CN113109774A - 一种t/r组件收发状态同时进行射频老炼的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达组件的测试技术领域，公开了一种T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统。本发明的系统包括计算机、矢量网络分析仪、开关矩阵、T/R组件、专用控制器、功率计、电源、液冷设备和负载；所述计算机控制矢量网络分析仪提供对T/R组件进行拷机时的激励信号，开关矩阵提供射频老炼时收发信号的射频链路，与T/R组件间通过该射频链路连接；开关矩阵在系统拷机时对发射状态和接收状态的射频链路进行切换；专用控制器产生调制信号和开关信号，所述收发信号和调制信号按设定的时序关系来控制开关矩阵的接收射频链路、发射射频链路按T/R组件的收发态时序进行切换。采用本发明能够提高雷达T/R组件收发状态射频老炼的效率。
Description
技术领域
本发明属于数字电路测试技术领域，具体涉及一种T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统。
背景技术
随着雷达系统复杂程度的提高，其可靠性问题日益突出。通常需要对雷达T/R组件按发射状态进行拷机，即对T/R组件内发射通道的器件进行射频老炼，筛选出具有较好射频性能的T/R组件。有的雷达内的T/R组件需要对其发射状态和接收状态都进行射频老炼，这种情况下，若按常规方法先按发射状态进行射频老炼，再按接收状态进行射频老炼，则比较费时。
发明内容
本发明目的是：针对现有技术中对雷达T/R组件分别按发射状态和接收状态分别进行射频老炼所带来的不足，提供一种T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，能够提高雷达T/R组件收发状态射频老炼的效率。
具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的。
本发明提供一种T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，包括计算机、矢量网络分析仪、开关矩阵、T/R组件、专用控制器、功率计、电源、液冷设备和负载；
所述计算机控制矢量网络分析仪提供对T/R组件进行拷机时的激励信号，该激励信号通过开关矩阵进入T/R组件，使T/R组件工作；
所述开关矩阵提供射频老炼时收发信号的射频链路，与T/R组件间通过该射频链路连接；所述计算机控制开关矩阵在系统拷机时对发射状态和接收状态的射频链路进行切换；
所述专用控制器产生调制信号和开关信号，其中调制信号控制T/R组件发射状态和接收状态间的切换，收发信号控制开关矩阵将射频链路选到发射射频链路上或接收射频链路上；所述收发信号和调制信号按设定的时序关系来控制开关矩阵的接收射频链路、发射射频链路按T/R组件的收发态时序进行切换；
所述功率计监测T/R组件的输出信号；
所述电源为系统各设备提供电源信号；
所述液冷设备吸收T/R组件产生的热量；
所述负载吸收T/R组件的输出功率。
进一步的，所述收发信号和调制信号按设定的时序关系来控制开关矩阵的接收射频链路、发射射频链路按T/R组件的收发态时序进行切换是指，在T/R组件切换到发射状态之前，先将射频链路选到发射射频链路上；在T/R组件切换到接收状态之后，再将射频链路选到接收射频链路上。
进一步的，所述开关矩阵中设置有收发信号切换开关，对接收射频链路和发射射频链路进行切换，具体包括：
在T/R组件为发射状态下进行射频老炼时，收发信号切换开关的公共端连通第一端，待发射的射频信号从矢量网络分析仪输出进入开关矩阵，经过收发信号切换开关、功率放大器进入T/R组件发射输入端口；T/R组件的发射状态输出信号输出进入开关矩阵，经过定向耦合器进入功率计；
在T/R组件为接收态下进行射频老炼时，收发信号切换开关的公共端连通第二端，系统接收的射频信号从矢量网络分析仪输出进入开关矩阵，经过收发信号切换开关、定向耦合器进入T/R组件接收输入端口；T/R组件的接收输出信号输出到矢量网络分析仪。
进一步的，在所述定向耦合器的输出端口还设置有隔离器。
进一步的，所述收发信号切换开关采用电子开关实现。
进一步的，所述开关矩阵中还设置有第一老炼测试切换开关、第二老炼测试切换开关，系统进行射频老炼时，第一老炼测试切换开关、第二老炼测试切换开关连接在第一位置，系统对T/R组件进行参数指标测试时，第一老炼测试切换开关的公共端连接T/R组件的BIT端口，第一老炼测试切换开关的第二端经衰减器后连接第二老炼测试切换开关的第二端，第一老炼测试切换开关的第一端连接定向耦合器，第二老炼测试切换开关的公共端端连接功率计，第二老炼测试切换开关的第一端连接定向耦合器。。
