专利名称：自适应相控阵的快速测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种自适应相控阵的快速测试系统及其测试方法，微波天线技术领域。
背景技术：
自适应相控阵是一种先进的雷达体制，它的发射和接收波束都采用数字波束形成技术，控制组件的输入/输出信号都是数字信号。自适应相控阵阵面波束控制灵活，阵面资源丰富，易于重构；数字化有源通道的使用扩大了系统动态范围，增强了雷达的抗干扰能力。它已成为未来雷达重要的发展方向，是国内外雷达领域的热点之一。随着越来越多的自适应相控阵实现了工程化，自适应相控阵的诊断和测试就成为了一个崭新的研究课题。目前国内外在这方面的研究都不够深入和具体。一般说来，一套较为完整的相控阵测试系统，无论是近场、中场和远场，都可大致分为五个部分伺服系统(例如扫猫架、转台等等)、馈源、信号产生、数据采集和记录、数据处理设备等。目前的相控阵测试，都是由测试系统本身产生激励信号，被测相控阵发射或接收到的信号也经由测试系统自己的数据采集和记录设备采集，从而形成一个测试闭环。但这种测试方式只适用于传统的模拟相控阵。对于新体制下的自适应相控阵却显得无能为力。因为自适应相控阵的发射和接收都在数字域完成。数字化与时钟信号息息相关。 自适应相控阵都有自己的频率源分系统以提供稳定的时钟信号。因此要完成自适应相控阵的诊断和测试，就必须在测试系统和被测相控阵之间形成交互，而不能仅仅形成测试系统的闭环测试，而且还必须确保交互时测试系统与被测相控阵之间的高速时钟同步。此外，相控阵的测试速度已成为限制大型有源相控阵测试速度的瓶颈。目前的相控阵测试工作量大，测试时间长。而自适应相控阵的一个主要特点就是波束控制灵活，波束捷变快。这就使得相控阵测试从过去的单频点、单扫描角度的测试方式向“多频点、多角度、 单次测试”的方式转变成为可能。

发明内容
所要解决的技术问题
针对以上不足本发明为为自适应相控阵设计提供了一种快速、高效的幅相校准、故障诊断、平面近场测试、中场测试以及远场测试方法，并构建适合自适应相控阵的标准化平台，实现“多频点、多角度、单次测试”的测试方式。在测试原理上突破传统相控阵的思维方式，满足不同形式的自适应相控阵的需求，以准确、快速和高效为设计核心，大大提高自适应相控阵的测试速度，本发明主要做到以下几点
①测试系统与相控阵的完美交互；
②测试系统与被测自适应相控阵的时钟高速同步；③时分信号的相参；
④实现“多频点、多角度、单次测试”。技术方案
一种自适应相控阵的快速测试系统包括馈源、伺服系统、伺服控制、自适应相控阵、参考数字组件、监测数字组件、自适应相控阵的频率源、自适应相控阵的数据采集和记录设备和自适应相控阵的雷达控制；
监测数字组件与馈源相连；参考数字组件的发射通道与接收通道连接；监测数字组件和参考数字组件接收通道的数字信号均可送入自适应相控阵的数据采集和记录设备；自适相控阵的频率源同时将时钟信号送入自适应相控阵的数字组件、监测数字组件和参考数字组件；自适应相控阵的雷达控制与伺服控制连接，伺服控制和伺服系统相连。自适应相控阵的快速测试系统完成的发射状态测试方法，分以下几步
a)自适应相控阵进入发射状态，监测数字组件进入接收状态，馈源接收到的射频信号通过监测数字组件的接收通道并进行数字化；
b)自适应相控阵的雷达控制向伺服控制系统发出指令；
c)伺服控制则触发伺服系统开始移动；
d)伺服系统运行到位后，伺服控制向自适应相控阵的雷达控制回发一握手信号；
e)接收到握手信号后，自适应相控阵的雷达控制指示自适应相控阵的数据采集和记录设备开始记录监测数字组件和参考数字组件送来的数字信号；
f)记录后的数据送给自适应相控阵的雷达控制，计算机可进行数据处理，将监测数字组件的信号对参考数字组件的信号进行归一化；
