CN109521407B - 雷达发射分系统工作带宽测试方法 - Google Patents

雷达发射分系统工作带宽测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种雷达发射分系统工作带宽测试方法。该方法包括：将一激励信号源与被测雷达发射分系统连接，该被测雷达发射分系统连接一功率取样器，该功率取样器连接一负载以及一衰减器，该衰减器连接一功率测量设备；设置所述激励信号源以产生具有中心频率的激励信号，记录此时该功率测量设备检测到的功率值；增大所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足预设功率条件的功率值对应的上限频率并记录；减小所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足所述预设功率条件的功率值对应的下限频率并记录；根据所述上限频率与下限频率确定被测雷达发射分系统的工作带宽。

Description

雷达发射分系统工作带宽测试方法
技术领域
本发明涉及雷达测试技术领域，尤其涉及一种雷达发射分系统工作带宽测试方法。
背景技术
早期雷达工作频率低，工作带宽窄，但随着技术的发展，目前的雷达工作频率已经发展到几十、上百吉赫兹。采用宽带、超宽带体制的雷达，比如成像雷达，比如干扰机等，带宽达到30％以上，因此需要准确测量雷达发射分系统工作带宽，目前现有的测量方法采用早期等激励输入法，这种测量方法适用于工作带宽窄的雷达发射分系统，对于宽带雷达很难满足要求，可能导致雷达发射分系统无法正常工作，而如何对其进行工作带宽测试也成为亟需解决的问题。因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。
需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种雷达发射分系统工作带宽测试方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
根据本发明实施例提供一种雷达发射分系统工作带宽测试方法，该方法包括：
将一激励信号源与被测雷达发射分系统连接，该被测雷达发射分系统连接一功率取样器，该功率取样器连接一负载以及一衰减器，该衰减器连接一功率测量设备；
设置所述激励信号源以产生具有中心频率的激励信号，记录此时该功率测量设备检测到的功率值；
增大所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足预设功率条件的功率值对应的上限频率并记录；
减小所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足所述预设功率条件的功率值对应的下限频率并记录；
根据所述上限频率与下限频率确定被测雷达发射分系统的工作带宽。
本发明的实施例中，改变所述中心频率包括减小所述中心频率，以及增大所述中心频率。
本发明的实施例中，所述功率取样器可以是定向耦合器或者功率分配器，但不限于这两者。
本发明的实施例中，该方法还包括：
根据以下公式分别计算功率测量设备检测到的各功率值对应的平均功率Pav：
Pav＝Pn×10(C+K)/10；其中Pav为雷达发射分系统输出的平均功率，Pn为功率测量设备检测到的功率值，C表示功率取样器的耦合度，K表示衰减器的衰减系数；
根据各平均功率确定满足所述预设功率条件的平均功率对应的上限频率和下限频率；
计算确定的平均功率对应的上限频率与下限频率的差值，该差值即为被测雷达发射分系统的工作带宽。
本发明的实施例中，所述衰减系数K和/或耦合度C与所述激励信号的频率相关；该方法还包括：
在测试之前，对所述衰减器的衰减系数K和功率取样器的耦合度C进行标定。
本发明的实施例中，所述衰减器包括可调衰减器或者固定衰减器。
本发明的实施例中，该方法还包括：
在测试前对所述激励信号源、功率取样器、衰减器和功率测量设备进行校准处理。
本发明的实施例中，所述被测雷达发射分系统的测试环境至少包括下述环境参数：
温度：15℃～35℃；
相对湿度(RH)：20％～80％；
大气压力：试验场所气压。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例中，通过上述雷达发射分系统工作带宽测试方法，设置所述激励信号源以产生具有中心频率的激励信号，记录此时该功率测量设备检测到的功率值；增大所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足预设功率条件的功率值对应的上限频率并记录；减小所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足所述预设功率条件的功率值对应的下限频率并记录；根据所述上限频率与下限频率确定被测雷达发射分系统的工作带宽。这样，该实施例方案中对雷达发射分系统的工作带宽的实际定义限定更明确、实用化，也更科学化、合理化，测试结果较为客观准确。另外，该测试方法的操作更为简单方便，对测试设备、仪器的要求相对宽泛，测试的局限性降低，适用范围广泛。
