jiān)測數(shù)字組件的接收通道數(shù)字化，接收測試時，饋源輻射監(jiān)測數(shù)字組件產(chǎn)生的射頻信號，自適應(yīng)相控陣的頻率源將時鐘信號同時送入自適
應(yīng)相控陣的所有數(shù)字組件和監(jiān)測數(shù)字組件，解決了自適應(yīng)相控陣與測試系統(tǒng)之間的高速時鐘同步；
⑤增加了參考數(shù)字組件，并將其發(fā)射通道與接收通道聯(lián)通，數(shù)據(jù)處理時將記錄的數(shù)字
號都與同一時刻參考數(shù)字組件的數(shù)字信號進行歸一化，解決了時分信號的相參問題； ⑥發(fā)展出了一種快速、高效而嶄新的測試方式。在同一個伺服位置，雷達控制利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣依次發(fā)射或接收所需測試的頻率、波位， 并逐一記錄數(shù)據(jù)，因此所有的頻率、所有的波位在一次伺服系統(tǒng)掃描過程中就全部測試完成，真正實現(xiàn)了“多頻點、多角度、單次測試”的測試方式。


圖1是自適應(yīng)相控陣的平面近場測試系統(tǒng)圖； 圖2是自適應(yīng)相控陣的遠場測試系統(tǒng)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地說明。如圖1所示，1為饋源、2為平面近場掃描架(也即伺服系統(tǒng))、3為伺服控制、4為自適應(yīng)相控陣、5為參考數(shù)字組件、6為監(jiān)測數(shù)字組件、7為頻率源、8為數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備、 9為雷達控制；饋源1架設(shè)在伺服系統(tǒng)2上。通過本發(fā)明，可以得到口面上的幅度和相位數(shù)據(jù)，根據(jù)平面近場原理，即可完成對自適應(yīng)相控陣的測試。如圖2所示，1為饋源、2為轉(zhuǎn)臺(也即伺服系統(tǒng))、3為伺服控制、4為自適應(yīng)相控陣、 5為參考數(shù)字組件、6為監(jiān)測數(shù)字組件、7為頻率源、8為數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備、9為雷達控制； 通過本發(fā)明，可以得到轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動過程中的幅度和相位數(shù)據(jù)，根據(jù)遠程測試原理，即可完成對自適應(yīng)相控陣的測試。本發(fā)明自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)包括饋源1、伺服系統(tǒng)2、伺服控制3、自適應(yīng)相控陣4、參考數(shù)字組件5、監(jiān)測數(shù)字組件6、自適應(yīng)相控陣的頻率源7、自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備8和自適應(yīng)相控陣的雷達控制9。本發(fā)明的激勵信號由監(jiān)測組件產(chǎn)生，數(shù)據(jù)則由自適應(yīng)相控陣本身的設(shè)備進行采集和記錄。檢測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件采用自適應(yīng)相控陳數(shù)字組件的相同設(shè)計。發(fā)射時，數(shù)字組件利用發(fā)射通道的DDS產(chǎn)生中頻信號，經(jīng)過上變頻到工作頻率，放大之后由天線單元向空間輻射。接收時，數(shù)字組件的接收通道將天線單元接收到的回波信號經(jīng)過混頻得到中頻信號，A/D采樣之后輸出數(shù)字信號。監(jiān)測數(shù)字組件6與饋源1相連；參考數(shù)字組件5的發(fā)射通道與接收通道連接；監(jiān)測數(shù)字組件6和參考數(shù)字組件5接收通道的數(shù)字信號均可送入自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備8 ；自適相控陣的頻率源7同時將時鐘信號送入自適應(yīng)相控陳數(shù)字組件、監(jiān)測數(shù)字組件6和參考數(shù)字組件5 ；自適應(yīng)相控陣的雷達控制9與伺服控制3連接，伺服控制3和伺服系統(tǒng)2相連。自適應(yīng)相控陣的發(fā)射狀態(tài)測試分以下幾步
j)自適應(yīng)相控陣4進入發(fā)射狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)字組件6進入接收狀態(tài)，饋源1接收到的射頻信號通過監(jiān)測數(shù)字組件6的接收通道并進行數(shù)字化；
k)自適應(yīng)相控陣的雷達控制9向伺服控制3系統(tǒng)發(fā)出指令； 1)伺服控制3則觸發(fā)伺服系統(tǒng)2開始移動；
m)伺服系統(tǒng)2運行到位后，伺服控制3向自適應(yīng)相控陣的雷達控制9回發(fā)一握手信號； η)接收到握手信號后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制9指示自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備8開始記錄監(jiān)測數(shù)字組件6和參考數(shù)字組件5送來的數(shù)字信號；
ο)記錄后的數(shù)據(jù)送給自適應(yīng)相控陣的雷達控制9，計算機可進行數(shù)據(jù)處理，將監(jiān)測數(shù)字組件6的信號對參考數(shù)字組件5的信號進行歸一化；
P)在同一個伺服位置，自適應(yīng)相控陣的雷達控制9利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣4依次發(fā)射所需測試的頻率、波位，并逐一記錄數(shù)據(jù)；
q)記錄完成后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制9再次向伺服控制3發(fā)出指令，指示伺服系統(tǒng) 2移至下一測試位置；
r)回到步驟d，直至整個測試完成。
自適應(yīng)相控陣的接收狀態(tài)測試分以下幾步
j)自適應(yīng)相控陣4進入接收狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)字組件6進入發(fā)射狀態(tài)，饋源1發(fā)射監(jiān)測數(shù)字組件6產(chǎn)生的射頻信號，自適應(yīng)相控陣4的每個數(shù)字組件的接收通道將天線單元接收到的射頻信號數(shù)字化；
k)自適應(yīng)相控陣的雷達控制9向伺服控制3系統(tǒng)發(fā)出指令； 1)伺服控制3則觸發(fā)伺服系統(tǒng)2開始移動；
m)伺服系統(tǒng)2運行到位后，伺服控制3向自適應(yīng)相控陣的雷達控制9回發(fā)一握手信號； η)接收到握手信號后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制9指示自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備8開始記錄自適應(yīng)相控陣4所有數(shù)字組件和參考數(shù)字組件5送來的數(shù)字信號；
ο)記錄后的數(shù)據(jù)送給自適應(yīng)相控陣的雷達控制9，計算機可進行數(shù)據(jù)處理，將自適應(yīng)相控陣4所有數(shù)字組件的信號對參考數(shù)字組件5的信號進行歸一化；
P)在同一個伺服位置，自適應(yīng)相控陣的雷達控制9利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣4依次接收所需測試的頻率、波位，并逐一記錄數(shù)據(jù)；