g)在同一个伺服位置，自适应相控阵的雷达控制利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵依次发射所需测试的频率、波位，并逐一记录数据；
h)记录完成后，自适应相控阵的雷达控制再次向伺服控制发出指令，指示伺服系统移至下一测试位置；
i)回到步骤d，直至整个测试完成。自适应相控阵的快速测试系统完成的接收状态测试方法，分以下几步
a)自适应相控阵进入接收状态，监测数字组件进入发射状态，馈源发射监测数字组件产生的射频信号，自适应相控阵的每个数字组件的接收通道将天线单元接收到的射频信号数字化；
b)自适应相控阵的雷达控制向伺服控制系统发出指令；
c)伺服控制则触发伺服系统开始移动；
d)伺服系统运行到位后，伺服控制向自适应相控阵的雷达控制回发一握手信号；
e)接收到握手信号后，自适应相控阵的雷达控制指示自适应相控阵的数据采集和记录设备开始记录自适应相控阵所有数字组件和参考数字组件送来的数字信号；
f)记录后的数据送给自适应相控阵的雷达控制，计算机可进行数据处理，将自适应相控阵所有数字组件的信号对参考数字组件的信号进行归一化；
g)在同一个伺服位置，自适应相控阵的雷达控制利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵依次接收所需测试的频率、波位，并逐一记录数据；
h)记录完成后，自适应相控阵的雷达控制再次向伺服控制发出指令，指示伺服系统移至下一测试位置；
i)回到步骤d，直至整个测试完成。
有益效果
①摒弃了传统模拟相控阵的闭环测试方式，而采用自适应相控阵与测试系统的交互测试方式，适用于自适应相控阵的诊断与测试；
②方法实用、高效，设备简洁、可靠，并且满足各种形式的自适应相控阵测试需求；
③在自适应相控阵与测试系统的伺服控制系统之间建立通讯握手，满足了自适应相控
阵
与测试系统之间的交互需求；
④发射测试时，馈源的接收信号由监测数字组件的接收通道数字化，接收测试时，馈源辐射监测数字组件产生的射频信号，自适应相控阵的频率源将时钟信号同时送入自适
应相控阵的所有数字组件和监测数字组件，解决了自适应相控阵与测试系统之间的高速时钟同步；
⑤增加了参考数字组件，并将其发射通道与接收通道联通，数据处理时将记录的数字
号都与同一时刻参考数字组件的数字信号进行归一化，解决了时分信号的相参问题； ⑥发展出了一种快速、高效而崭新的测试方式。在同一个伺服位置，雷达控制利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵依次发射或接收所需测试的频率、波位， 并逐一记录数据，因此所有的频率、所有的波位在一次伺服系统扫描过程中就全部测试完成，真正实现了“多频点、多角度、单次测试”的测试方式。


图1是自适应相控阵的平面近场测试系统图； 图2是自适应相控阵的远场测试系统图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地说明。如图1所示，1为馈源、2为平面近场扫描架(也即伺服系统)、3为伺服控制、4为自适应相控阵、5为参考数字组件、6为监测数字组件、7为频率源、8为数据采集和记录设备、 9为雷达控制；馈源1架设在伺服系统2上。通过本发明，可以得到口面上的幅度和相位数据，根据平面近场原理，即可完成对自适应相控阵的测试。如图2所示，1为馈源、2为转台(也即伺服系统)、3为伺服控制、4为自适应相控阵、 5为参考数字组件、6为监测数字组件、7为频率源、8为数据采集和记录设备、9为雷达控制； 通过本发明，可以得到转台转动过程中的幅度和相位数据，根据远程测试原理，即可完成对自适应相控阵的测试。