CN111175712B - 相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于相控阵雷达技术领域，提供了一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，该系统包括：主控装置、验证装置和辅助装置；主控装置根据损伤模拟数据或修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令；验证装置根据验证控制指令生成发射模拟信号并利用辅助装置对发射模拟信号进行测量后将测量值发送给主控装置；主控装置还生成并发送辅助控制指令至辅助装置；验证装置接收辅助装置根据辅助控制指令生成的远场射频信号并将其转换为中频信号发送给主控装置；主控装置根据中频信号和测量值，获得接收方向图数据和发射方向图数据，根据接收方向图数据和发射方向图数据对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证。

Description

相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统

技术领域

本发明属于相控阵雷达技术领域，尤其涉及一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统。

背景技术

相控阵雷达是现代雷达中广泛应用的一种新体制雷达，具有扫描速率快、波束控制灵活以及多目标探测能力等突出特点。相控阵雷达天线阵面大，单元众多，可以达到成百上千，甚至几万个。但作为现代战场重要的信息感知装备，在战场环境下，相控阵雷达天线的防护能力非常弱，极易受到破片和冲击波损伤。天线一旦损伤会造成增益减小以致探测距离下降，波束指向改变从而测角出现偏差，波束变宽以致测角精度下降，副瓣电平增大以致雷达抗干扰和反侦察能力减弱。

目前，对于相控阵雷达天线的损伤程度的评估，通常采取经验估计的方法，根据经验，损坏单元数小于某一数量可继续使用，不影响性能，但是这种经验的方法只是一种定性的方法，无法给出定量的结果，准确性和可操作性较低。一般可以利用计算机数值计算的方法进行损伤程度的定量计算，通过天线单元的排布规律、排布间距、阵面规模等已知参数，建立相控阵天线的数学模型，通过快速算法完成对相控阵雷达天线性能的分析。这种数值计算的方法使相控阵损伤程度评估由定性转变到定量，但这种方法为了使问题简化，通常会忽略了天线单元间的互耦，因此数值计算方法的准确性较低。

除此之外，对于有部分天线单元损伤的相控阵雷达，对其进行快速修复时可以采用信号合成法、遗传算法、粒子群算法以及萤火虫算法等多种算法，这些算法的核心是调整相控阵雷达完好阵元的幅度和相位分布，从而实现对受损阵面的校正，使雷达的核心指标恢复到损伤前的水平，但这些方法多是停留在理论分析阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，以解决现有技术中无法确定相控阵雷达天线的损伤程度评估的准确性，以及无法确定部分天线单元受损的快速修复算法的有效性的问题。

本发明实施例提供了一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，包括：主控装置、验证装置以及辅助装置；

所述主控装置，用于获取相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，根据所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，将所述验证控制指令发送至所述验证装置，所述验证控制指令用于控制所述验证装置对所述相控阵雷达的损伤情况或修复后的情况进行模拟；所述验证装置，用于根据接收到的所述验证控制指令生成发射模拟信号，并通过所述辅助装置对所述发射模拟信号进行测量，将获得的测量值发送给所述主控装置；

所述主控装置，还用于根据所述待验证模式生成辅助控制指令，并将所述辅助控制指令发送至所述辅助装置；所述辅助装置，用于根据接收到的所述辅助控制指令生成远场射频信号，并将所述远场射频信号发送给所述验证装置；所述验证装置，用于根据接收到的所述验证控制指令将所述远场射频信号转换为中频信号，并将所述中频信号发送至所述主控装置；

所述主控装置，还用于根据接收到的所述中频信号获得接收方向图数据，所述接收方向图数据用于检测所述验证装置的接收性能；根据接收到的所述测量值获得发射方向图数据，所述发射方向图数据用于检测所述验证装置的发射性能，并根据所述接收方向图数据和所述发射方向图数据对所述相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证。

可选的，所述主控装置，包括：上位机与接口控制模块；

所述上位机，用于获取相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，并将所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据发送给所述接口控制模块；

所述接口控制模块，用于接收所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据，根据所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，并将所述验证控制指令发送至所述验证装置；

所述上位机，还用于根据所述待验证模式生成辅助控制指令，并将所述辅助控制指令发送至所述辅助装置；

所述上位机，还用于根据接收到的所述中频信号获得接收方向图数据，根据接收到的所述测量值获得发射方向图数据，并根据所述接收方向图数据和所述发射方向图数据对所述相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证。

可选的，所述中频信号为N路第一中频信号，所述上位机根据接收到的所述中频信号获得接收方向图数据，包括：

所述上位机对接收到的N路第一中频信号进行延迟和加权处理，并将延迟和加权处理后的N路第一中频信号合成为一路，获得接收模拟信号，并根据所述接收模拟信号获得接收方向图数据。

