CN109407061A - 二次雷达发射机调试平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次雷达发射机调试平台及方法，包括调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器、信号连接电缆和测试仪表；调试板包含一个2位的拨码开关，拨码开关的不同状态对应不同的衰减值，2位拨码开关可分别设置为0或1，拨码开关的状态00、01、10、11分别与输出功率衰减值00dB、3dB、6dB、12dB相对应。在衰减器后面设置功分器，衰减器选择50dB的衰减器，将发射信号同时送给峰值功率计和示波器，在调试过程中就可同时观察峰值功率和发射波形两个指标，提高调试速度和工作效率。

Description

二次雷达发射机调试平台及方法

技术领域

本发明涉及一种二次雷达发射机调试平台及方法，属于发射机的调试技术，适用于二次雷达发射机的调试和维修。

背景技术

二次雷达是空管系统的重要组成部分，是航空管制的重要信息源，适用于机场和航路监视，可提供威力覆盖范围内合作目标的距离、方位、气压高度、识别代码和其它特殊标志信息(如：危急、通讯故障、被劫持信息等)。

二次雷达通过发射载频为1030MHz的询问信号和接收载频为1090MHz的应答信号，实现对合作目标的监视功能。二次雷达由天线、馈线、天线座、发射、接收、信号处理、数据处理和显控终端组成，其中发射分系统包含Σ、Ω两个发射机，分别产生Σ发射信号和Ω发射信号，实现二次雷达的目标询问和发射旁瓣抑制功能。通过二次雷达天线的波束扫描，Σ发射信号实现二次雷达对目标的询问和方位搜索；Ω发射信号与Σ发射信号配合使用，实现发射旁瓣抑制功能。发射旁瓣抑制技术的主要作用是抑制二次雷达各种干扰询问，包括反射导致的多路径询问、旁瓣导致的同步环绕、多重覆盖导致的异步干扰等。为抑制反射导致的多路径干扰，二次雷达还采取了功率程控技术，对指定方位降低发射功率，达到减小甚至消除反射的效果。发射功率衰减有三档，分别是：3dB、6dB、12dB衰减，天线全方位旋转，360°被等分成32个扇区，根据环境条件不同，可以扇区为方位的最小划分单位，在不同方位设置不同发射功率衰减值，二次雷达的Σ、Ω发射机均可实现功率程控功能。为提高雷达可维护性，减少设备品种，Σ、Ω发射机完全相同，都能实现Σ发射机和Ω发射机的功能，只是根据其在雷达机柜中所在位置不同，自动配置为Σ发射机或Ω发射机。由图2的A、C模式发射波形可知：只要发射机能满足Σ发射要求，就能满足Ω发射的要求，所以发射机的调试用Σ发射波形为依据。

二次雷达发射信号形式为脉冲调制方式，发射信号的占空比随雷达参数的选择而变化，不是一个固定值，所以二次雷达均用峰值功率作为发射机的功率指标。二次雷达发射机的峰值功率不算大(峰值功率≥1.5kW)，但可靠性和稳定性要求很高，所以采用全固态发射技术。发射机组成如图1所示，包括以下几个部分：前级放大器、末级放大器、控保板、环形器等，主要完成对输入激励信号的功率放大。发射机前级放大器由前级功放1、前级功放2和前级功放3构成，末级放大器由4路并行的600W放大器组成，4个末级功放管中3个功放管的输入端设计有PIN管，通过控制PIN管的通/断，达到控制该末级功放管是否输出信号的目的，从而实现二次雷达发射功率的衰减；PIN管的通/断控制信号来自于控保电路，由显控计算机发出控制命令。

控保电路根据显控计算机的控制，向发射通道提供功率衰减控制信号，并实时监测发射通道的工作状态：当发射机出现输出功率偏小、过温或过脉宽等异常时，控保板可以及时发出警报并实施保护。