本发明的T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统的有益效果如下：
采用硬件系统和控制软件相结合的方式，硬件系统由矢量网络分析仪、电源、功率计、液冷设备、负载、开关矩阵、计算机及专用控制器等组成。计算机软件产生控制信号分别控制各设备协同工作，通过专用控制器模拟雷达的工作状态，实现对多个T/R组件的控制，从而完成对组件参数的性能测试和老炼拷机。专用控制器产生两路控制信号：控制开关矩阵的收发信号和控制T/R组件的调制信号(用于切换T/R组件收发状态)，这两路控制信号按一定的时序关系控制T/R组件和拷机仪器，保证系统实现T/R组件收发状态同时自动拷机，可以解决通常雷达T/R组件不能同时进行收发状态拷机的难题，有利于T/R组件发射通道和接收通道中器件的同时老炼筛选，提升了拷机效率。
针对发射状态拷机时T/R组件会产生大功率信号，并且开关矩阵对收发信号的响应时长慢于T/R组件对调制信号的响应时长的问题，为保证拷机时系统的安全性，在T/R组件切换到发射状态前，先将射频链路选到发射链路上；在T/R组件切换到接收状态后，才将射频链路选到接收链路上，即控制开关矩阵处于发射态的时间包含控制T/R组件处于发射态的时间。使得系统能在完全同步的状态下稳定运行。
开关矩阵中控制收发射频链路的开关采用电子开关实现，其控制信号由专用控制器提供，可以保证TR组件收发状态同时拷机时的可行性和安全性。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统原理框图。
图2是本发明实施例1的开关矩阵原理框图。
图3是本发明实施例的控制信号时序图。
图4是本发明实施例2的系统原理框图。
图5是本发明实施例2的开关矩阵原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
雷达T/R组件按发射状态拷机，对T/R组件内发射通道的器件进行性能老炼筛选。
实施例1：
本发明的一个实施例，为一种T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，包括计算机、矢量网络分析仪、开关矩阵、T/R组件、专用控制器、功率计、电源、液冷设备和负载，如图1所示。其中，计算机通过控制软件协调系统中所有仪器设备同步有序工作，实现T/R组件的收发状态同时进行自动拷机。矢量网络分析仪用于提供对T/R组件进行拷机时的射频激励信号；开关矩阵用于提供射频老炼时收发信号的射频链路，与T/R组件间通过该射频链路连接；专用控制器用于控制T/R组件工作状态(发射状态和接收状态)的切换和开关矩阵中开关的切换；功率计用于监测T/R组件的输出信号；电源用于为该系统各设备提供电源信号；液冷设备用于吸收T/R组件产生的热量，为其提供冷却能力，防止在射频老炼过程中产生大量热量而损坏设备；负载用于吸收T/R组件的输出功率。T/R组件拷机时发射输出端接负载，要实现收发同时拷机，射频信号的传输需从T/R组件的BIT端口进出，BIT端口作为T/R组件发射输出端口和T/R组件接收输入端口。发射拷机时，射频信号从T/R组件BIT端口输出；接收拷机时，射频信号从T/R组件BIT端口进入。计算机通过控制信号控制开关矩阵新建射频链路，满足系统拷机时发射状态和接收状态的射频链路切换；计算机通过控制信号控制矢量网络分析仪产生激励信号，该激励信号通过开关矩阵进入T/R组件，使T/R组件工作；计算机通过控制信号控制矢量网络分析仪和功率计监测T/R组件BIT口产生的测试信号；T/R组件与开关矩阵互联。
计算机通过控制信号控制专用控制器模拟雷达的工作状态，实现对多个T/R组件的控制，从而完成对T/R组件参数的性能测试和老炼拷机。由于要求T/R组件收发同时进行拷机，所以本发明最重要的是保证系统的同步。为了实现系统拷机时T/R组件的收发状态与收发信号的射频链路同步，专用控制器产生两路控制信号：控制开关的收发信号和控制T/R组件的调制信号，这两路控制信号需要按一定的时序关系来控制T/R组件和开关矩阵，以保证系统能在完全同步的状态下稳定运行。
如图2所示，拷机时系统中射频链路主要由开关矩阵组成。为了能够在T/R组件拷机时实现收发态同时进行拷机，接收射频链路与发射射频链路之间按T/R组件的收发态时序进行切换，开关矩阵中设置有用于控制收/发射频链路之间切换的收发信号切换开关SA1。优选的，收发信号切换开关SA1采用电子开关实现，通过在发射态时将C端(公共端)连通NC端口，在接收态时将C端(公共端)连通NO端口，对收发射频链路进行切换，采用电子开关实现带来的好处是收发射频链路间切换时间短。由专用控制器向收发信号切换开关SA1提供开关信号(收发切换)。