可选的，所述验证装置，包括：模拟模块、本振模块、N通道收发模块以及N单元天线阵列模块；

所述模拟模块用于根据所述验证控制指令，获得N路第二中频信号，并将所述N路第二中频信号发送给所述N通道收发模块；

所述本振模块用于根据所述验证控制指令，获得对应的N路本振子信号，并将所述N路本振子信号发送给对应的N通道收发模块；

所述N通道收发模块中的每个收发模块用于根据所述验证控制指令，将所述N路第二中频信号中的一路第二中频信号与所述N路本振子信号中的对应的一路第一本振子信号转换为所述发射模拟信号中的一路发射模拟信号，并由对应的N单元天线阵列模块将对应的发射模拟信号发送给所述辅助装置；或者，所述N通道收发模块中的每个收发模块用于根据所述验证控制指令，将所述远场射频信号中的一路远场射频信号与所述N路本振子信号中的对应的一路第二本振子信号转换为一路第三中频信号，并将模拟模块对所述第三中频信号同步采集后获得的对应的第一中频信号后发送给所述主控装置；

所述N单元天线阵列模块还用于接收所述远场射频信号，并根据接收的顺序获得N路远场射频信号，并将所述N路远场射频信号发送给所述N通道收发模块。

可选的，所述模拟模块，包括：N路直接数字式频率合成DDS相参激励源和N路同步采集单元；

所述N路DDS相参激励源，用于根据所述验证控制指令，产生N路第二中频信号；

所述N路同步采集单元，用于对所述N通道收发模块中每个收发模块转换得到的所述第三中频信号同步采集，获得对应的N路第一中频信号，并将N路第一中频信号发送至主控装置。

可选的，所述本振模块，包括：本振单元和功率分配单元；

所述本振单元，用于根据所述验证控制指令的不同切换频点，获得不同的本振信号；

所述功率分配单元，用于将每个所述本振信号转换为等幅同相的N路本振子信号。

可选的，所述N通道收发模块，包括：N路发射单元、N路接收单元、N路上变频单元和N路下变频单元；

所述N路接收单元用于接收所述N单元天线阵列模块发送的所述N路远场射频信号，并将所述N路远场射频信号经过隔离以及放大处理后发送至对应的所述N路下变频单元；

所述N路下变频单元用于将隔离以及放大处理后的N路远场射频信号与对应的N路所述第二本振子信号混频获得对应的N路第三中频信号；

所述N路上变频单元用于将所述N路第二中频信号与对应的N路所述第一本振子信号混频获得对应的N路发射射频信号；

所述N路发射单元用于将所述N路发射射频信号经过放大以及隔离处理，获得所述发射模拟信号。

可选的，所述N路接收单元中的每路接收单元，包括：第一单刀双掷开关、第一隔离器、第一低噪声放大器和第二单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关的固定端与所述N单元天线阵列模块连接，所述第一单刀双掷开关的开关端与所述第一隔离器的一端连接，所述第一隔离器的另一端与所述第一低噪声放大器的一端连接，所述第一低噪声放大器的另一端与所述第二单刀双掷开关的开关端连接，所述第二单刀双掷开关的固定端与对应的所述N路下变频单元中的一路下变频单元连接；

所述N路发射单元中的每路发射单元，包括：第一放大器和第二隔离器；

所述第一放大器的一端与所述第一单刀双掷开关的开关端连接，所述第一放大器的另一端与所述第二隔离器的一端连接，所述第二隔离器的另一端与所述第二单刀双掷开关的开关端连接，所述第二单刀双掷开关的固定端与对应的所述N路上变频单元中的一路上变频单元连接。

可选的，所述辅助装置，包括：辅助天线、第二放大器、信号源、第二低噪声放大器和频谱仪；

所述信号源，用于根据所述辅助控制指令生成发射信号，并将所述发射信号发送给所述第二放大器，由所述第二放大器将所述发射信号放大处理后获得远场射频信号，并将所述远场射频信号发送至所述辅助天线，由所述辅助天线将所述远场射频信号发送给所述验证装置；

所述辅助天线，用于将接收到的所述发射模拟信号发送给所述第二低噪声放大器，由所述第二低噪声放大器将所述发射模拟信号放大处理后发送给所述频谱仪，所述频谱仪对放大处理后的所述发射模拟信号进行测量，并将获得的测量值发送给所述主控装置。

可选的，所述相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，还包括：伺服电机；

所述伺服电机分别与所述主控装置和所述验证装置连接，用于根据所述主控装置的控制命令调节转速，并带动所述验证装置在预设角度范围内转动。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过主控装置根据损伤模拟数据或修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，并将验证控制指令发送给验证装置，可以根据验证控制指令控制验证装置对相控阵雷达的损伤情况或修复情况进行模拟，根据验证装置的模拟，通过验证装置生成发射模拟信号，并通过辅助装置对发射模拟信号进行测量，将获得的测量值发送给主控装置，主控装置根据测量值获得验证装置模拟后的发射方向图数据；还通过验证装置接收辅助装置生成的远场射频信号，并通过验证装置的处理，将辅助装置发射的远场射频信号转换为中频信号，并将中频信号发送给主控装置，主控装置根据中频信号获得验证装置模拟后的接收方向图数据；主控装置根据对应验证控制指令下的发射方向图数据和接收方向图数据可以对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证，避免了基于数值计算方法获得的相控阵雷达天线的损伤程度评估的准确性无法判断，以及部分天线单元受损时的损伤修复算法的有效性无法确定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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是本发明实施例提供的一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明实施例提供的一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统的结构示意图，其包括：主控装置10、验证装置20以及辅助装置30。

