CN103308898B - 一种基于开关切换的单站脉冲rcs测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，包括：主控计算机、发射机、收发开关、接收机、多路脉冲发生器和收发天线；所述主控计算机根据测量参数对所述发射机参数进行设置，同时设置所述接收机参数及所述多路脉冲发生器的参数；所述发射机包括发射源和脉冲调制器；所述多路脉冲发生器产生第一脉冲基带信号，送到所述脉冲调制器的控制端，所述多路脉冲发生器产生第二脉冲基带信号，送到收发开关的控制端；所述收发天线接收被测目标的回波信号，所述回波信号经所述收发开关的第三引脚后到达所述接收机；所述接收机经处理后将被测目标的回波特征传送给所述主控计算机。

Description

一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统
技术领域
本发明涉及雷达领域，特别涉及一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统。
背景技术
雷达散射截面(RCS)是定量表征目标对雷达照射波散射强弱的物理量。随着电子战的迅猛发展，隐身武器的大规模使用成为现代战争的一个显著特征。隐身技术能有效加大雷达发现目标的距离，成为增强突击能力或保护自身的重要手段。目标的隐身性能主要取决于其RCS的大小，因而以各种方法缩减雷达散射截面，就成为研究隐身技术的主要目标。这就需要对各种目标进行RCS测试。由于目标的RCS特性是针对雷达来说的，因此对RCS测试也要尽量模拟雷达的工作方式，并评估其后向散射特性。目标后向RCS特性的评估主要包括单站和准单站两种方式。
单站RCS测试是最接近常规雷达工作方式的一种测试方法，如图1所示，收发共用一副收发天线，利用定向耦合器/环形器来分离发射和接收信号。被测目标放置在目标支架上，收发天线正对目标摆放，发射机产生的信号经定向耦合器的主路送到收发天线，收发天线将该信号辐射出去；目标的回波信号通过收发天线被接收，并送到定向耦合器，经定向耦合器的耦合端口耦合出回波信号，并送到接收机；接收机通过处理分析回波信号，得到目标的RCS特性，完成相应测试。
准单站方式是RCS测试过程中最常用的一种测量方法。如图2所示，发射天线和接收天线并排放置，被测目标放置在目标支架上，目标和天线处于彼此的远场区，发射天线和接收天线要指向被测目标，并保持高度一致。具体工作原理为：发射机产生的微波毫米波信号通过发射天线辐射出去，被测目标的回波信号通过接收天线被接收，并送到接收机，系统通过处理分析回波信号特性即可得到目标的RCS特性，完成相应测试。对于该方案，由于收发是两个天线，因此严格地说这是一种双站测试，但由于双站角很小，测量的结果与真正的单站情形差别不大，因此被称为准单站测试。
通过分析国内外参考文献和类似技术，针对目标后向散射特性的测试都是采用单站或准单站的方式来实现。
传统单站测试方法是收发共用一个天线，具有同常规雷达相同的工作模式，该方式特点是不存在双站角的影响，并且天线的架设及其同目标的对准都比较方便。由于单站测试采用了定向耦合器、环形器等信号分离器件来实现收发信号的分离，而上述器件通常只有30dB左右的收发隔离度，较低的隔离度导致发射机产生的大功率信号直接耦合到接收机，严重影响了接收机测量目标回波信号的能力，并带来较大的测量误差。
准单站测试采用的是2个天线并排摆放，分别作为收发天线的RCS测试模式，这种方式可近似为单站的工作模式，并且可以大幅提高收发隔离度，提高了接收机测量目标回波信号的能力，并降低了测量误差。对于准单站模式，由于采用了2个天线，就存在着天线架设、对正问题，调整复杂且很难调整到位；同时准单站测试还存在一个小测试夹角，不是严格的单站，同真实情况存在一定的误差，不利于目标后向散射特性的准确评估。
发明内容一