如图3所示，专用控制器可产生两路控制信号。一路是收发信号，用于控制开关矩阵中的收发信号切换开关SA1将射频链路选到发射射频链路上或接收射频链路上；另一路是调制信号，用来控制T/R组件切换到接收状态或发射状态。这两路控制信号按设定的时序关系来控制T/R组件和开关矩阵，从而保证系统能在完全同步的状态下稳定运行。
发射状态下进行拷机时，T/R组件会产生大功率信号，并且开关矩阵对收发信号的响应时长慢于T/R组件对调制信号的响应时长。在T/R组件切换到发射状态之前，先将射频链路选到发射射频链路上；在T/R组件切换到接收状态之后，再将射频链路选到接收射频链路上，即收发信号切换开关SA1处于发射态的时间(T2)应包含控制T/R组件处于发射态的时间(T1)。采用这种方式既考虑了开关切换时延，又保证开关矩阵和T/R组件状态切换的一致,从而保证了射频老炼时系统的安全性。
如图2所示，发射状态下进行拷机时，专用控制器提供的调制信号控制T/R组件工作在发射状态，专用控制器提供的收发信号切换开关SA1工作在NC端口，即SA1的C端(公共端)与NC端连通。发射的射频信号从矢量网络分析仪的PORT1端口输出进入开关矩阵的矢网port1端口，经过收发信号切换开关SA1、功率放大器进入T/R组件发射输入端口。T/R组件的发射态输出信号从BIT端口输出进入开关矩阵的BIT端口，经过定向耦合器进入功率计，功率计监测T/R组件输出的发射信号。定向耦合器的耦合端口接功率计，用来监测T/R组件发射时的输出功率。优选的，在定向耦合器的输出端口接隔离器，发射拷机时T/R组件产生的大功率信号就不会直接进入矢网，保护仪器安全。
接收状态下进行拷机时，专用控制器提供的调制信号控制T/R组件工作在接收状态，专用控制器提供的收发信号切换开关SA1工作在NO端口，即SA1的C(公共端)与NO端连通。接收的射频信号从矢量网络分析仪的PORT1端口输出进入开关矩阵的矢网port1端口，经过收发信号切换开关SA1、隔离器、定向耦合器进入T/R组件BIT端口，T/R组件的接收输出信号进入矢量网络分析仪的port2端口，矢量网络分析仪监测T/R组件接收输出端口的信号。
实施例2：
本发明的另一个实施例，与实施例1的区别在于该实施例中的开关矩阵中还设置有用于在射频老炼通路与测试通路间切换的老炼测试切换开关SA2、SA3、衰减器，使得系统既可以进行射频老炼也可以在射频老炼结束后对T/R组件进行参数指标测试，如图4-5所示。
所有的射频输入信号和射频测试信号都通过开关矩阵传输。其中，SA2的C端连接BIT(作为T/R组件发射输出端口和T/R组件接收输入端口)，SA2的NO端经衰减器后连接SA3的NO端，SA2的NC端连接定向耦合器(简称定耦)，SA3的C端连接功率计，SA3的NC端连接定向耦合器。SA1、SA2、SA3的切换方式参见下表。由计算机直接发送控制信号给开关矩阵实现SA2、SA3的切换。
表1 SA1、SA2、SA3的切换方式
如图5所示，发射状态下进行拷机时，专用控制器提供的调制信号控制T/R组件工作在发射状态，专用控制器提供的收发信号切换开关SA1工作在NC端口，即SA1的C端(公共端)与NC端连通。发射的射频信号从矢量网络分析仪的PORT1端口输出进入开关矩阵的矢网port1端口，经过收发信号切换开关SA1、功率放大器进入T/R组件发射输入端口。T/R组件的发射态输出信号从BIT端口输出进入开关矩阵的BIT端口，经过老炼测试切换开关SA2、定向耦合器、老炼测试切换开关SA3进入功率计，功率计监测T/R组件输出的发射信号。定向耦合器的耦合端口接功率计，用来监测T/R组件发射时的输出功率。优选的，在定向耦合器的输出口接隔离器，发射拷机时T/R组件产生的大功率信号就不会直接进入矢网，保护仪器安全。
接收状态下进行拷机时，专用控制器提供的调制信号控制T/R组件工作在接收状态，专用控制器提供的收发信号切换开关SA1工作在NO端口，即SA1的C(公共端)与NO端连通。接收的射频信号从矢量网络分析仪的PORT1端口输出进入开关矩阵的矢网port1端口，经过收发信号切换开关SA1、隔离器、定向耦合器、老炼测试切换开关SA2进入T/R组件BIT端口，T/R组件的接收输出信号进入矢量网络分析仪的port2端口，矢量网络分析仪监测T/R组件接收输出端口的信号。