附图说明
图1示出相关技术中的雷达发射分系统的测试系统示意图；
图2示出本发明实施例中雷达发射分系统工作带宽测试方法流程图；
图3示出本发明实施例中雷达发射分系统工作带宽测试系统示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
相关技术中，发射分系统是雷达的重要组成部分，它的指标对雷达威力、作用距离等至关重要。工作带宽是雷达发射分系统的一项重要指标，目前国家标准中并无对雷达发射分系统工作带宽的定义以及测试方法。业内普遍的测试方法是瞬时带宽测试方法。该方法对雷达发射分系统瞬时带宽定义为：输入功率等激励条件下，改变输入信号频率的同时，发射机不做任何调整，且发射机输出功率变化小于1dB所对应的信号频率范围。
相关技术中的测试系统示意图如图1所示，测试时，逐点变化输入信号的频率，同时保持输入功率不变，观察放大器工作是否正常，读取输出功率的数值，以中心频率的输出功率为基准，读取功率下降至1dB处时对应的频率点f0+f1和f2-f0之间的频带宽度，即Δf0＝f2-f0。
发明人发现，相关技术中对雷达发射分系统输出功率变化小于1dB的定义不科学，发射分系统的输出功率以及功率起伏是根据总站的技术指标要求确定的，并不能小于1dB。
另外，相关技术中对该工作带宽这个指标的测试没有提出明确的测试要求(例如测试环境要求、测试场地要求、电磁兼容性要求、对被测发射分系统要求、测试端口、测量设备、仪器和仪表的要求、测试系统安装要求、安全与防护要求)，测试要求对测试结果通常会产生很大的影响，因此不同的测试要求会导致不同的测试结果，产生测试结果的不确定性。现有技术对该指标的测试方法、测试步骤不够详细，给操作带来不便。同时，相关技术在测试中对测量设备规定不合理，比如高功率双向定向耦合器规定为50～60dB的耦合度，显然局限性太大，不符合实际使用要求。
本发明实施例结合现代雷达发射分系统技术，提出明确的测试要求、定义、测试说明、测试框图、测试步骤、数据处理以及测试结果的评定等。使得对于雷达发射分系统的工作带宽这个指标的测试更为合理、客观和准确，同时简化测试方法，操作更为简单方便，对测试设备的要求更加合理，测试局限性小。
具体的，本示例实施方式中首先提供了一种雷达发射分系统工作带宽测试方法。参考图2中所示，该方法可以包括：
步骤S101：将一激励信号源与被测雷达发射分系统连接，该被测雷达发射分系统连接一功率取样器，该功率取样器连接一负载以及一衰减器，该衰减器连接一功率测量设备；
步骤S102：设置所述激励信号源以产生具有中心频率的激励信号，记录此时该功率测量设备检测到的功率值；
步骤S103：增大所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足预设功率条件的功率值对应的上限频率并记录。
步骤S104：减小所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足所述预设功率条件的功率值对应的下限频率并记录。
步骤S105：根据所述上限频率与下限频率确定被测雷达发射分系统的工作带宽。
下面，将对本示例实施方式中的上述方法的各个步骤进行更详细的说明。
在步骤S101中，如图3所示，将一激励信号源101与被测雷达发射分系统200连接，该被测雷达发射分系统200连接一功率取样器102，该功率取样器102连接一负载300以及一衰减器103，该衰减器103连接一功率测量设备104。
具体的，在本发明的一实施例中，所述功率取样器102至少可以包括但不限于定向耦合器或者功率分配器等，其它任何具有功率取样功能的器件均可。该功率取样器102可以从被测雷达发射分系统200的输出信号中取样信号以用于后续测量。
本实施例中，上述测试器件连接后，可以调整使连接构成的测试系统阻抗匹配。另外，该功率取样器102的预设参数以及衰减器103的衰减系数应符合测试要求。具体的，功率取样器102如定向耦合器的耦合度C的选取可以与所述功率测量设备104的量程相关，实际数值与所述激励信号的频率相关。可以理解的是，该功率取样器102对功率测量影响的预设参数并不限于耦合度，也可以是其它参数如方向性参数等等。
进一步的，在本发明的实施例中，所述衰减器103可以包括可调衰减器或者固定衰减器。该衰减器103的衰减系数K可以与功率测量设备104的量程相关，或者与所述激励信号的频率相关，或者同时与功率测量设备104的量程以及激励信号的频率相关。
在步骤S102中，设置所述激励信号源101以产生具有中心频率的激励信号，记录此时该功率测量设备104检测到的功率值。
具体的，在测试时，通常需要根据产品规范，选择测试频率点，一般应该至少包括中心频率f0、上限频率fmax和下限频率fmin。每个频率点的激励信号输入至被测雷达发射分系统200得到对应的具有一定功率的输出信号，如射频功率信号。本实施例中，例如可以在如图2所述测试系统工作稳定后，将频率设置为中心频率f0，同时可以记录功率测量设备104显示的在中心频率f0的激励信号作用下被测雷达发射分系统200输出信号的功率值P1。
