專利名稱：雷達功率信噪比原位測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不拆卸雷達外罩，原位罩外直接測試?yán)走_接收信噪比與輻射功率測試方法。
背景技術(shù)：
目前機載雷達己能提供較為完善的BIT自檢功能，可覆蓋整個系統(tǒng)的97%左右，可對除天饋系統(tǒng)外的整個雷達系統(tǒng)在使用維護中對系統(tǒng)進行功能、性能測試和故障檢測。但是由于雷達BIT還有3%的盲區(qū)，即無法覆蓋到雷達的天饋系統(tǒng)，給各型機載雷達的日常使用帶來了許多不確定性。經(jīng)常在地面雷達BIT均正常，但是飛機飛行時發(fā)現(xiàn)無法截獲目標(biāo)或者雷達作用距離嚴(yán)重下降。這類故障在平時期可能不會帶來太大的損害，也就是飛機回到地面后根據(jù)飛行員的飛行報告進行檢查，進ー步排查故障，進行維修；但若在 執(zhí)行緊急任務(wù)時，飛機上天后雷達無法截獲目標(biāo)或者作用距離下降，將帶來嚴(yán)重的甚至災(zāi)難性的后果。以往也有測試設(shè)備在外場對雷達的性能狀態(tài)進行檢查，但是有如下缺點I.對雷達接收通道進行測試時都是采用示波器來測試?yán)走_中頻相減信號，由于示波器的測試精度問題無法用來對雷達進行量化定標(biāo)；2.進行雷達罩外功率測試吋，由于雷達天線波束較窄，一般為2度左右，所以無法使雷達天線對準(zhǔn)測試儀天線，這就造成了無法精確測量雷達的發(fā)射功率，即無法判斷雷達發(fā)射功率是否合格，只能判斷有無功率輻射出來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，該方法在不拆卸雷達罩和雷達各工作単元的條件下，用于外場原位對雷達發(fā)射機、接收機及天饋系統(tǒng)是否正常工作進行檢查，以彌補雷達BIT無法對天饋系統(tǒng)進行檢查的不足。為實現(xiàn)上述目的，研究開發(fā)了ー套原位罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，解決了以往無法在外場不拆卸雷達單元的條件下原位檢查雷達發(fā)射機、接收機及天饋系統(tǒng)是否正常工作的技術(shù)難題。當(dāng)雷達發(fā)射機工作時，罩外測試設(shè)備接收雷達發(fā)射信號，對接收到的雷達發(fā)射功率進行標(biāo)定，通過與指標(biāo)值進行對比可判斷發(fā)射機、天線及發(fā)射支路饋線是否正常；當(dāng)雷達的接收機工作時，罩外測試設(shè)備發(fā)射射頻信號，雷達通過天線進行接收，經(jīng)過接收機和數(shù)據(jù)處理機處理后可得出接收機信噪比參數(shù)，將測試所得信噪比參數(shù)與理論值相對比可判斷接收機、天線及接收支路是否正常。在實際使用中由于罩外測試儀與筆記本之間距離達30米左右，而測試過程中測試程序需多次對罩外測試儀的狀態(tài)進行控制并讀取測試參數(shù)，采用無線數(shù)傳作為筆記本和罩外測試儀之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄菏直憬?。所以在設(shè)計中，選擇了收發(fā)一體的無線數(shù)傳模塊分別集成在筆記本和罩外測試儀中。在精確測出雷達通過天線罩后輻射出來的功率，可用來對雷達的狀態(tài)進行定標(biāo)。發(fā)明主要由系統(tǒng)測試方法、無線數(shù)傳、升降天線等幾部分組成，以下詳細介紹各部分技術(shù)方案I.系統(tǒng)測試方法系統(tǒng)測試方法主要包括雷達天線尋找測試天線位置并進行對準(zhǔn)；利用接收機和信號處理機統(tǒng)計信號頻譜的方式獲得信號幅度信息；定點開高壓進行罩外功率測試。(I)天線對準(zhǔn)升降天線架設(shè)在距離雷達天線30米外的正前方，罩外測試儀輸出一個連續(xù)波信號通過喇叭天線輻射給雷達；控制雷達天線進行十字掃描，先進行俯仰掃描，找到最大點后在該俯仰位置再進行方位掃描，又能找到ー個最大點，這個點就是雷達天線對準(zhǔn)喇叭天線的位置，通過這種方法解決了以往測試中雷達天線無法對準(zhǔn)測試天線的難題，為對雷達進 行參數(shù)標(biāo)定打下了基礎(chǔ)。(2)統(tǒng)計信號頻譜本設(shè)計中創(chuàng)新采用了通過雷達信號處理機處理后統(tǒng)計頻譜的方式來獲得雷達接收機噪聲電平及接收到的射頻信號電平，提高了測試精度同時又減少了外場設(shè)備量。