主控装置10，用于获取相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，根据损伤模拟数据或修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，将验证控制指令发送至验证装置20，验证控制指令用于控制验证装置20对相控阵雷达的损伤情况或修复后的情况进行模拟；验证装置20，用于根据接收到的验证控制指令生成发射模拟信号，并通过辅助装置30对发射模拟信号进行测量，将获得的测量值发送给主控装置10。

主控装置10，还用于根据待验证模式生成辅助控制指令，并将辅助控制指令发送至辅助装置30；辅助装置30，用于根据接收到的辅助控制指令生成远场射频信号，并将远场射频信号发送给验证装置20；验证装置20，用于根据接收到的验证控制指令将远场射频信号转换为中频信号，并将中频信号发送至主控装置10。

主控装置10，还用于根据接收到的中频信号获得接收方向图数据，接收方向图数据用于检测验证装置20的接收性能；根据接收到的测量值获得发射方向图数据，发射方向图数据用于检测验证装置20的发射性能，并根据接收方向图数据和发射方向图数据对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证。

其中，相控阵雷达一般具有多单元天线阵列，对于部分单元天线阵列彻底损伤或未彻底损伤的相控阵雷达来说，无论是采用定性或定量的方法对相控阵雷达进行损伤程度评估的准确性或基于损伤修复算法对相控阵雷达进行损伤修复的有效性均无法确定。但在已知相控阵雷达的损伤情况的前提下，可以获得特定方法下的损伤程度评估的方向图数据和特定损伤修复算法修复后的相控阵雷达的方向图数据。

本发明实施例中，在进行相控阵雷达的损伤评估的验证时，可以利用主控装置10获得相控阵雷达的损伤情况，根据相控阵雷达的损伤情况利用验证装置20对部分单元天线阵列彻底损伤或未彻底损伤的相控阵雷达进行模拟，在待验证场景为发射模式或接收模式时，获取验证装置20对应的发射方向图数据或接收方向图数据，将发射方向图数据与接收方向图数据作为损伤评估的实测方向图数据，根据损伤评估的实测方向图数据与特定方法下的损伤程度评估的方向图数据进行对比，当两者偏差小于第一预设阈值时，可以认为采用特定方法对相控阵雷达进行的损伤程度评估准确，反之，可以认为损伤程度评估不准确。

其中，相控阵雷达的算情况也就是相控阵雷达部分单元天线阵列彻底损伤或未彻底损伤的情况，例如相控阵雷达中部分单元天线阵列彻底损伤时，可以将相控阵雷达的损伤情况转换为验证装置20中对应的部分单元工作或不工作的损伤模拟数据，根据损伤模拟数据在待验证模式为发射模式或接收模式时分别生成不同的验证控制指令，控制验证装置20中的部分单元工作或不工作。

相控阵雷达的损伤情况也可以是相控阵雷达中部分单元天线阵列未彻底损伤时，可以将相控阵雷达的损伤情况转换为验证装置20中对应的部分单元发射或接收的信号的不同幅度或不同相位的损伤模拟数据，根据损伤模拟数据在待验证模式为发射模式或接收模式时分别生成不同的验证控制指令，控制验证装置20中的部分单元生成不同幅度或不同相位的发射模拟信号，或对接收的信号进行不同的处理，模拟相控阵雷达部分单元天线阵列未彻底损伤时的发射损伤场景或接收损伤场景。

根据主控装置10获取的损伤模拟数据，可以利用验证装置20模拟任意损伤模式下相控阵雷达的发射或接收情况。

同样地，在进行相控阵雷达的损伤修复的验证时，由于大部分损伤修复算法均是调整相控阵雷达中为受损的单元天线阵列的幅度和相位，以弥补损伤单元天线阵列导致的性能退化。因此可以利用主控装置10获取相控阵雷达的受损情况和待采用的损伤修复算法，并将相控阵雷达的受损情况和待采用的损伤修复算法转换为修复模拟数据，根据修复模拟数据与待验证模式生成不同的验证控制指令，利用验证装置20对相控阵雷达的损伤修复后的情况进行模拟，在待验证场景为发射模式或接收模式时，获取验证装置20对应的发射方向图数据或接收方向图数据，将发射方向图数据与接收方向图数据作为损伤修复后的实测方向图数据，根据损伤修复后的实测方向图数据与特定损伤修复算法修复后的相控阵雷达的方向图数据进行对比，当两者偏差小于第二预设阈值时，可以认为采用的损伤修复算法对相控阵雷达的损伤修复有效，反之，可以认为损伤修复无效。