对T/R组件进行接收参数指标测试时，需将开关矩阵切换成接收测试通路。专用控制器提供的收发信号切换开关SA1长期稳定工作在NO端口，即SA1的C端(公共端)与NO端连通。系统接收的射频信号从矢量网络分析仪的port1端口输出，进入开关矩阵的矢网port1端口，经过收发信号切换开关SA1(NO端口)、隔离器、定向耦合器(简称定耦)、老炼测试切换开关开关SA2(C端与NC端联通)，进入T/R组件BIT端口；T/R组件的接收输出信号进入矢量网络分析仪的port2端口，矢量网络分析仪测试T/R组件输出的接收输出信号，进行组件的接收S参数测试。
对T/R组件进行发射参数指标测试时，需将开关矩阵切换成发射测试通路。专用控制器提供的收发信号切换开关SA1长期稳定工作在NC端口，即SA1的C端(公共端)与NC端连通。系统发射的射频信号从矢量网络分析仪的port1端口输出，进入开关矩阵的矢网port1端口，经过收发信号切换开关SA1(NC端口)、功率放大器，进入T/R组件；T/R组件的发射输出信号从BIT端口输出，进入开关矩阵的BIT端口、经过开关SA2(选通NO端口)、衰减器、开关SA3(选通NO端口)进入功率计，功率计测试T/R组件的发射输出功率。其中，衰减器用于T/R组件的大功率输出信号衰减，使得进入功率计的测试信号在安全范围内。
相比于现有技术，本发明的系统通过计算机控制各设备协同工作，通过专用控制器产生两路控制信号：控制开关矩阵的收发信号和控制T/R组件的调制信号(用于切换T/R组件收发状态)，这两路控制信号按一定的时序关系控制T/R组件和拷机仪器，保证系统实现T/R组件收发状态同时自动拷机，可以解决通常雷达T/R组件不能同时进行收发状态拷机的难题，有利于T/R组件发射通道和接收通道中器件的同时老炼筛选，提升了拷机效率。
针对发射状态拷机时T/R组件会产生大功率信号，并且开关矩阵对收发信号的响应时长慢于T/R组件对调制信号的响应时长的问题，为保证拷机时系统的安全性，在T/R组件切换到发射状态前，先将射频链路选到发射链路上；在T/R组件切换到接收状态后，才将射频链路选到接收链路上，即控制开关矩阵处于发射态的时间包含控制T/R组件处于发射态的时间。使得系统能在完全同步的状态下稳定运行。
开关矩阵中控制收发射频链路的开关采用电子开关实现，其控制信号由专用控制器提供，可以保证TR组件收发状态同时拷机时的可行性和安全性。
在一些实施例中，上述技术的某些方面可以由执行软件的处理系统的一个或多个处理器来实现。该软件包括存储或以其他方式有形实施在非暂时性计算机可读存储介质上的一个或多个可执行指令集合。软件可以包括指令和某些数据，这些指令和某些数据在由一个或多个处理器执行时操纵一个或多个处理器以执行上述技术的一个或多个方面。非暂时性计算机可读存储介质可以包括例如磁或光盘存储设备，诸如闪存、高速缓存、随机存取存储器(RAM)等的固态存储设备或其他非易失性存储器设备。存储在非临时性计算机可读存储介质上的可执行指令可以是源代码、汇编语言代码、目标代码或被一个或多个处理器解释或以其他方式执行的其他指令格式。
计算机可读存储介质可以包括在使用期间可由计算机系统访问以向计算机系统提供指令和/或数据的任何存储介质或存储介质的组合。这样的存储介质可以包括但不限于光学介质(例如，光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘)、磁介质(例如，软盘、磁带或磁性硬盘驱动器)、易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或高速缓存)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)或闪存)或基于微机电系统(MEMS)的存储介质。计算机可读存储介质可以嵌入计算系统(例如，系统RAM或ROM)中，固定地附接到计算系统(例如，磁性硬盘驱动器)，可移除地附接到计算系统(例如，光盘或通用基于串行总线(USB)的闪存)，或者经由有线或无线网络(例如，网络可访问存储(NAS))耦合到计算机系统。
请注意，并非上述一般性描述中的所有活动或要素都是必需的，特定活动或设备的一部分可能不是必需的，并且除了描述的那些之外可以执行一个或多个进一步的活动或包括的要素。更进一步，活动列出的顺序不必是执行它们的顺序。而且，已经参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域的普通技术人员认识到，在不脱离如下权利要求书中阐述的本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改被包括在本公开的范围内。
