一種雷達(dá)t/r組件自動(dòng)測試系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試系統(tǒng)及其方法， 即一種雷達(dá)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)（TransmitterandReceiver)組件自動(dòng)測試系統(tǒng)及其方法，適 用于有源相控陣?yán)走_(dá)T/R組件的自動(dòng)測試。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，有源相控陣?yán)走_(dá)處于當(dāng)今世界雷達(dá)研制與發(fā)展的主流趨勢。在機(jī)載方面，有 源相控陣?yán)走_(dá)不僅能獲取目標(biāo)的位置信息（包括距離、方位角、俯仰角），還能獲取目標(biāo)的 速度、形狀信息，引導(dǎo)導(dǎo)彈對目標(biāo)進(jìn)行攻擊，直接決定了一架戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)性能，典型的相 控陣?yán)走_(dá)是用移相器同時(shí)控制雷達(dá)天線波束的發(fā)射和接收，該相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)天線輻射 單元是由一個(gè)接收機(jī)和一個(gè)發(fā)射功率放大器的有源陣組成，通?？蓪⒗走_(dá)收、發(fā)信號具有 放大功能及與之相適應(yīng)的電路功能組合在一起的組件簡稱雷達(dá)T/R組件。
[0003] 有源相控陣?yán)走_(dá)由雷達(dá)T/R組件、天線單元和無源饋線系統(tǒng)組成，其中，雷達(dá)T/R 組件承擔(dān)著發(fā)射信號的主功率放大、接收微弱信號的低噪聲前置放大、波束形成和掃描所 需的幅相控制功能，即將雷達(dá)陣面的雷達(dá)T/R組件排成陣列，該陣列通過波束形成接收發(fā) 射信號，然后再使用接收機(jī)對該接收的發(fā)射信號進(jìn)行頻率變換，得到數(shù)字信號，最后依次通 過信號處理和數(shù)據(jù)處理對該數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)測量目的。因此，雷達(dá)T/R組件的性能直接關(guān)系 著整個(gè)雷達(dá)的性能。
[0004] 為了全面展現(xiàn)雷達(dá)T/R組件的完整性能，在雷達(dá)T/R組件裝入雷達(dá)系統(tǒng)前必須進(jìn) 行嚴(yán)格測試，測量儀器包括峰值功率計(jì)，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜儀三個(gè)微波儀器；同時(shí)該雷 達(dá)T/R組件的電氣指標(biāo)非常多，包括功率，網(wǎng)絡(luò)，頻譜，噪聲、輸入輸出駐波系數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間、 移相精度、衰減精度、相位一致性、增益一致性。但是，通常意義上一個(gè)雷達(dá)具有數(shù)百甚至上 千個(gè)雷達(dá)T/R組件，使得測試任務(wù)量非常大，甚至導(dǎo)致測試任務(wù)幾乎不可能用手工完成。因 此，在有源相控陣?yán)走_(dá)的研制與生產(chǎn)過程中，雷達(dá)T/R組件的自動(dòng)測試技術(shù)是影響產(chǎn)品研 制、生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一，使得研究和發(fā)展雷達(dá)T/R組件的自動(dòng)測試技術(shù) 尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測 試系統(tǒng)及其方法，該發(fā)明針對有源相控陣?yán)走_(dá)T/R組件能夠開發(fā)相應(yīng)的自動(dòng)測試系統(tǒng)，完 成對雷達(dá)T/R組件以下指標(biāo)的自動(dòng)化測試，同時(shí)為了便于觀察最終測試結(jié)果，通過處理將 最后的結(jié)果以Excel表格的形式存儲。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)思路是：首先利用SCPI指令集借助LabVIEW編 程實(shí)現(xiàn)測量儀器矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、回顯；然后通過并口將T/R 正常工作所需的時(shí)鐘送入T/R組件使其正常工作；最后在T/R正常工作的前提下，利用矢量 網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與同步處理、存儲。
[0007] 為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0008] 技術(shù)方案一：
[0009] 一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：電源、雷達(dá)T/R組件、矢量網(wǎng) 絡(luò)分析儀、主控計(jì)算機(jī)；