需要说明的是，测试时被测雷达发射分系统200调至产品规范规定的工作状态，功率测量设备104置于相应的量程档。
在本发明的另一实施例中，该方法还可以包括：在测试之前，对所述衰减器103的衰减系数K和功率取样器102的耦合度C进行标定，这样使得后续测试结果更加准确。
在步骤S103中，增大所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足预设功率条件的功率值对应的上限频率并记录。
具体的，增大所述激励信号的频率，也即通过逐渐增大改变频率点，得到在其它频率点的激励信号作用下被测雷达发射分系统200对应的功率值Pn，确定各功率值在满足预设功率条件下的例如最大功率值对应的激励信号的上限频率并记录。该预设功率条件是雷达产品规范要求的功率点或功率范围。
在步骤S104中，减小所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足所述预设功率条件的功率值对应的下限频率并记录。
具体的，减小所述激励信号的频率是通过逐渐减小改变频率点，得到在其它频率点的激励信号作用下被测雷达发射分系统200对应的功率值，确定各功率值在满足预设功率条件下的例如最小功率值对应的激励信号的下限频率并记录。
步骤S105：根据所述上限频率与下限频率确定被测雷达发射分系统的工作带宽。具体的，可以计算上述上限频率与下限频率的差值，该差值即为被测雷达发射分系统的工作带宽。通过本发明实施例上述测试方法得到的测试结果较为准确。
为了使测试结果更为准确，在上述实施例的基础上，本发明的另一实施例中，该方法还可以包括下述步骤：
步骤S201：根据以下公式分别计算功率测量设备检测到的各功率值对应的平均功率Pav：
Pav＝Pn×10(C+K)/10；其中Pav为雷达发射分系统输出的平均功率，Pn为功率测量设备检测到的功率值，C表示功率取样器的耦合度，K表示衰减器的衰减系数。其中Pn至少包括中心频率、上限频率、下限频率时功率测量设备检测到的功率值。
步骤S202：根据各平均功率确定满足所述预设功率条件的平均功率对应的上限频率和下限频率。
具体的，确定各平均功率在满足所述预设功率条件下的最小功率值对应的激励信号的下限频率fmin，以及最大功率值对应的激励信号的上限频率fmax。
步骤S203：计算确定的平均功率对应的上限频率与下限频率的差值，该差值即为被测雷达发射分系统的工作带宽。即被测雷达发射分系统200的工作带宽为fmax与fmin的差值。
可选的，在本发明的实施例中，该方法还可以包括：在测试前对所述激励信号源101、功率取样器102、衰减器103和功率测量设备104进行校准处理，例如在规定的频率点进行校准，从而避免测量设备、仪器和仪表的误差导致的测试结果不准确的问题。
可选的，在本发明的实施例中，所述被测雷达发射分系统200的测试环境至少包括但不限于下述环境参数：温度：15℃～35℃；相对湿度(RH)：20％～80％；大气压力：试验场所气压。
另外，本发明的实施例中还可以有其它测试要求，例如下述各个测试要求项目：
测试场地要求：被测发射分系统性能的测试，一般在专用实验室或检测方舱(车厢)内进行。测试场地不应有影响测试的外界电磁干扰。
电磁兼容性要求：如果因被测发射分系统发生的泄露与测试系统产生影响，应采取措施，满足电磁兼容性要求。
对被测发射分系统要求：被测发射分系统应装调完毕，并达到产品规范规定的工作状态。
测试端口：被测发射分系统各项性能测试应在发射分系统相应端口进行。
测试设备、仪器和仪表的要求：使用的通用测量设备、仪器和仪表应在产品规范中进行规定且必须经过计量部门的校验，并在有效使用期内。
使用的专用测量设备、仪器和仪表应进行鉴定，并在有效使用期内。
测量设备、仪器和仪表及附件组成的测试系统精度，一般不低于被测参数允许误差的三分之一。
测试系统安装要求：被测发射分系统与测试系统的连接正确、可靠，并接地良好。
安全与防护：被测发射分系统工作时应采取相应的安全防护措施，保证人员、测试系统、以及被测发射分系统的安全。
a)具有高压的被测发射分系统工作时应采取高压防护以及辐射防护措施；
b)按照GJB5313A-2017第4章的规定：采取有效的电磁辐射防护措施；
c)被测雷达发射分系统工作时应有良好的接地保护。
实施例一
a)按照图3所示连接测试系统，调整测试系统使其阻抗匹配，采用取样测试法测试，功率取样器如定向耦合器的耦合度C和衰减器的衰减系数K应符合测试要求；
b)依据产品规范，选取测试频率点，一般应包括工作带宽内中心频率f0、上限频率fmax和下限频率fmin；
c)采用取样测试法测试时，在规定频率点对功率取样器的耦合度C和衰减器的衰减系数K进行标定；
d)将功率测量设备置于相应的量程档；
e)在规定频率点校准各测量设备、仪器和仪表；
f)将被测雷达发射分系统调至产品规范规定的工作状态；
g)测试系统工作稳定后，将频率设置为中心频率点f0；
h)分别记录功率测量设备读数Pn，并进行数据处理得到Pav；
i)逐渐减小频率，将测试系统设置为其它频率点，重复步骤h)，得到满足功率要求的下限频率fmin；