本发明提出一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，可在实现收发共用一个天线测试的同时，解决传统单站测试收发隔离的问题，解决准单站测试目标与收发天线之间对正偏差问题，实现目标RCS特性的快速、准确测试。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，包括：主控计算机、发射机、收发开关、接收机、多路脉冲发生器和收发天线；所述主控计算机根据测量参数对所述发射机参数进行设置，同时设置所述接收机参数及所述多路脉冲发生器的参数；所述发射机包括发射源和脉冲调制器，发射源产生连续波信号并送到脉冲调制器，经脉冲调制器调制后形成脉冲调制信号送到所述收发开关的第一引脚；所述多路脉冲发生器产生第一脉冲基带信号，送到所述脉冲调制器的控制端，所述多路脉冲发生器产生第二脉冲基带信号，送到收发开关的控制端，控制所述收发开关在发射信号到来时第一引脚同第三引脚接通，其它情况下保持第二引脚同第三引脚接通；所述收发天线接收被测目标的回波信号，所述回波信号经所述收发开关的第三引脚后到达所述接收机；所述接收机经处理后将被测目标的回波特征传送给所述主控计算机。
可选地，所述收发开关为高速单刀双掷电子开关。
可选地，所述收发开关为基于PIN二极管或基于场效应管的高速单刀双掷电子开关。
可选地，所述收发开关的控制电平为TTL电平。
可选地，所述脉冲调制信号的脉宽小于被测目标与收发天线之间的距离延迟。
可选地，所述脉冲调制信号的周期大于被测目标与收发天线之间的距离延迟。
本发明的有益效果是：
(1)收发隔离度高，利用高速电子开关作为收发隔离器件，可以获得超过70dB的隔离度，同传统单站RCS测试相比较提高了超过40dB，具有更好的收发隔离度；
(2)不存在双站角影响，单站模式完全消除了准单站测试过程中存在的小双站角，同时提供了同准单站模式相当的收发隔离度；
(3)天线架设方便，单天线模式天线同目标之间对准简单，不存在准单站模式下两个天线对准、摆放困难的问题，可提供更高的精度；
(4)去除干扰能力强，利用本发明方法配合脉冲体制RCS测试中去除干扰的方法手段，可以取得更好的干扰去除能力，能更好满足低RCS值目标测试需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的单站RCS测试系统结构示意图；
图2为现有的准单站RCS测试系统结构示意图；
图3为本发明基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统的结构示意图；
图4为本发明基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统的时序信号示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统。对于目标的后向散射测试，为了达到更高的精度和准确度，要求测试过程中采用小的双站角和高的收发隔离。针对后向RCS测试特点，本发明提出了在窄脉冲RCS测试体制下增加电子开关作为收发信号分离器件，具体方案框图见图3。
如图3所示，本发明的一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统包括：主控计算机1、发射机2、收发开关5、接收机6、多路脉冲发生器7和收发天线8。被测目标9安装在目标支架10上。
系统的工作过程具体描述如下：首先需要根据被测目标9到收发天线8之间的测试距离R及其它场地因素确定发射信号脉冲周期、宽度等适当的脉冲参数，其中脉宽确定的原则是要小于测试距离R的传输延迟；主控计算机1为系统协调控制的核心，它根据测量参数对发射机2参数进行设置，同时设置接收机6各项参数及多路脉冲发生器7的参数；发射源3产生连续波信号，并送到脉冲调制器4，多路脉冲发生器7产生的第一脉冲基带信号OUT1也同时送到脉冲调制器4的控制端，经脉冲调制器4后形成脉冲调制信号送到收发开关5的第一引脚(即图3中的1脚)；多路脉冲发生器7产生的第二脉冲基带信号OUT2送到收发开关5的控制端，该信号的目的是控制收发开关5在发射信号到来时使得收发开关5的第一引脚同第三引脚(即图3中的COM脚)接通，其它情况下保持第二引脚(即图3中的2脚)同第三引脚接通，则发射信号就可顺利通过收发开关5到达收发天线8并辐射出去，同样目标回波经收发天线8后也能够经收发开关5的第三引脚后到达接收机6；接收机6经处理后可得到目标的回波特征并传送给主控计算机1，完成目标RCS特性的测试。在本发明中，多路脉冲发生器7并不局限于使用外部设备，利用RCS测试设备内部自带的多路脉冲发生器也可以完成测试任务，并且在组成形式和控制上更灵活方便。