上面已经关于具体实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更明显的益处、优点、问题的解决方案以及任何特征都不应被解释为任何或其他方面的关键、必需或任何或所有权利要求的基本特征。此外，上面公开的特定实施例仅仅是说明性的，因为所公开的主题可以以受益于这里的教导的本领域技术人员显而易见的不同但等同的方式进行修改和实施。除了在下面的权利要求书中描述的以外，没有意图限制在此示出的构造或设计的细节。因此明显的是，上面公开的特定实施例可以被改变或修改，并且所有这样的变化被认为在所公开的主题的范围内。因此，本文寻求的保护如下面的权利要求中所述。
Claims (6)
1.一种T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，其特征在于，包括计算机、矢量网络分析仪、开关矩阵、T/R组件、专用控制器、功率计、电源、液冷设备和负载；
所述计算机控制矢量网络分析仪提供对T/R组件进行拷机时的激励信号，该激励信号通过开关矩阵进入T/R组件，使T/R组件工作；
所述开关矩阵提供射频老炼时收发信号的射频链路，与T/R组件间通过该射频链路连接；所述计算机控制开关矩阵在系统拷机时对发射状态和接收状态的射频链路进行切换；
所述专用控制器产生调制信号和开关信号，其中调制信号控制T/R组件发射状态和接收状态间的切换，收发信号控制开关矩阵将射频链路选到发射射频链路上或接收射频链路上；所述收发信号和调制信号按设定的时序关系来控制开关矩阵的接收射频链路、发射射频链路按T/R组件的收发态时序进行切换；
所述功率计监测T/R组件的输出信号；
所述电源为系统各设备提供电源信号；
所述液冷设备吸收T/R组件产生的热量；
所述负载吸收T/R组件的输出功率。
2.根据权利要求1所述的T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，其特征在于，所述收发信号和调制信号按设定的时序关系来控制开关矩阵的接收射频链路、发射射频链路按T/R组件的收发态时序进行切换是指，在T/R组件切换到发射状态之前，先将射频链路选到发射射频链路上；在T/R组件切换到接收状态之后，再将射频链路选到接收射频链路上。
3.根据权利要求1所述的T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，其特征在于，所述开关矩阵中设置有收发信号切换开关，对接收射频链路和发射射频链路进行切换，具体包括：
在T/R组件为发射状态下进行射频老炼时，收发信号切换开关的公共端连通第一端，待发射的射频信号从矢量网络分析仪输出进入开关矩阵，经过收发信号切换开关、功率放大器进入T/R组件发射输入端口；T/R组件的发射状态输出信号输出进入开关矩阵，经过定向耦合器进入功率计；
在T/R组件为接收态下进行射频老炼时，收发信号切换开关的公共端连通第二端，系统接收的射频信号从矢量网络分析仪输出进入开关矩阵，经过收发信号切换开关、定向耦合器进入T/R组件接收输入端口；T/R组件的接收输出信号输出到矢量网络分析仪。
4.根据权利要求3所述的T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，其特征在于，在所述定向耦合器的输出端口还设置有隔离器。
5.根据权利要求3所述的T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，其特征在于，所述收发信号切换开关采用电子开关实现。
6.根据权利要求1所述的T/R组件收发状态同时进行射频老炼的系统，其特征在于，所述开关矩阵中还设置有第一老炼测试切换开关、第二老炼测试切换开关，系统进行射频老炼时，第一老炼测试切换开关、第二老炼测试切换开关连接在第一位置，系统对T/R组件进行参数指标测试时，第一老炼测试切换开关的公共端连接T/R组件的BIT端口，第一老炼测试切换开关的第二端经衰减器后连接第二老炼测试切换开关的第二端，第一老炼测试切换开关的第一端连接定向耦合器，第二老炼测试切换开关的公共端端连接功率计，第二老炼测试切换开关的第一端连接定向耦合器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114039676A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-11 | 杭州长川科技股份有限公司 | 射频测试机和射频测试机的校准方法 |
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2021
- 2021-04-14 CN CN202110401771.1A patent/CN113109774A/zh active Pending
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