本发明自适应相控阵的快速测试系统包括馈源1、伺服系统2、伺服控制3、自适应相控阵4、参考数字组件5、监测数字组件6、自适应相控阵的频率源7、自适应相控阵的数据采集和记录设备8和自适应相控阵的雷达控制9。本发明的激励信号由监测组件产生，数据则由自适应相控阵本身的设备进行采集和记录。检测数字组件和参考数字组件采用自适应相控陈数字组件的相同设计。发射时，数字组件利用发射通道的DDS产生中频信号，经过上变频到工作频率，放大之后由天线单元向空间辐射。接收时，数字组件的接收通道将天线单元接收到的回波信号经过混频得到中频信号，A/D采样之后输出数字信号。监测数字组件6与馈源1相连；参考数字组件5的发射通道与接收通道连接；监测数字组件6和参考数字组件5接收通道的数字信号均可送入自适应相控阵的数据采集和记录设备8 ；自适相控阵的频率源7同时将时钟信号送入自适应相控陈数字组件、监测数字组件6和参考数字组件5 ；自适应相控阵的雷达控制9与伺服控制3连接，伺服控制3和伺服系统2相连。自适应相控阵的发射状态测试分以下几步
j)自适应相控阵4进入发射状态，监测数字组件6进入接收状态，馈源1接收到的射频信号通过监测数字组件6的接收通道并进行数字化；
k)自适应相控阵的雷达控制9向伺服控制3系统发出指令； 1)伺服控制3则触发伺服系统2开始移动；
m)伺服系统2运行到位后，伺服控制3向自适应相控阵的雷达控制9回发一握手信号； η)接收到握手信号后，自适应相控阵的雷达控制9指示自适应相控阵的数据采集和记录设备8开始记录监测数字组件6和参考数字组件5送来的数字信号；
ο)记录后的数据送给自适应相控阵的雷达控制9，计算机可进行数据处理，将监测数字组件6的信号对参考数字组件5的信号进行归一化；
P)在同一个伺服位置，自适应相控阵的雷达控制9利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵4依次发射所需测试的频率、波位，并逐一记录数据；
q)记录完成后，自适应相控阵的雷达控制9再次向伺服控制3发出指令，指示伺服系统 2移至下一测试位置；
r)回到步骤d，直至整个测试完成。
自适应相控阵的接收状态测试分以下几步
j)自适应相控阵4进入接收状态，监测数字组件6进入发射状态，馈源1发射监测数字组件6产生的射频信号，自适应相控阵4的每个数字组件的接收通道将天线单元接收到的射频信号数字化；
k)自适应相控阵的雷达控制9向伺服控制3系统发出指令； 1)伺服控制3则触发伺服系统2开始移动；
m)伺服系统2运行到位后，伺服控制3向自适应相控阵的雷达控制9回发一握手信号； η)接收到握手信号后，自适应相控阵的雷达控制9指示自适应相控阵的数据采集和记录设备8开始记录自适应相控阵4所有数字组件和参考数字组件5送来的数字信号；
ο)记录后的数据送给自适应相控阵的雷达控制9，计算机可进行数据处理，将自适应相控阵4所有数字组件的信号对参考数字组件5的信号进行归一化；
P)在同一个伺服位置，自适应相控阵的雷达控制9利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵4依次接收所需测试的频率、波位，并逐一记录数据；
q)记录完成后，自适应相控阵的雷达控制9再次向伺服控制3发出指令，指示伺服系统2移至下一测试位置；
r)回到步骤d，直至整个测试完成。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
权利要求