根据二次雷达工作模式选择，二次雷达发射机可工作在A模式和C模式，发射信号采用脉冲幅度调制方式，其中Σ发射机发射的询问信号，峰值功率不小于1.5kW，包含P1、P3两个脉冲，P1、P3脉冲间隔8μS为A模式，P1、P3脉冲间隔21μS为C模式，P1、P3脉宽均为0.8μS±0.1μS；Ω发射机发射的副瓣抑制信号，峰值功率不小于1.5kW，包含一个P2脉冲，P2脉冲固定延迟P1脉冲2μS，P2脉宽为0.8μS±0.1μS；P1、P2、P3脉冲的上升沿时间必须在0.05～0.1μS之间，下降沿时间必须在0.05～0.2μS之间；A、C模式发射波形如图2所示。

对二次雷达发射机的调试和维修，就是要使被调试或维修的发射机能满足指标要求，二次雷达发射机的指标包括峰值功率、信号波形和功率衰减的可程控。

发明的内容

针对二次雷达发射机的调试和维修问题，本发明提供了一种二次雷达发射机调试平台及方法。本发明适合二次雷达发射机的调试和维修，可提高工作效率，减小和避免误操作对发射机可能产生的损坏。

为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：

一种二次雷达发射机调试平台，其特征在于：包括调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器、信号连接电缆和测试仪表；

所述的调试板用于产生发射机输出功率衰减所需的控制信号；

所述的组合电源提供调试板和发射机所需的直流电源；

所述的衰减器用于发射机输出信号的功率衰减，保护和匹配后端的测试仪表；

所述的功分器用于将衰减后的发射机输出信号一分为二；

所述的检波器用于对衰减后的发射机输出信号进行包络检波；

所述的信号连接电缆用于发射机、调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器和测试仪表之间的连接；

所述的测试仪表包括脉冲发生器、信号源、峰值功率计、示波器；

所述的脉冲发生器产生发射机输入激励信号的调制脉冲；

所述的信号源产生发射机输入激励信号的载波信号；

所述的峰值功率计用于测试发射机输出信号的峰值功率；

所述的示波器用于测试发射机输出信号的波形。

对发射机峰值功率进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接调试板、组合电源、衰减器、脉冲发生器、信号源和峰值功率计；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器产生A、C模式对应的P1、P3脉冲，调制信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机输入端，发射机输出端经衰减器后与功率计连接；

对发射机波形进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接调试板、组合电源、衰减器、检波器、脉冲发生器、信号源和示波器；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器产生A、C模式对应的P1、P3脉冲，调制信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机输入端，发射机输出端经衰减器、检波器后与示波器连接；

对发射机峰值功率和波形同时进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接调试板、组合电源、衰减器、脉冲发生器、信号源、峰值功率计、示波器、功分器和检波器；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器产生A、C模式对应的P1、P3脉冲，调制信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机输入端，发射机输出端经衰减器、功分器后分别与峰值功率计、前端接检波器的示波器连接；

对发射机功率程控功能进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接调试板、组合电源、衰减器、脉冲发生器、信号源、峰值功率计；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器产生A、C模式对应的P1、P3脉冲，调制信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机输入端，发射机输出端经衰减器后与峰值功率计连接。

应用所述的二次雷达发射机调试平台的方法，其特征在于：

调试发射机峰值功率的方法为：脉冲发生器产生所需的脉冲信号，对信号源产生的载波信号进行调制，输出的脉冲调制信号作为发射机的激励信号；将功率程控设置为不衰减，让发射机满功率输出；将发射机的输出信号经衰减器衰减后接峰值功率计，从峰值功率计读取功率值，判断发射机的功率输出是否正常；若没有功率输出，则排查是前级放大器的问题还是虚焊导致的开路；若功率偏小，则需排查是否末级功放管有损坏需要更换，或是通过在放大器输入/输出网络加上或割去些小搭块，改变微带线的阻抗特性，使输出功率满足要求；

调试发射机波形的方法为：脉冲发生器产生所需的脉冲信号，对信号源产生的载波信号进行调制，输出的脉冲调制信号作为发射机的输入激励信号；将功率程控设置为不衰减，让发射机满功率输出；将发射机的输出信号经衰减器衰减后接检波器、示波器，从示波器读取脉冲宽度、脉冲延迟、脉冲上升沿、脉冲下降沿的数值，判断发射机波形是否正常。发射脉冲延迟无须调整，与激励信号一致；而脉冲宽度、上升沿、下降沿需要进行调整，通过在放大器输入/输出网络加上或割去些小搭块，改变微带线的阻抗特性，使发射波形满足要求。