其中，接收方向图数据可以为待验证模式为接收模式时，验证装置20中用于模拟相控阵雷达的N单元天线阵列模块的主瓣增益、波束宽度或副瓣电平等性能数据。

其中，发射方向图数据可以为待验证模式为发射模式时，验证装置20中用于模拟相控阵雷达的N单元天线阵列模块的主瓣增益、波束宽度或副瓣电平等性能数据。

本发明实施例的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，可以通过主控装置获取相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，并选择待验证模式，当获取到相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据中的一种时，可以设置待验证模式为发射模式，从而模拟相控阵雷达在发射时的损伤情况或修复后的情况，并生成对应的验证控制指令发送给验证装置，验证装置根据对应的验证控制指令模拟发射时相控阵雷达的损伤情况或修复后的情况，并生成对应的发射模拟信号，利用辅助装置测量后将测量值发送给主控装置，进而获得相控阵雷达损伤评估时对应的发射方向图数据或损伤修复时对应的发射方向图数据。

或者可以设置待验证模式为接收模式，从而模拟相控阵雷达在接收时的损伤情况或修复后的情况，并生成对应的验证控制指令发送给验证装置，生成辅助控制指令给辅助装置，通过验证装置和辅助装置的模拟，验证装置模拟损伤后或损伤修复后相控阵雷达对辅助装置发送的远场射频信号的接收情况，并将远场射频信号转换为中频信号，将中频信号发送给主控装置，主控装置根据中频信号获得相控阵雷达损伤评估时对应的接收方向图数据或损伤修复时对应的接收方向图数据。

本发明实施例的主控装置根据对应验证控指令下的发射方向图数据和接收方向图数据可以对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证，避免了基于数值计算方法获得的相控阵雷达天线的损伤程度评估的准确性无法判断，以及部分天线单元受损时的损伤修复算法的有效性无法确定的问题。

可选的，参见图2，作为本发明的另一实施例，主控装置10可以包括上位机11和接口控制模块12。

其中，上位机11和接口控制模块12可以通过USB接口连接。

上位机11，可以用于获取相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，并将损伤模拟数据或所述修复模拟数据发送给接口控制模块12，上位机11，还可以用于获取损伤模拟数据或修复模拟数据下对应的待验证模式并发送给接口控制模块12。

接口控制模块12，可以用于接收损伤模拟数据或修复模拟数据及对应的待验证模式，根据损伤模拟数据或修复模拟数据与对应的待验证模式生成不同的验证控制指令，并将验证控制指令发送至验证装置20。

上位机11，还可以用于根据待验证模式生成辅助控制指令，并将辅助控制指令发送至辅助装置30。

上位机11，还可以用于根据接收到的中频信号获得接收方向图数据，根据接收到的测量值获得发射方向图数据，并根据接收方向图数据和发射方向图数据对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证。

可选的，中频信号为N路第一中频信号，上位机11可以对接收到的N路第一中频信号进行FIR滤波，将获得的N路第一中频信号延迟，模拟相控阵雷达接收通道损伤后的相位变化，并对延迟后的N路第一中频信号进行数字域加权，模拟相控阵雷达接收通道损伤后的增益变化，最后将延迟和数字域加权处理后的N路第一中频信号合成一路，获得接收模拟信号，并根据接收模拟信号获得接收方向图数据。

其中，延迟量和加权系数可以任意设置，因此可以模拟不同的损伤场景，获得不同损伤场景下的接收模拟信号，进而获得不同损伤场景下的接收方向图数据。

其中，上位机11可以采用Labview软件进行开发设计，提供相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统的人机交互界面，用户可以在上位机11上设置待验证模式(发射或接收)，以及损伤评估时的损伤模拟数据或损伤修复时的修复模拟数据，上位机11将损伤模拟数据及对应的待验证模式或修复模拟数据及对应的待验证模式下发给接口控制模块12，接口控制模块12将损伤模拟数据及对应的待验证模式或修复模拟数据及对应的待验证模式转换为对应的验证控制指令，进而控制验证装置20和辅助装置30。

可选的，参见图2，验证装置20可以包括模拟模块21、本振模块22、N通道收发模块23以及N单元天线阵列模块24。

模拟模块21可以用于根据验证控制指令，获得N路第二中频信号，并将N路第二中频信号发送给N通道收发模块23。

本振模块22可以用于根据验证控制指令，获得对应的N路本振子信号，并将N路本振子信号发送给对应的N通道收发模块23；

N通道收发模块23中的每个收发模块可以用于根据验证控制指令，将N路第二中频信号中的一路第二中频信号与N路本振子信号中的对应的一路第一本振子信号转换为一路发射模拟信号，并由对应的N单元天线阵列模块24将对应的发射模拟信号发送给辅助装置30；或者，N通道收发模块23中的每个收发模块用于根据验证控制指令，将一路远场射频信号与N路本振子信号中的对应的一路第二本振子信号转换为一路第三中频信号，并将模拟模块21对所述第三中频信号同步采集后获得的对应的第一中频信号后发送给主控装置30。

N单元天线阵列模块24还可以用于接收辅助装置30发送的远场射频信号，并根据接收的顺序获得N路远场射频信号，并将N路远场射频信号发送给N通道收发模块23。

其中，模拟模块21可以根据验证控制指令，在待验证模式为发射模式时，获得N路第二中频信号，也可以根据验证控制指令，在待验证模式为接收模式时，对N路第三中频信号同步采集后获得N路第一中频信号。