(3)定點開高壓本設(shè)計中通過先前的十字掃描找到最大點后讓雷達天線定點在該處對準(zhǔn)測試天線，在這種狀態(tài)下開高壓，能精確測出雷達通過天線罩后輻射出來的功率，可用來對雷達的狀態(tài)進行定標(biāo)。2.無線數(shù)傳在實際使用中由于罩外測試儀與筆記本之間距離達30米左右，而測試過程中測試程序需多次對罩外測試儀的狀態(tài)進行控制并讀取測試參數(shù)，采用無線數(shù)傳作為筆記本和罩外測試儀之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄菏直憬?。所以在設(shè)計中，選擇了收發(fā)一體的無線數(shù)傳模塊分別集成在軍用筆記本和罩外測試儀中。3.升降天線為了確保天線測試的準(zhǔn)確性，罩外測試需在雷達天線遠場條件形成的條件下進行，一般的機載雷達的遠場在30米左右，為了使雷達天線抬頭5度以上，設(shè)計了最高可升高到6米左右的便攜式升降桿，該升降桿采用類似收音機天線的抽拉式，使用方便。


圖I是本發(fā)明提供的接收信噪比與輻射功率測試方法使用示意2是本發(fā)明提供的升降天線結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式現(xiàn)場使用示意圖見圖1，具體測試流程如下a.在距離雷達天線正前方約30米處架設(shè)升降天線，為確保雷達天線上仰5度以上，升降天線一般升高到6米左右，按天線云臺刻度指示進行調(diào)整，使喇叭天線的方向?qū)?zhǔn)雷達天線；b.連接好喇叭天線與罩外測試儀之間的射頻電纜；
c.連接好筆記本與雷達數(shù)據(jù)處理機之間的串ロ電纜；d.開啟筆記本，運行測試程序；e 開啟罩外測試儀電源；f 開啟雷達；g.測試程序控制雷達進入噪聲統(tǒng)計狀態(tài)，獲得雷達無信號時的噪聲電平數(shù)據(jù)；(統(tǒng)計噪聲電平為1.02)
h.測試程序控制罩外測試儀輻射射頻信號；i.測試程序控制雷達天線進行十字掃描，先進行俯仰掃描，在俯仰掃描最大點上再進行方位掃描，在方位上又會找到ー個最大點，這個點就是雷達天線指向測試天線的位置；！:找到的最大點為(0，8. 5)，0為方位，8. 5為俯仰}j.雷達天線指向該點，雷達接收機對收到的信號進行頻譜統(tǒng)計，獲得信號幅度值，傳送給筆記本；k.測試程序通過該信號幅度值A(chǔ)和雷達接收機噪聲電平B進行計算獲得信噪比參數(shù)；計算方法為2Olog會。(57.21)I.測試程序控制雷達天線定位在該最大點，控制罩外測試儀進入功率測試狀態(tài)，控制雷達開高壓進行功率輻射；m.罩外測試儀通過無線方式將所測得的幅度測量Pc數(shù)據(jù)傳給筆記本；經(jīng)過計算獲得雷達罩外輻射功率參數(shù)Pt ;計算方法為Pt (dBm) = Pc-Ga+201og4 n +201ogR_201og A -Gc+Lc+La其中Pt為雷達罩外福射功率；P。為幅度測量數(shù)據(jù)；(本例中測試數(shù)據(jù)為-4. 3)Ga為雷達天線增益；(本例中雷達天線增益為33)Gc為測試?yán)忍炀€增益；(本例中測試?yán)忍炀€增益為20. 8)R為雷達天線與測試?yán)忍炀€之間距離；(本例中距離為30)A為雷達射頻信號波長；(本例中信號波長為0. 03125)Lc為測試電纜損耗；(本例中為43. 5)La為雷達發(fā)射饋線損耗(本例中為I)。(本例中將以上數(shù)據(jù)代入公式后計算得Pt= 68. IdBm)n.測試完成后測試程序關(guān)閉雷達；0.測試程序根據(jù)采集得到的信噪比參數(shù)與理論信噪比參數(shù)進行對比，雷達罩外輻射功率參數(shù)與理論設(shè)計合格指標(biāo)進行比較，給出雷達是否正常的結(jié)論。其中雷達接收信噪理論設(shè)計合格指標(biāo)計算方法如下SNR = Pb+20466-Fn-Lt-Lc+101og (Tr X Nfft) _201og4 n _201ogR+201og A +Ga+Gc-30其中SNR為雷達接收信噪比理論設(shè)計合格指標(biāo)Pb為罩外測試儀輸出連續(xù)波功率；(本例中為-4. 8)Fn為雷達接收機噪聲系數(shù)；(本例中為3. 5)Lt為雷達接收饋線損耗；(本例中為2)