对于本发明的基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，高速收发开关5和准确的时序控制是实现的关键。对于高速收发开关5，目前基于PIN二极管或基于场效应管的高速单刀双掷电子开关可以实现优于5ns的开关切换速度，并且采用TTL电平控制，能够满足本发明的要求。
在时序控制上，如图4所示，首先脉冲调制信号的脉宽t要小于被测目标9与收发天线8之间的距离延迟τ，否则将引起回波和发射信号之间的混叠而无法应用本系统；其次脉冲调制信号的周期T要大于τ，使目标回波在一个脉冲周期内。对于多路脉冲发生器7，在产生第一脉冲基带信号OUT1和第二脉冲基带信号OUT2时要保持2路信号的周期一致，同时根据图4可以看到2路信号之间有一个小的延时，该延时量的大小根据系统内部电缆连接、器件等延时不同而需要相应调节，其目的是确保在图4中所示的发射信号到达收发开关时使收发开关第一引脚和第三引脚导通，而在其它时刻保证第二引脚和第三引脚导通。利用该系统，到达接收机的信号中只保留了目标回波信息，而发射信号可以利用收发开关的高隔离度而得以很好的抑制。
本发明的基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统具有以下优点：收发隔离度高，利用高速电子开关作为收发隔离器件，可以获得超过70dB的隔离度，同传统单站RCS测试相比较提高了超过40dB，具有更好的收发隔离度；不存在双站角影响，单站模式完全消除了准单站测试过程中存在的小双站角，同时提供了同准单站模式相当的收发隔离度；天线架设方便，单天线模式天线同目标之间对准简单，不存在准单站模式下两个天线对准、摆放困难的问题，可提供更高的精度；去除干扰能力强，利用本发明方法配合脉冲体制RCS测试中去除干扰的方法手段，可以取得更好的干扰去除能力，能更好满足低RCS值目标测试需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，其特征在于，包括：主控计算机、发射机、收发开关、接收机、多路脉冲发生器和收发天线；
所述主控计算机根据测量参数对所述发射机参数进行设置，同时设置所述接收机参数及所述多路脉冲发生器的参数；
所述发射机包括发射源和脉冲调制器，发射源产生连续波信号并送到脉冲调制器，经脉冲调制器调制后形成脉冲调制信号送到所述收发开关的第一引脚；
所述多路脉冲发生器产生第一脉冲基带信号，送到所述脉冲调制器的控制端，所述多路脉冲发生器产生第二脉冲基带信号，送到收发开关的控制端，控制所述收发开关在发射信号到来时第一引脚同第三引脚接通，其它情况下保持第二引脚同第三引脚接通；
所述收发天线接收被测目标的回波信号，所述回波信号经所述收发开关的第三引脚后到达所述接收机；
所述接收机经处理后将被测目标的回波特征传送给所述主控计算机；
所述脉冲调制信号的脉宽小于被测目标与收发天线之间的距离延迟；
所述脉冲调制信号的周期大于被测目标与收发天线之间的距离延迟。
2.如权利要求1所述的基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，其特征在于，所述收发开关为高速单刀双掷电子开关。
3.如权利要求2所述的基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，其特征在于，所述收发开关为基于PIN二极管或基于场效应管的高速单刀双掷电子开关。
4.如权利要求3所述的基于开关切换的单站脉冲RCS测试系统，其特征在于，所述收发开关的控制电平为TTL电平。
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