其中，本振模块22可以根据验证控制指令，在待验证模式为发射模式时，获得对应的N路第一本振子信号，或者在待验证模式为接收模式时，获得对应的N路第二本振子信号。其中，第一本振子信号和第二本振子信号为不同频率下获得本振子信号。

其中，N通道收发模块23可以根据验证控制指令，在待验证模式为发射模式时，获得N路发射模拟信号并发送给N单元天线阵列模块24，或者在待验证模式为接收模式时，将N单元天线阵列模块24接收的N路远场射频信号转换为N路第三中频信号并发送给模拟模块21。

其中，N单元天线阵列模块24可以根据验证控制指令，在待验证模式为发射模式时，发送N路发射模拟信号给辅助装置30，或者在待验证模式为接收模式时，接收辅助装置30发送的远场射频信号，并根据接收的顺序获得N路远场射频信号。

可选的，参见图2，模拟模块21可以包括N路直接数字式频率合成DDS相参激励源211和N路同步采集单元212。

其中，待验证模式为发射模式时，接口控制模块12控制N路DDS相参激励源211，N路DDS相参激励源211用于根据接口控制模块12下发的验证控制指令，产生N路第二中频信号。

其中，DDS相参激励源采用直接数字频率综合技术，产生的N路第二中频信号幅度可控，相位可控，相位噪声低，使用灵活方便，可以在进行损伤评估时控制未彻底损伤的单元天线阵列的幅度和相位，模拟部分单元天线阵列未彻底损伤性能退化的场景，或者可以在进行损伤修复时，控制完好单元天线阵列的幅度和相位，模拟对损伤的相控阵雷达进行修复的场景。

其中，DDS相参激励源的输出幅度和相位可以通过主控装置10下发的验证控制指令控制，输出幅度有8位数字控制功能，幅度可控范围达48dB，步进0.5dB，相位控制范围360°，步进量根据

约为0.022°。

本发明实施例的DDS相参激励源可以灵活模拟任意损伤情况或者损伤修复后的情况，为后续验证损伤程度评估的准确性和损伤修复算法的有效性提供条件。

其中，待验证模式为接收模式时，接口控制模块12控制N路同步采集单元212，N路同步采集单元212对N通道收发模块23中每个收发模块转换得到的第三中频信号同步采集，获得对应的N路第一中频信号，并将N路第一中频信号发送至主控装置10。

其中，N路同步采集单元可以为N路独立的(Analog-Digital，AD)AD采集卡，同步采集N通道收发模块23中每个收发模块转换得到的模拟信号形式的第三中频信号，获得对应的数字信号形式的第一中频信号。AD采集卡单路采样率可达1MSPS，采样位数12位，量程有±10V、±5V和±1V可供选择，满足中频信号的采样要求，N路独立的AD采集卡同步采集，保证各路信号之间的一致性，为后续延迟、移相或幅度加权提供了基础和条件。

可选的，参见图2，本振模块22包括本振单元221和功率分配单元222。

本振单元221，可以用于根据验证控制指令的不同切换频点，获得不同的本振信号。

其中，频点为给频率间隔相同的固定频率的编号，例如频率间隔都为200kHz，起始频率为890MHz，不同的频点即对于890MHz、890.2MHz、890.4MHz……。

本发明实施例中，可以根据验证控制指令，在验证控制指令为发射模式时，切换到一个频点，在验证控制模式为接收模式时，切换到另一个频点，从而对应不同的频率，获得不同的本振信号。

功率分配单元222，可以用于将每个本振信号转换为等幅同相的N路本振子信号。

其中，功率分配单元222可以包括一个功率分配器，功率分配器也称为功分器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，具有一路输入，两路或多路输出。本发明实施例中，利用功率分配器将本振信号转换为等幅同相的N路本振子信号，对应本振单元221中频点的不同，可以在发射模式时，获得等幅同相的N路第一本振子信号，在接收模式时，获得等幅同相的N路第二本振子信号，第一本振子信号与第二本振子信号的频率不同。

可选的，参见图2，N通道收发模块23可以包括N路发射单元231、N路接收单元232、N路上变频单元233和N路下变频单元234。

其中，在待验证模式为接收模式时，N路接收单元232和N路下变频单元234连接，用于接收N单元天线阵列模块24发送的N路远场射频信号，并将N路远场射频信号经过隔离以及放大处理后发送至对应的N路下变频单元234，N路下变频单元234用于将隔离以及放大处理后的N路远场射频信号与对应的N路第二本振子信号混频获得对应的N路第三中频信号，并将N路第三中频信号发送给模拟模块21的N路同步采集单元212。

可选的，N路接收单元232中的每路接收单元包括第一单刀双掷开关2321、第一隔离器2322、第一低噪声放大器2323和第二单刀双掷开关2324。

其中，第一单刀双掷开关2321的固定端与N单元天线阵列模块24固定连接，第一单刀双掷开关2321的开关端与第一隔离器2322的一端连接，第一隔离器2322的另一端与第一低噪声放大器2323的一端连接，第一低噪声放大器2323的另一端与第二单刀双掷开关2324的开关端连接，第二单刀双掷开关2324的固定端与对应的N路下变频单元234中的一路下变频单元固定连接。