Lc為測試電纜損耗；(本例中為43. 5)Tr為雷達信號處理脈寬；(本例中為IX 10_6)Nfft為雷達信號處理積累次數(shù)；(本例中為256)Ga為雷達天線增益；(本例中雷達天線增益為33)Gc為測試?yán)忍炀€增益；(本例中測試?yán)忍炀€增益為20. 8)R為雷達天線與測試?yán)忍炀€之間距離；(本例中距離為30)A為雷達射頻信號波長；(本例中信號波長為0. 03125)(將以上數(shù)據(jù)代入公式后計算SNR= 57. 06) (對比結(jié)果實測接收信噪比參數(shù)為57.21，理論計算為57. 06，實測指標(biāo)優(yōu)于所需的合格指標(biāo)，測試結(jié)論為合格對比實測雷達罩外福射功率Pt = 68. IdBm,出廠設(shè)計指標(biāo)為67dBm,實測指標(biāo)優(yōu)于所需的合格指標(biāo)，測試結(jié)論為合格)紅色的為實際計算和測試參數(shù)上述實施方式只為說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在此基礎(chǔ)上，還可以做出多種變更和改進方案，而不脫離本發(fā)明的精神和保護范圍。本申請的權(quán)利要求書中，希望已經(jīng)包含了符合本發(fā)明實質(zhì)和范圍的所有這些變更和改迸。
權(quán)利要求
1.一種機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，天線對準(zhǔn)，即喇叭天線設(shè)置在距離雷達天線罩外正前方的升降天線架上，罩外測試儀輸出一個連續(xù)波信號通過喇叭天線輻射給機載雷達；雷達天線進行十字掃描，先進行俯仰掃描，找到最大點后在該俯仰位置再進行方位掃描，又能找到一個最大點，方位掃描后找到的這個最大點就是雷達天線對準(zhǔn)喇叭天線的位置； 第二步，統(tǒng)計信號頻譜，即在雷達天線對準(zhǔn)測試?yán)忍炀€后，雷達信號處理機對雷達接收機收到的信號幅度進行頻譜統(tǒng) 計，得到雷達接收機噪聲電平及接收到的測試信號電平，經(jīng)過計算得出雷達的接收信噪比參數(shù)； 第三步，定點開高壓，即雷達天線通過俯仰和方位掃描后找到最大點并將雷達天線定點在該處對準(zhǔn)測試天線，在這種狀態(tài)下開高壓，罩外測試儀進行幅度測量，幅度測量數(shù)據(jù)通過計算后得到雷達罩外輻射功率； 第四步，將采集得到的接收信噪比參數(shù)和雷達罩外輻射功率參數(shù)與機載雷達要求的參數(shù)進行比較，若高于要求的參數(shù)則給出正常的結(jié)論。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，其特征在于將罩外測試儀的測量數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳輸入筆記本進行記錄并計算。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，其特征在于筆記本通過無線數(shù)傳對罩外測試儀進行工作狀態(tài)控制，當(dāng)進行天線對準(zhǔn)時控制罩外測試儀輸出連續(xù)波信號；當(dāng)進行雷達罩外輻射功率測試時控制罩外測試儀關(guān)閉連續(xù)波信號轉(zhuǎn)入功率測量狀態(tài)。
全文摘要
該項發(fā)明為彌補雷達BIT(機內(nèi)自檢測)無法對天饋系統(tǒng)進行檢查的不足，提出了一種原位罩外測試方法，該專利方法采用十字掃描確定測試方向；采用頻譜統(tǒng)計方式求信噪比；采用定點開高壓方式精確測量罩外輻射功率。應(yīng)用該測試方法能有效地彌補雷達BIT的不足，在平時機務(wù)維護時對雷達的天饋系統(tǒng)進行檢查，及時在地面排除因天饋系統(tǒng)引起的故障，且通過該方法排查過的雷達上天后未發(fā)現(xiàn)作用距離下降或不能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的故障問題。應(yīng)用這一套測試方法可以隔離雷達BIT無法檢查的天饋系統(tǒng)故障，并大大提高飛機執(zhí)行任務(wù)的成功率。
文檔編號G01S7/40GK102854498SQ20111034237
公開日2013年1月2日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者趙一倩 申請人:中國人民解放軍海軍航空儀器計量站