CN114141098A - 雷达性能参数测试训练与考核系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达性能参数测试训练与考核系统：发射性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达发射机；接收性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型超外差式雷达接收机，由高频放大模块、混频滤波模块、滤波放大与功率分配模块、对数中放与检波模块、线性中放与检波模块和第二下位机组成；天馈性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达天馈分系统，由程控移相器、环行器、双定向耦合器、程控阻抗调整开关、程控衰减器和射频主馈线和第三下位机组成；控制计算机用于运行测试训练与考核管理软件系统；集线器用于三个硬件平台与控制计算机的网络连接，以及实现控制计算机与对硬件平台的控制。

Description

雷达性能参数测试训练与考核系统

技术领域

本发明属于雷达性能参数测量及模拟训练仿真技术领域，更具体地，涉及一种雷达性能参数测试训练与考核系统。

背景技术

在当下的信息时代，及时准确的气象预报可以更好地应对极端天气，做好提前防范，精准高效的航空交通管制让航空旅行更加安全便捷。支撑现代气象预报、航空交通管制等信息服务技术的是运行在全球各地的气象台、空管站中庞大的雷达设备。雷达设备已成现代社会获取信息的重要探测手段，正在为现代社会提供着不可或缺的信息服务，在日常生活中发挥着越来越重要的作用。

由于雷达设备的各项技术指标会随着使用时间而发生变化，而技术指标下降会直接影响到雷达的整体探测性能，甚至导致雷达设备故障。因此，必须定期测量雷达设备的主要性能参数，以便及时了解雷达主要技术指标，掌握雷达设备的技术状态。

在雷达设备日常保障工作中，为及时掌握雷达设备的技术状态，要求技术保障人员熟练掌握雷达设备天馈分系统驻波比、传输损耗、发射机输出功率、发射机改善因子限制、接收机噪声系数、接收机增益等性能参数的测试方法，能够熟练使用雷达配属仪表开展相应的测试工作。然而，由于平常缺少性能参数测试的配套训练平台，大多数人员缺乏针对性训练，导致测量方法掌握不牢、测试技能不强，难以熟练使用雷达配属仪表解决实际测试问题。与此同时，缺乏针对性地性能参数测试训练也会给雷达实际测试工作带来严重安全隐患。

为解决上述问题，本发明提出的雷达性能参数测试训练与考核系统，可大大降低雷达装备损耗、保证训练安全、提高训练效益，提升测试能力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种雷达性能参数测试训练与考核系统，可降低雷达设备损耗、保证训练安全、提高训练效益，提升技术保障人员的测试能力。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种雷达性能参数测试训练与考核系统，包括发射性能参数测试训练硬件平台、接收性能参数测试训练硬件平台、天馈性能参数测试训练硬件平台、集线器和控制计算机，其中：

发射性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达发射机，由DDS信号产生模块、混频滤波模块、激励放大与功率分配模块、功率放大与功率合成模块和第一下位机组成；

接收性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型超外差式雷达接收机，由高频放大模块、混频滤波模块、滤波放大与功率分配模块、对数中放与检波模块、线性中放与检波模块和第二下位机组成；

天馈性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达天馈分系统，由程控移相器、环行器、双定向耦合器、程控阻抗调整开关、程控衰减器和射频主馈线和第三下位机组成；

控制计算机用于运行测试训练与考核管理软件系统，完成系统参数设置、硬件平台控制、考核结果记录与评判功能；

集线器用于三个硬件平台与控制计算机的网络连接，以及实现控制计算机与对硬件平台的控制。

本发明的一个实施例中，所述发射性能参数测试训练硬件平台的结构为：

采用直接数字频率合成技术直接产生中频激励信号；然后利用混频滤波模块对中频激励信号进行二次混频及两级滤波，得到预激励信号；然后利用激励放大与功率分配模块将预激励信号进行放大后分为多路；再送给功率放大与功率合成模块对信号进行放大，经功率合成后得到发射机输出信号；最后，利用信号耦合方法提取发射信号通路上的中频、本振、上变频、预激励、发射机输出信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展发射性能参数测试训练。