[0010] 主控計(jì)算機(jī)，通過通用接口總線向矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)送已經(jīng)存儲在主控計(jì)算機(jī)磁 盤上的校準(zhǔn)文件，使矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀完成校準(zhǔn)，然后完成校準(zhǔn)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀向雷達(dá)T/ R組件發(fā)射微波信號；雷達(dá)T/R組件通過導(dǎo)線接收電源提供的電壓或電流的同時(shí)，也接收主 控計(jì)算機(jī)通過并口控制時(shí)鐘線發(fā)送過來的控制時(shí)鐘信號，然后雷達(dá)T/R組件對接收到的微 波信號的相位、幅度分別進(jìn)行相位改變、幅度衰減處理，得到處理后的微波信號，并將處理 后的微波信號發(fā)送至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采集微波信號和處理后的微波信號 之間的相位、幅度變化數(shù)據(jù)，再將采集到的微波信號和處理后的微波信號之間的相位、幅度 變化數(shù)據(jù)利用通用接口總線發(fā)送至所述主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行分別存儲。
[0011] 技術(shù)方案二：
[0012] 2、一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試方法，基于雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試系統(tǒng)，所述雷達(dá)T/ R組件自動(dòng)測試系統(tǒng)包括：電源、雷達(dá)T/R組件、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、主控計(jì)算機(jī)，其特征在于， 所述雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試方法包括以下步驟：
[0013] 步驟1，初始化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，并設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀地址、參數(shù)標(biāo)志位SF、時(shí) 鐘狀態(tài)CS、通道標(biāo)號SS、移相器狀態(tài)TS、起始頻率fstart、停止頻率fstop、掃描點(diǎn)數(shù)M、測試狀 態(tài)總數(shù)N、存儲文件標(biāo)題字符串、參數(shù)名稱字符串、文件名字符串和文件存儲路徑字符串；
[0014] 步驟2,根據(jù)設(shè)置的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的參數(shù)標(biāo)志位SF，在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上分別 創(chuàng)建端口 2接匹配負(fù)載時(shí)端口 1的反射系數(shù)Sn、端口 2接匹配負(fù)載時(shí)端口 1到端口 2的傳 輸系數(shù)S21、端口 1接匹配負(fù)載時(shí)端口 2到端口 1的傳輸系數(shù)S12、端口 1接匹配負(fù)載時(shí)端口 2的反射系數(shù)S22;并分別得到所述端口 2接匹配負(fù)載時(shí)端口 1到端口 2的傳輸系數(shù)S21的 參數(shù)標(biāo)志位SF、時(shí)鐘狀態(tài)CS、通道標(biāo)號SS和移相器狀態(tài)TS;
[0015] 步驟3,根據(jù)所述端口 2接匹配負(fù)載時(shí)端口 1到端口 2的傳輸系數(shù)S21的參數(shù)標(biāo)志 位SF、時(shí)鐘狀態(tài)CS、通道標(biāo)號SS和移相器狀態(tài)TS加載雷達(dá)T/R組件的并口控制時(shí)鐘；
[0016] 步驟4,雷達(dá)T/R組件讀取其并口控制時(shí)鐘后，分別采集雷達(dá)T/R組件處于移相狀 態(tài)下的相位數(shù)據(jù)、增益數(shù)據(jù)S21(pA和駐波比數(shù)據(jù)S21(ps，以及雷達(dá)T/R組件處于衰減狀態(tài)下 的相位數(shù)據(jù)、增益數(shù)據(jù)S21AA和駐波比數(shù)據(jù)S21AS;
[0017] 步驟5,根據(jù)雷達(dá)T/R組件處于移相狀態(tài)下的相位數(shù)據(jù)焉._、增益數(shù)據(jù)S2l(pA和駐波 比數(shù)據(jù)美^，以及雷達(dá)T/R組件處于衰減狀態(tài)下的相位數(shù)據(jù)$21Αφ、增益數(shù)據(jù)S21M和駐波比數(shù) 據(jù)S21AS分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分別獲取移相狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的駐波比&、移 相狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的0狀態(tài)相位、移相狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i 的0狀態(tài)衰減*%4、接收通道在頻率點(diǎn)i處的〇狀態(tài)一致性相位Αφi、接收通道在頻率點(diǎn)i處的移相精度RMSi、衰減狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的駐波比SAl、衰減狀態(tài)下雷達(dá) T/R組件在頻點(diǎn)i處的0狀態(tài)相位心Λ、衰減狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的0狀態(tài)衰減 、接收通道在頻率點(diǎn)i處的0狀態(tài)一致性增益AGi和接收通道在頻率點(diǎn)i處的衰減精 度ARMS1;