j)逐渐增大频率，将测试系统设置为其它频率点，重复步骤h)，得到满足功率要求的上限频率fmax。
其中上述数据处理为：功率测量设备读数Pn为被测雷达发射分系统输出功率衰减后的值，按照下述公式1)计算输出平均功率Pav，将数据及计算结果填入记录表，该记录表如表1所示。
公式1)：Pav＝Pn×10(C+K)/10；
Pav——平均功率，W；
Pn——功率测量设备读数，W；
C——功率取样器的耦合度(取正值)，dB；
K——衰减器的衰减系数(取正值)，dB。
最后可将fmax与fmin的差值确定为雷达发射分系统的工作带宽。
表1
Figure GDA0002649154410000091
实施例二：与上述实施例一类似，区别仅在于：采用包络法替代取样测试法，通过对高频包络在同一频率下不同功率幅度的定标，再通过比对方法进行测量得到被测雷达发射分系统的输出功率值。
本发明的实施例中，被测雷达发射分系统的工作带宽定义为满足产品规范规定的输出功率的射频信号频率范围，本发明实施例明确了雷达发射分系统工作带宽的定义，更适合现代雷达发射分系统的要求，本实施例中雷达发射分系统采用激励功率均衡技术，通过对不同频率的激励功率进行自动调节，使雷达发射分系统输出功率达到指标要求，因此本实施例方案定义的工作带宽更明确、实用化，也更科学化、合理化，使得测试结果较为客观准确。另外，对于测试环境等测试要求进行了明确规定，使得测试具有统一的规范标准，消除了由此导致的测试不确定性和争议。
本发明实施例还提供一种雷达发射分系统工作带宽测试系统，该测试系统包括激励信号源、功率取样器、衰减器和功率测量设备；其中，所述激励信号源与被测雷达发射分系统连接，该被测雷达发射分系统连接所述功率取样器，该功率取样器连接一负载以及所述衰减器，该衰减器连接所述功率测量设备。
本发明的实施例中，所述功率取样器至少可以包括但不限于定向耦合器或者功率分配器等。所述衰减器可以包括可调衰减器或者固定衰减器。可选的，本发明的实施例中，所述衰减器的衰减系数K和/或耦合器的耦合度C与所述激励信号的频率相关。
在本发明的一实施例中，所述被测雷达发射分系统的测试环境至少可以包括但不限于下述环境参数，例如，温度：15℃～35℃；相对湿度(RH)：20％～80％；大气压力：试验场所气压。
该雷达发射分系统工作带宽测试系统可以用于对所述被测雷达发射分系统进行工作带宽测试，具体测试过程可参考前述方法实施例的详细描述，此处不再赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (7)

1.一种雷达发射分系统工作带宽测试方法，其特征在于，该方法包括：
将一激励信号源与被测雷达发射分系统连接，该被测雷达发射分系统连接一功率取样器，该功率取样器连接一负载以及一衰减器，该衰减器连接一功率测量设备；
设置所述激励信号源以产生具有中心频率的激励信号，记录此时该功率测量设备检测到的功率值；
增大所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足预设功率条件的功率值对应的上限频率并记录；
减小所述激励信号的频率，观察功率测量设备检测到的功率值，直至得到满足所述预设功率条件的功率值对应的下限频率并记录；
根据所述上限频率与下限频率确定被测雷达发射分系统的工作带宽。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述功率取样器是定向耦合器或者功率分配器。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，该方法还包括：
根据以下公式分别计算功率测量设备检测到的各功率值对应的平均功率Pav：
Pav＝Pn×10(C+K)/10；其中Pav为雷达发射分系统输出的平均功率，Pn为功率测量设备检测到的功率值，C表示功率取样器的耦合度，K表示衰减器的衰减系数；
根据各平均功率确定满足所述预设功率条件的平均功率对应的上限频率和下限频率；
计算确定的平均功率对应的上限频率与下限频率的差值，该差值即为被测雷达发射分系统的工作带宽。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述衰减系数K和/或耦合度C与所述激励信号的频率相关；该方法还包括：
在测试之前，对所述衰减器的衰减系数K和功率取样器的耦合度C进行标定。
5.根据权利要求1～4之一所述方法，其特征在于，所述衰减器包括可调衰减器或者固定衰减器。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，该方法还包括：
在测试前对所述激励信号源、功率取样器、衰减器和功率测量设备进行校准处理。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述被测雷达发射分系统的测试环境至少包括下述环境参数：
温度：15℃～35℃；
相对湿度(RH)：20％～80％；
大气压力：试验场所气压。
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