发射机功率和波形的指标会相互牵制，可能功率增大时波形会变差，或波形满足指标时功率会变小，所以这两个指标的调制需要相互兼顾，有时需要多次反复。因此更好的办法是对发射机峰值功率和波形同时进行调试,其方法为：脉冲发生器产生所需的脉冲信号，对信号源产生的载波信号进行调制，输出的脉冲调制信号作为发射机的激励信号；将功率程控设置为不衰减，让发射机满功率输出；将发射机的输出信号经衰减器衰减后接功分器，功分器的两路输出同时送峰值功率计和前端接检波器的示波器，在调试过程中同时观察发射功率和发射波形指标，提高调试速度和效率。

功率程控的调试方法为：按调试发射机峰值功率的方法接好电缆，将功率程控设置为不衰减，从功率计读取发射机满功率的峰值功率值并记录；改变功率程控码，使发射机输出功率值与衰减码对应，即完成调试。

本发明相对于最接近的现有技术而言，有以下有益效果：

对发射机峰值功率的调试，在调试方法中选择合理的衰减器，由于未经调试的二次雷达发射机峰值功率在1kW～2.5kW之间，而峰值功率计对被测信号有最大值不超过100mW的限制，如果被测信号超过容许的最大值，就会损害功率计，所以发射机输出信号衰减后的幅度必须小于峰值功率计容许的最大值；但信号又不能太小，应尽可能用满峰值功率计量程，才能保证测量精度，所以根据二次雷达输出功率范围和峰值功率计对输入信号的要求，选择50dB衰减器，既保护了峰值功率计的安全，也保证了测量精度，有利于发射机峰值功率的调试。

通过功分器的使用，将发射机两个重要技术指标——峰值功率和输出波形的调试结合起来，这两个技术指标均与发射机内部输入、输出电路的阻抗特性密切相关，调试中这两个指标会相互牵制，可能功率增大时波形会变差，或波形满足指标时功率会变小，所以这两个指标的调整需要相互兼顾，如果分别调试，往往需要多次反复才能达到两个指标都满足的效果，通过功分器的使用，将发射信号同时送给峰值功率计和示波器，在调试过程中就可同时观察峰值功率和发射波形两个指标，提高调试速度和工作效率。

通过调试板上的拨码开关实现功率程控功能，拨码开关的编码与功率衰减值有一一对应关系，编码的定义与发射机实际工作时的控制码相对应。调试板包含一个2位的拨码开关，拨码开关的不同状态对应不同的衰减值，2位拨码开关可分别设置为0或1，拨码开关的状态00、01、10、11分别与输出功率衰减值00dB、3dB、6dB、12dB相对应。拨码开关使用方便、外观直观、状态稳定，作为功率衰减的调试器件，操作简单、使用方便、易于实现功率衰减功能。

附图说明

图1发射机组成框图(Σ、Ω相同)。

图2 A、C模式发射波形。

图3发射机功率调试框图。其中，虚线为信号连接电缆。

图4发射机波形调试框图。其中，虚线为信号连接电缆。

图5发射机功率和波形同时调试框图。其中，虚线为信号连接电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明。

如图3、图4和图5所示，本发明提供了一种二次雷达发射机调试平台及方法，包括调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器、信号连接电缆和测试仪表——脉冲发生器、信号源、峰值功率计、示波器。

在调试信号板上用2位拨码开关实现对发射机输出功率的衰减控制，每位拨码开关可分别设置为0或1。2位拨码开关的状态与输出功率的对应关系为：00——不衰减；01——3dB衰减；10——6dB衰减；11——12dB衰减。