可选的，N路下变频单元234中的每一路下变频单元可以包括射频带通滤波器2341、混频器2342、第三隔离器2343、第三放大器2344、第三单刀双掷开关2345以及中频放大器2346。

其中，射频带通滤波器2341的一端与N路接收单元232中的第二单刀双掷开关2324的固定端连接，射频带通滤波器2341的另一端与混频器2342的第一端连接，用于将隔离以及放大处理后的远场射频信号经射频带通滤波器2341滤波后输入混频器2342。第三隔离器2343的一端与本振模块22中的功率分配单元222的一个输出端连接，第三隔离器2343的另一端与第三放大器2344的一端连接，第三放大器2344的另一端与混频器2342的第二端连接，用于将接收模式下本振模块22产生的N路第二本振子信号输入混频器2342。混频器2342的第三端与第三单刀双掷开关2345的固定端连接，第三单刀双掷开关2345的开关端与中频放大器2346的一端连接，中频放大器2346的另一端与模拟模块21中的N路DDS同步采集单元212连接，用于将输入混频器2342的隔离以及放大处理后的远场射频信号与第二本振子信号混频获得第三中频信号，并将经过中频放大器2346处理后的第三中频信号发送给模拟模块21的N路同步采集单元212。

其中，在待验证模式为发射模式时，N路上变频单元233和N路发射单元231连接，N路上变频单元233用于将模拟模块21生成的每一路第二中频信号与本振模块22生成的每一路第一本振子信号混频获得N路发射射频信号，N路发射单元231用于将N路发射射频信号经过放大以及隔离处理，获得N路发射模拟信号，并将N路发射模拟信号发送给N单元天线阵列模块24中对应的单元天线阵列。

可选的，N路上变频单元233中每一路上变频单元可以包括第三单刀双掷开关2345、第三隔离器2343、第三放大器2344、混频器2342以及射频带通滤波器2341。

其中，第三单刀双掷开关2345的固定端与混频器2342的第三端连接，第三单刀双掷开关2345的开关端与模拟模块21中的N路DDS相参激励源211连接，用于将模拟模块21中的N路DDS相参激励源211产生的第二中频信号输入混频器2342。第三隔离器2343的一端与本振模块22中的功率分配单元222的一个输出端连接，第三隔离器2343的另一端与第三放大器2344的一端连接，第三放大器2344的另一端与混频器2342的第二端连接，用于将发射模式下本振模块22产生的N路第一本振子信号输入混频器2342。混频器2342的第一端与射频带通滤波器2341的一端连接，用于将第二中频信号与第一本振子信号混频后经过射频带通滤波器滤波，产生发射射频信号。

可选的，N路发射单元231中的每路发射单元可以包括第一放大器2312和第二隔离器2313。

其中，第一放大器2312的一端与第一单刀双掷开关2321的开关端连接，第一放大器2312的另一端与第二隔离器2313的一端连接，第二隔离器2313的另一端与第二单刀双掷开关2324的开关端连接，第二单刀双掷开关2324的固定端与对应的N路上变频单元233中的一路上变频单元连接。

本发明实施例中，N通道收发模块23根据验证控制指令，通过第一单刀双掷开关2321、第二单刀双掷开关2324和第三单刀双掷开关2345的控制，在接收模式时经过N路接收单元232和N路下变频单元234将接收到的远场射频信号下变频为第三中频信号，并由模拟模块21的N路同步采集单元212采集获得第一中频信号。在发射模式时经过N路上变频单元233和N路发射单元231将模拟模块21生成的第二中频信号经过混频后上变频为发射模拟信号，并发送给N单元天线阵列模块24中对应的单元天线阵列。

可选的，N单元天线阵列模块24中的天线可以由宽带贴片天线组成，宽带贴片天线的体积小、重量轻且一致性好，可以在发射模式时，更好的辐射N通道收发模块23中各个支路的发射模拟信号，在接收模式时，更好的接收辅助装置30辐射的远场射频信号。

可选的，参见图2，辅助装置30包括辅助天线31、第二放大器32、信号源33、第二低噪声放大器34和频谱仪35。

其中，辅助天线31可以为喇叭天线，摆放在验证装置20的远场区，在待验证模式为发射模式时，用于接收验证装置20发送的发射模拟信号并转发给主控装置。在待验证模式为接收模式时，用于向验证装置20发送远场射频信号。其中，辅助天线31可以选择水平线极化形式，增益大于20dB的高增益喇叭天线。

其中，信号源33，可以用于根据主控装置10中的上位机11下发的辅助控制指令生成发射信号，并将发射信号发送给第二放大器32，由第二放大器32将发射信号放大处理后获得远场射频信号，并将远场射频信号发送至辅助天线31，由辅助天线31将远场射频信号发送给验证装置20。

其中，辅助天线31，可以用于将接收到的发射模拟信号发送给第二低噪声放大器34，由第二低噪声放大器34将发射模拟信号放大处理后发送给频谱仪35，频谱仪35对放大处理后的所述发射模拟信号进行测量，并将获得的测量值发送给所述主控装置10的上位机11。