q)記錄完成后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制9再次向伺服控制3發(fā)出指令，指示伺服系統(tǒng)2移至下一測試位置；
r)回到步驟d，直至整個測試完成。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當可作各種變化或潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)包括饋源、伺服系統(tǒng)、伺服控制、自適應(yīng)相控陣、 參考數(shù)字組件、監(jiān)測數(shù)字組件、自適應(yīng)相控陣的頻率源、自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備和自適應(yīng)相控陣的雷達控制；監(jiān)測數(shù)字組件與饋源相連；參考數(shù)字組件的發(fā)射通道與接收通道連接；監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件接收通道的數(shù)字信號均可送入自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備；自適相控陣的頻率源同時將時鐘信號送入自適應(yīng)相控陣的數(shù)字組件、監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件；自適應(yīng)相控陣的雷達控制與伺服控制連接，伺服控制和伺服系統(tǒng)相連。
2.權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)完成的發(fā)射狀態(tài)測試方法，其特征在于分以下幾步自適應(yīng)相控陣(4)進入發(fā)射狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)字組件(6)進入接收狀態(tài)，饋源(1)接收到的射頻信號通過監(jiān)測數(shù)字組件(6)的接收通道并進行數(shù)字化；自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)向伺服控制(3)系統(tǒng)發(fā)出指令； 伺服控制(3)則觸發(fā)伺服系統(tǒng)(2)開始移動；伺服系統(tǒng)(2)運行到位后，伺服控制(3)向自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)回發(fā)一握手信號；接收到握手信號后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)指示自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備(8)開始記錄監(jiān)測數(shù)字組件(6)和參考數(shù)字組件(5)送來的數(shù)字信號；記錄后的數(shù)據(jù)送給自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)，計算機可進行數(shù)據(jù)處理，將監(jiān)測數(shù)字組件(6)的信號對參考數(shù)字組件(5)的信號進行歸一化；在同一個伺服位置，自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣(4)依次發(fā)射所需測試的頻率、波位，并逐一記錄數(shù)據(jù)；記錄完成后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9 )再次向伺服控制(3 )發(fā)出指令，指示伺服系統(tǒng)(2)移至下一測試位置；回到步驟d，直至整個測試完成。
3.權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)完成的接收狀態(tài)測試方法，其特征在于分以下幾步自適應(yīng)相控陣(4 )進入接收狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)字組件(6 )進入發(fā)射狀態(tài)，饋源(1)發(fā)射監(jiān)測數(shù)字組件(6)產(chǎn)生的射頻信號，自適應(yīng)相控陣(4)的每個數(shù)字組件的接收通道將天線單元接收到的射頻信號數(shù)字化；自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)向伺服控制(3)系統(tǒng)發(fā)出指令； 伺服控制(3)則觸發(fā)伺服系統(tǒng)(2)開始移動；伺服系統(tǒng)(2)運行到位后，伺服控制(3)向自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)回發(fā)一握手信號；接收到握手信號后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)指示自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備(8)開始記錄自適應(yīng)相控陣(4)所有數(shù)字組件和參考數(shù)字組件( 送來的數(shù)字信號；記錄后的數(shù)據(jù)送給自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)，計算機可進行數(shù)據(jù)處理，將自適應(yīng)相控陣(4)所有數(shù)字組件的信號對參考數(shù)字組件(5)的信號進行歸一化；在同一個伺服位置，自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)利用自適應(yīng)相控陣波束快速捷變的優(yōu)點，控制自適應(yīng)相控陣⑷依次接收所需測試的頻率、波位，并逐一記錄數(shù)據(jù)；記錄完成后，自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)再次向伺服控制(3)發(fā)出指令，指示伺服系統(tǒng)(2)移至下一測試位置；回到步驟d，直至整個測試完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)相控陣的快速測試系統(tǒng)包括饋源(1)、伺服系統(tǒng)(2)、伺服控制(3)、自適應(yīng)相控陣(4)、參考數(shù)字組件(5)、監(jiān)測數(shù)字組件(6)、自適應(yīng)相控陣的頻率源(7)、自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備(8)和自適應(yīng)相控陣的雷達控制(9)；監(jiān)測數(shù)字組件與饋源相連；參考數(shù)字組件的發(fā)射通道與接收通道連接；監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件接收通道的數(shù)字信號均可送入自適應(yīng)相控陣的數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備；自適相控陣的頻率源同時將時鐘信號送入自適應(yīng)相控陳的數(shù)字組件、監(jiān)測數(shù)字組件和參考數(shù)字組件；自適應(yīng)相控陣的雷達控制與伺服控制連接，伺服控制和伺服系統(tǒng)相連。
文檔編號G01S7/40GK102175996SQ20101053849
公開日2011年9月7日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者葉評, 王侃, 陳列 申請人:中國電子科技集團公司第十四研究所