1.一种自适应相控阵的快速测试系统包括馈源、伺服系统、伺服控制、自适应相控阵、 参考数字组件、监测数字组件、自适应相控阵的频率源、自适应相控阵的数据采集和记录设备和自适应相控阵的雷达控制；监测数字组件与馈源相连；参考数字组件的发射通道与接收通道连接；监测数字组件和参考数字组件接收通道的数字信号均可送入自适应相控阵的数据采集和记录设备；自适相控阵的频率源同时将时钟信号送入自适应相控阵的数字组件、监测数字组件和参考数字组件；自适应相控阵的雷达控制与伺服控制连接，伺服控制和伺服系统相连。
2.权利要求1所述的自适应相控阵的快速测试系统完成的发射状态测试方法，其特征在于分以下几步自适应相控阵(4)进入发射状态，监测数字组件(6)进入接收状态，馈源(1)接收到的射频信号通过监测数字组件(6)的接收通道并进行数字化；自适应相控阵的雷达控制(9)向伺服控制(3)系统发出指令； 伺服控制(3)则触发伺服系统(2)开始移动；伺服系统(2)运行到位后，伺服控制(3)向自适应相控阵的雷达控制(9)回发一握手信号；接收到握手信号后，自适应相控阵的雷达控制(9)指示自适应相控阵的数据采集和记录设备(8)开始记录监测数字组件(6)和参考数字组件(5)送来的数字信号；记录后的数据送给自适应相控阵的雷达控制(9)，计算机可进行数据处理，将监测数字组件(6)的信号对参考数字组件(5)的信号进行归一化；在同一个伺服位置，自适应相控阵的雷达控制(9)利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵(4)依次发射所需测试的频率、波位，并逐一记录数据；记录完成后，自适应相控阵的雷达控制(9 )再次向伺服控制(3 )发出指令，指示伺服系统(2)移至下一测试位置；回到步骤d，直至整个测试完成。
3.权利要求1所述的自适应相控阵的快速测试系统完成的接收状态测试方法，其特征在于分以下几步自适应相控阵(4 )进入接收状态，监测数字组件(6 )进入发射状态，馈源(1)发射监测数字组件(6)产生的射频信号，自适应相控阵(4)的每个数字组件的接收通道将天线单元接收到的射频信号数字化；自适应相控阵的雷达控制(9)向伺服控制(3)系统发出指令； 伺服控制(3)则触发伺服系统(2)开始移动；伺服系统(2)运行到位后，伺服控制(3)向自适应相控阵的雷达控制(9)回发一握手信号；接收到握手信号后，自适应相控阵的雷达控制(9)指示自适应相控阵的数据采集和记录设备(8)开始记录自适应相控阵(4)所有数字组件和参考数字组件( 送来的数字信号；记录后的数据送给自适应相控阵的雷达控制(9)，计算机可进行数据处理，将自适应相控阵(4)所有数字组件的信号对参考数字组件(5)的信号进行归一化；在同一个伺服位置，自适应相控阵的雷达控制(9)利用自适应相控阵波束快速捷变的优点，控制自适应相控阵⑷依次接收所需测试的频率、波位，并逐一记录数据；记录完成后，自适应相控阵的雷达控制(9)再次向伺服控制(3)发出指令，指示伺服系统(2)移至下一测试位置；回到步骤d，直至整个测试完成。
全文摘要
本发明涉及一种自适应相控阵的快速测试系统包括馈源(1)、伺服系统(2)、伺服控制(3)、自适应相控阵(4)、参考数字组件(5)、监测数字组件(6)、自适应相控阵的频率源(7)、自适应相控阵的数据采集和记录设备(8)和自适应相控阵的雷达控制(9)；监测数字组件与馈源相连；参考数字组件的发射通道与接收通道连接；监测数字组件和参考数字组件接收通道的数字信号均可送入自适应相控阵的数据采集和记录设备；自适相控阵的频率源同时将时钟信号送入自适应相控陈的数字组件、监测数字组件和参考数字组件；自适应相控阵的雷达控制与伺服控制连接，伺服控制和伺服系统相连。
文档编号G01S7/40GK102175996SQ20101053849
公开日2011年9月7日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者叶评, 王侃, 陈列 申请人:中国电子科技集团公司第十四研究所