组合电源输出+5V，-12V、+24V，+50V共四个品种电源，通过多芯插座给发射机和调试板供电。

对发射机峰值功率进行调试的方案为：如图3所示，用信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、脉冲发生器、信号源、峰值功率计。将调试板的拨码设置在不衰减状态(拨码00)，使发射机满功率输出。仪表加电，用脉冲发生器产生A、C模式对应的P1、P3脉冲，经信号发生器产生载频为1030MHz的脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端，发射机输出端经衰减器后与峰值功率计连接。由于发射机的输出峰值功率不小于1.5kW，峰值功率计的最大输入信号不能超过100mW，所以发射机输出需通过50dB衰减，得到15mW左右的信号，既小于功率计允许的最大输入信号，信号又不是太小，尽可能利用峰值功率计的量程，提高测量精度。激励信号稳定输出后，组合电源加电，通过多芯插座给发射机和调试板供电，发射机开始工作。读取峰值功率计的读数，若功率大于1.5kW，满足指标要求，不用调整发射机；若功率小于1.5kW，排查前级或末级功放模块中是否有功放管损坏需要更换、末级功放管的3个PIN管是否都导通或通过在放大器输入/输出网络加上或割去些小搭块进行阻抗匹配，使输出功率满足指标要求。

对发射机波形进行调试的方案为：如图4所示，用信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、检波器、信号源、脉冲发生器、示波器。将调试板的拨码设置在不衰减状态(拨码00)，使发射机满功率输出。仪表加电，用脉冲发生器产生A、C模式对应的P1、P3脉冲，经信号发生器产生载频为1030MHz的脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端。发射机输出端经衰减器、检波器后与示波器连接。激励信号稳定输出后，组合电源加电，通过多芯插座给发射机和调试板供电，发射机处于满功率输出状态，读取示波器参数，若脉宽在0.8μS±0.1μS、脉冲上升沿在0.05～0.1μS之间、脉冲下降沿在0.05～0.2μS之间，波形满足指标要求，不用调整发射机；若波形不满足指标要求，通过在放大器输入/输出网络加上或割去些小搭块改变微带线传输特性，使输出波形满足指标要求。

由于发射机功率和波形的指标会相互牵制，调完波形后要再看看功率是否还满足指标要求，如不满足要反复交替调整波形和功率，最终达到发射机峰值功率和波形都满足指标要求的结果。因此更好的方法是将图3和图4结合起来，如图5所示，在衰减器后增加一个功分器，功分器的两个输出端分别送给峰值功率计和带检波器的示波器，前面的调试步骤与峰值功率调试和波形调试相同，只是在放大器输入/输出网络加上或割去小搭块时要同时观察峰值功率和波形指标，兼顾两项指标的要求，可提高调试速度，快速完成调试工作。

对发射机功率程控功能进行调试的方案为：功率程控的调试在完成峰值功率指标调试并满足指标要求的基础上进。如图3所示，用信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、信号源、脉冲发生器、峰值功率计。先将调试板的拨码设置在不衰减状态(拨码00)，使发射机满功率输出，用脉冲发生器产生A模式、C模式对应的P1、P3脉冲，经信号源产生载频为1030MHz的脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端。发射机输出端经50dB衰减器后与功率计连接。激励信号稳定输出后，组合电源加电，通过多芯插座为调试板、发射机供电，发射机处于满功率输出状态，读取功率计的读数，应不小于1.5kW，记录此满功率数值。改变调试板上的拨码开关状态，设置在3dB衰减状态(拨码01)，观测峰值功率计的读数，应比记录的满功率值衰减3dB；改变调试板上的拨码开关状态，设置在6dB衰减状态(拨码10)，观测峰值功率计的读数，应比记录的满功率值衰减6dB；改变调试板上的拨码开关状态，设置在12dB衰减状态(拨码11)，观测峰值功率计的读数，应比满功率值衰减12dB。如果功率衰减值与拨码设置不对应，则要排查是拨码开关的问题还是末级放大器输入端PIN管的问题。不同的发射机满功率值一般不同，所以衰减后的功率绝对值也不同，但与其本身的满功率值比较，其相对衰减值应满足要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种二次雷达发射机调试平台及方法，其特征在于：包括调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器、信号连接电缆和测试仪表；