其中，频谱仪和信号源为辅助设备，根据需要可以选择是德、罗德与施瓦茨或者国产品牌的设备。

可选的，参见图2，相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统还包括：伺服电机40，伺服电机40分别与主控装置10中的上位机11和验证装置20连接，用于根据主控装置10的控制命令调节转速，并带动验证装置20在预设角度范围内转动。

其中，伺服电机40可以为高精度步进电机，一般高精度步进电机与主控装置10中的上位机11之间采用串口控制，分辨率可达0.005°，转速可控，最大可达25°/s，中心承载60kg。

其中，在待验证模式为发射模式时，伺服电机40带动整个验证装置20在方位上步进转动，每转动一个角度，上位机11可以通过网线远程记录频谱仪35记录的对发射模拟信号进行测量后的测量值，直至得到方位360°范围内的所有发射模拟信号的测量值。

在待验证模式为接收模式时，伺服电机40带动整个验证装置20在方位上步进转动，每转动一个角度，上位机11可以控制N路同步采集单元212同步采集获得N路第一中频信号，直至得到方位360°范围内的所有第一中频信号。

通过伺服电机40带动验证装置20的转动，可以获得不同角度时的发射模拟信号对应的测量值，以及不同角度时接收的远场射频信号对应的中频信号，通过对不同角度数据的处理，可以获得不同损伤模式下的接收方向图数据和发射方向图数据，或者不同损伤修复算法修复后的接收方向图数据和发射方向图数据，进而对对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证。

除此之外，本发明实施例的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统还包括一些必须的三脚架及连接线缆等附件，三脚架一般用于支撑伺服电机40或者支撑辅助天线31，连接线缆在主控装置10中的上位机11与接口控制电路12、伺服电机40以及辅助装置30中的信号源33和频谱仪35之间提供必要的连接。

上述相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，通过主控装置根据损伤模拟数据或修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，并将验证控制指令发送给验证装置，根据验证控制指令控制验证装置中的N路DDS相参激励源或N路同步采集单元，可以对相控阵雷达任意的损伤情况或修复后的情况进行模拟，根据验证装置的模拟，通过验证装置生成发射模拟信号，并将发射模拟信号通过辅助装置转发给主控装置，主控装置根据发射模拟信号获得验证装置模拟后的发射方向图数据；还通过验证装置接收辅助装置生成的远场射频信号，并通过验证装置的模拟，将远场射频信号转换为第一中频信号并将第一中频信号发送给主控装置，主控装置根据第一中频信号获得验证装置模拟后的接收方向图数据；主控装置根据对应验证控指令下的发射方向图数据和接收方向图数据可以对相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证，本相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，简单且成本较低，可以高灵活度的控制相控阵雷达的损伤情况与损伤修复后的情况，有效避免了基于数值计算方法获得的相控阵雷达天线的损伤程度评估的准确性无法判断，以及部分天线单元受损时的损伤修复算法的有效性无法确定的问题。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，包括：主控装置、验证装置以及辅助装置；

所述主控装置，用于获取相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，根据所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，将所述验证控制指令发送至所述验证装置，所述待验证模式为接收模式或发射模式；所述验证装置，用于根据接收到的所述验证控制指令对所述相控阵雷达的损伤情况或修复后的情况进行模拟后生成发射模拟信号，并通过所述辅助装置对所述发射模拟信号进行测量，将获得的测量值发送给所述主控装置；

所述主控装置，还用于在所述待验证模式为所述接收模式时生成辅助控制指令，并将所述辅助控制指令发送至所述辅助装置；所述辅助装置，用于根据接收到的所述辅助控制指令生成远场射频信号，并将所述远场射频信号发送给所述验证装置；所述验证装置，用于根据接收到的所述验证控制指令对所述相控阵雷达的损伤情况或修复后的情况进行模拟后将所述远场射频信号转换为中频信号，并将所述中频信号发送至所述主控装置；

所述主控装置，还用于根据接收到的所述中频信号获得接收方向图数据，所述接收方向图数据用于检测所述验证装置的接收性能；根据接收到的所述测量值获得发射方向图数据，所述发射方向图数据用于检测所述验证装置的发射性能，并根据所述接收方向图数据和所述发射方向图数据对所述相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证；

所述主控装置，包括：上位机与接口控制模块；

所述上位机，用于设置相控阵雷达的损伤模拟数据或修复模拟数据，并将所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据发送给所述接口控制模块；

所述接口控制模块，用于接收所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据，根据所述损伤模拟数据或所述修复模拟数据与对应的待验证模式生成验证控制指令，并将所述验证控制指令发送至所述验证装置；

所述上位机，还用于在所述待验证模式为所述接收模式时生成辅助控制指令，并将所述辅助控制指令发送至所述辅助装置；

所述上位机，还用于根据接收到的所述中频信号获得接收方向图数据，根据接收到的所述测量值获得发射方向图数据，并根据所述接收方向图数据和所述发射方向图数据对所述相控阵雷达的损伤程度评估准确性或修复程度有效性进行验证；