[0018] 其中，i=Α，1 = 1，2. . .M;j= 1，2, . . .N，Μ表示設(shè)置的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀掃描點(diǎn) 數(shù)，Ν設(shè)置的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試狀態(tài)總數(shù)，表示第1個(gè)掃描點(diǎn)處的頻率點(diǎn)；
[0019] 步驟6，編寫自動(dòng)存儲模塊分別存儲移相狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的駐波比 、移相狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的0狀態(tài)相位、移相狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻 點(diǎn)i的0狀態(tài)衰減、接收通道在頻率點(diǎn)i處的0狀態(tài)一致性相位Αφi、接收通道在頻 率點(diǎn)i處的移相精度RMSi、衰減狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的駐波比SAl、衰減狀態(tài)下 雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的0狀態(tài)相位、衰減狀態(tài)下雷達(dá)T/R組件在頻點(diǎn)i處的0狀 態(tài)衰減、接收通道在頻率點(diǎn)i處的0狀態(tài)一致性增益和接收通道在頻率點(diǎn)i處的 衰減精度ARMSp
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] (1)本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)文件的自動(dòng)加載和設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分 析儀參數(shù)標(biāo)志位、起止頻率、掃描點(diǎn)數(shù)、移相器總狀態(tài)數(shù)的自動(dòng)設(shè)置，避免每次開機(jī)手動(dòng)校 準(zhǔn)和手動(dòng)設(shè)置的繁雜操作；
[0022] (2)本發(fā)明利用雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試程序同步控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和雷達(dá)T/R 組件，不需要利用信號源產(chǎn)生時(shí)鐘，時(shí)鐘控制通過T/R自動(dòng)測試系統(tǒng)界面手動(dòng)設(shè)置實(shí)現(xiàn)，時(shí) 鐘輸出由雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試程序產(chǎn)生，通過計(jì)算機(jī)并口連接線輸入到雷達(dá)T/R組件時(shí) 鐘控制端，簡化了測試流程，提高了自動(dòng)化測試效率；
[0023] (3)本發(fā)明中所需數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理同步完成，并且該所需數(shù)據(jù)的處理結(jié)果 自動(dòng)存儲為Exce1表格文件，所需數(shù)據(jù)的處理過程由雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試程序自動(dòng)完成。 此外，測試結(jié)果以Excel報(bào)告形式給出，使得用戶能夠直觀得到測試結(jié)果。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試系統(tǒng)的硬件連接框圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明的一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試方法的流程示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明的一種雷達(dá)T/R組件自動(dòng)測試系統(tǒng)上位機(jī)界面圖；
[0027] 圖4是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀二端口歸一化入射波及反射波定義圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明的一種雷達(dá)T/R組件時(shí)鐘設(shè)計(jì)流程圖；
[0029] 圖6是使用本發(fā)明方法加載雷達(dá)T/R組件時(shí)鐘后的測試結(jié)果示意圖；
[0030] 圖7是使用本發(fā)明方法進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的設(shè)計(jì)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 參照圖1，是本發(fā)明的一種雷達(dá)T/R組件