所述的调试板用于产生发射机输出功率衰减所需的控制信号；

所述的组合电源提供调试板和发射机所需的直流电源；

所述的衰减器用于发射机输出信号的功率衰减，保护和匹配后端的测试仪表；

所述的功分器用于将衰减后的发射机输出信号一分为二；

所述的检波器用于对衰减后的发射机输出信号进行包络检波；

所述的信号连接电缆用于发射机、调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器和测试仪表之间的连接；

所述的测试仪表包括脉冲发生器、信号源、峰值功率计、示波器；

所述的脉冲发生器产生发射机输入激励信号的调制脉冲；

所述的信号源产生发射机输入激励信号的载波信号；

所述的峰值功率计用于测试发射机输出信号的峰值功率；

所述的示波器用于测试发射机输出信号的波形；

对发射机峰值功率进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、脉冲发生器、信号源和峰值功率计；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器和信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端，发射机输出端经衰减器后与功率计连接；

对发射机波形进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、检波器、脉冲发生器、信号源和示波器；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器和信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端，发射机输出端经衰减器、检波器后与示波器连接；

对发射机峰值功率和波形同时进行调试的连接方式为：用信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、功分器、检波器、脉冲发生器、信号源、峰值功率计和示波器；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器和信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端，发射机输出端经衰减器、功分器后分别与峰值功率计、前端接检波器的示波器连接；

对发射机功率程控功能进行调试的连接方式为：信号连接电缆连接发射机、调试板、组合电源、衰减器、脉冲发生器、信号源和峰值功率计；将发射机设置为满功率输出状态，用脉冲发生器和信号源产生脉冲调制信号，作为激励注入发射机的输入端，发射机输出端经衰减器后与峰值功率计连接。

2.根据权利要求1所述的二次雷达发射机调试平台及方法，其特征在于：所述的调试板包括一个2位的拨码开关,拨码开关用于控制输入到发射机的程控信号；2位拨码可分别设置为0或1，拨码开关的不同状态对应不同的衰减值，拨码开关的状态00、01、10、11分别对应输出功率衰减00dB、3dB、6dB、12dB。

3.应用权利要求1所述的二次雷达发射机调试平台及方法，其特征在于：所述的衰减器采用50dB的衰减器。

4.应用权利要求1所述的二次雷达发射机调试平台及方法，其特征在于：

调试发射机峰值功率的方法为：脉冲发生器产生所需的脉冲信号，对信号源产生的载波信号进行调制，输出的脉冲调制信号作为发射机的激励信号；将功率程控设置为不衰减，让发射机满功率输出；将发射机的输出信号经衰减器衰减后接峰值功率计，从峰值功率计读取功率值，判断发射机的功率输出是否正常；若没有功率输出，则排查是前级放大器的问题还是虚焊导致的开路；若功率偏小，则需排查是末级功放模块中有损坏需要更换，或是通过在放大器输入/输出网络加上或割去些小搭块，进行微带线的阻抗匹配，使输出功率满足要求；

调试发射机波形的方法为：脉冲发生器产生所需的脉冲信号，对信号源产生的载波信号进行调制，输出的脉冲调制信号作为发射机的输入激励信号；将功率程控设置为不衰减，让发射机满功率输出；将发射机的输出信号经衰减器衰减后接示波器，从示波器读取脉冲宽度、脉冲延迟、脉冲上升沿、脉冲下降沿的数值，判断发射机波形是否正常，发射脉冲延迟无须调整，与激励信号一致；而脉冲宽度、上升沿、下降沿需要进行调整，通过在放大器输入/输出网络加上或割去些小搭块，改变微带线的阻抗特性，使发射波形满足要求；

对发射机峰值功率和波形同时进行调试的方法为：脉冲发生器产生所需的脉冲信号，对信号源产生的载波信号进行调制，输出的脉冲调制信号作为发射机的激励信号；将功率程控设置为不衰减，让发射机满功率输出；将发射机的输出信号经衰减器衰减后接功分器，功分器两路输出分别送峰值功率计和带检波器的示波器，在调试过程中兼顾峰值功率和波形指标；

功率程控的调试方法为：按调试发射机峰值功率的方法接好电缆，将功率程控设置为不衰减，从功率计读取发射机满功率的峰值功率值并记录；改变功率程控码，使发射机输出功率值与衰减码对应，即完成调试。