其中，所述中频信号为N路第一中频信号。

2.如权利要求1所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述上位机根据接收到的所述中频信号获得接收方向图数据，包括：

所述上位机对接收到的N路第一中频信号进行延迟和加权处理，并将延迟和加权处理后的N路第一中频信号合成为一路，获得接收模拟信号，并根据所述接收模拟信号获得接收方向图数据。

3.如权利要求1所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述验证装置，包括：模拟模块、本振模块、N通道收发模块以及N单元天线阵列模块；

所述模拟模块用于根据所述验证控制指令，获得N路第二中频信号，并将所述N路第二中频信号发送给所述N通道收发模块；

所述本振模块用于根据所述验证控制指令，获得对应的N路本振子信号，并将所述N路本振子信号发送给对应的N通道收发模块；

所述N通道收发模块中的每个收发模块用于根据所述验证控制指令，将所述N路第二中频信号中的一路第二中频信号与所述N路本振子信号中的对应的一路第一本振子信号转换为所述发射模拟信号中的一路发射模拟信号，并由对应的N单元天线阵列模块将对应的发射模拟信号发送给所述辅助装置；或者，所述N通道收发模块中的每个收发模块用于根据所述验证控制指令，将所述远场射频信号中的一路远场射频信号与所述N路本振子信号中的对应的一路第二本振子信号转换为一路第三中频信号，并将模拟模块对所述第三中频信号同步采集后获得的对应的第一中频信号后发送给所述主控装置；

所述N单元天线阵列模块还用于接收所述远场射频信号，并根据接收的顺序获得N路远场射频信号，并将所述N路远场射频信号发送给所述N通道收发模块。

4.如权利要求3所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述模拟模块，包括：N路直接数字式频率合成DDS相参激励源和N路同步采集单元；

所述N路DDS相参激励源，用于根据所述验证控制指令，产生N路第二中频信号；

所述N路同步采集单元，用于对所述N通道收发模块中每个收发模块转换得到的所述第三中频信号同步采集，获得对应的N路第一中频信号，并将N路第一中频信号发送至主控装置。

5.如权利要求4所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述本振模块，包括：本振单元和功率分配单元；

所述本振单元，用于根据所述验证控制指令的不同切换频点，获得不同的本振信号；

所述功率分配单元，用于将每个所述本振信号转换为等幅同相的N路本振子信号。

6.如权利要求5所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述N通道收发模块，包括：N路发射单元、N路接收单元、N路上变频单元和N路下变频单元；

所述N路接收单元用于接收所述N单元天线阵列模块发送的所述N路远场射频信号，并将所述N路远场射频信号经过隔离以及放大处理后发送至对应的所述N路下变频单元；

所述N路下变频单元用于将隔离以及放大处理后的N路远场射频信号与对应的N路所述第二本振子信号混频获得对应的N路第三中频信号；

所述N路上变频单元用于将所述N路第二中频信号与对应的N路所述第一本振子信号混频获得对应的N路发射射频信号；

所述N路发射单元用于将所述N路发射射频信号经过放大以及隔离处理，获得所述发射模拟信号。

7.如权利要求6所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，

所述N路接收单元中的每路接收单元，包括：第一单刀双掷开关、第一隔离器、第一低噪声放大器和第二单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关的固定端与所述N单元天线阵列模块连接，所述第一单刀双掷开关的开关端与所述第一隔离器的一端连接，所述第一隔离器的另一端与所述第一低噪声放大器的一端连接，所述第一低噪声放大器的另一端与所述第二单刀双掷开关的开关端连接，所述第二单刀双掷开关的固定端与对应的所述N路下变频单元中的一路下变频单元连接；

所述N路发射单元中的每路发射单元，包括：第一放大器和第二隔离器；

所述第一放大器的一端与所述第一单刀双掷开关的开关端连接，所述第一放大器的另一端与所述第二隔离器的一端连接，所述第二隔离器的另一端与所述第二单刀双掷开关的开关端连接，所述第二单刀双掷开关的固定端与对应的所述N路上变频单元中的一路上变频单元连接。

8.如权利要求1所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述辅助装置，包括：辅助天线、第二放大器、信号源、第二低噪声放大器和频谱仪；

所述信号源，用于根据所述辅助控制指令生成发射信号，并将所述发射信号发送给所述第二放大器，由所述第二放大器将所述发射信号放大处理后获得远场射频信号，并将所述远场射频信号发送至所述辅助天线，由所述辅助天线将所述远场射频信号发送给所述验证装置；

所述辅助天线，用于将接收到的所述发射模拟信号发送给所述第二低噪声放大器，由所述第二低噪声放大器将所述发射模拟信号放大处理后发送给所述频谱仪，所述频谱仪对放大处理后的所述发射模拟信号进行测量，并将获得的测量值发送给所述主控装置。

9.如权利要求1所述的相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，其特征在于，所述相控阵雷达损伤评估与修复的验证系统，还包括：伺服电机；

所述伺服电机分别与所述主控装置和所述验证装置连接，用于根据所述主控装置的控制命令调节转速，并带动所述验证装置在预设角度范围内转动。

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