本发明的一个实施例中，所述发射性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤包括：

(1)依据典型固态雷达发射机基本组成，构建发射信号产生通路：围绕“DDS信号产生→两次上变频→滤波放大→预激励放大→功率分配→多路功率放大→功率合成→发射功率输出”发射信号流程进行平台硬件设计；

(2)依据典型固态发射机测试要求，确定发射性能参数测试项目：依据典型雷达发射机性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定发射性能参数测试项目，包括发射机输出端测试参数、本振模块测试参数、发射信号支路测试参数；其中，发射机输出端口测试参数是指通过发射机输出端口进行测试的参数项目，具体包括雷达发射功率、工作频率、发射脉冲重复频率、发射脉冲包络参数、发射脉冲频谱、发射机对改善因子的限制；本振模块测试参数是指通过一、二本振输出端口进行测试的参数项目，具体包括一、二本振信号的频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度；发射信号支路测试参数是指在发射支路各端口上进行测试的参数项目，具体包括DDS输出信号、预激励输出功率、功放模块输入功率、功放模块输出功率。

(3)采用信号耦合技术，将发射信号产生通道的测试信号引接到平台面板：依据上述确定的发射性能参数测试项目，在发射信号产生通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上；发射性能参数测试训练硬件平台测量端口，可完成发射机输出功率、工作频率、射频脉冲频谱、射频脉冲波形参数、发射机对改善因子限制的测试，还可完成本振信号工作频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度，以及发射支路信号功率的测试。

本发明的一个实施例中，所述接收性能参数测试训练硬件平台的结构为：

通过外置测量仪器射频信号源或天馈性能参数测试训练硬件平台的回波输出端口模拟产生射频回波信号；然后利用高频放大模块对射频回波信号进行放大后，通过混频滤波模块对其进行两次下变频处理、滤波放大，从而得到中频回波信号；然后通过功率分配模块将中频信号分为两路，一路经对数中放与检波模块进行对数放大、视频检波后得到对数视频回波信号；另一路经线性中放与检波模块进行线性放大、视频检波后得到正常视频回波信号；最后利用信号耦合方法提取接收信号通路上的射频回波信号、中频回波信号、对数视频信号、正常视频信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展接收性能参数测试训练。

本发明的一个实施例中，所述接收性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤包括：

(1)依据典型超外差式雷达接收机组成结构，构建接收信号通路：围绕“高频放大→RFSTC→滤波放大→一混频→滤波放大→二混频→滤波放大→功率分配→中频放大→IFSTC→视频检波与放大”接收信号流程进行平台硬件设计；

(2)依据典型雷达接收机测试要求，确定接收性能参数测试项目：依据典型雷达接收机性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定接收性能参数测试项目，具体包括接收机灵敏度、噪声系数、中心频率、带宽、增益、动态范围，以及接收机STC控制深度；

(3)采用信号耦合技术，将接收信号产生通道的测试信号引接到平台面板：依据上述确定的接收性能参数测试项目，在接收信号产生通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上，接收性能参数测试训练硬件平台测量端口，可完成接收机灵敏度、噪声系数、中心频率、带宽、增益、动态范围，以及接收机STC控制深度的测试。

本发明的一个实施例中，所述天馈性能参数测试训练硬件平台的结构为：

利用环行器、双定向耦合器、射频主馈线构建天馈射频传输网络；然后利用程控移相器实现天馈射频传输网络相位的调整，利用程控衰减器实现天馈射频传输网络损耗的调整，从而得到天馈传输参数测试训练所需要的相位变化环境和损耗变化环境；然后利用程控阻抗调整开关实现射频传输网络的阻抗选择，从而得到天馈反射参数测试训练所需要的阻抗变化环境；最后利用信号耦合方法提取天馈射频传输网络上的回波输出信号、正向耦合信号、反向耦合信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展天馈性能参数测试训练。

本发明的一个实施例中，所述天馈性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤包括：

(1)依据典型雷达天馈分系统组成结构，构建射频信号传输通道：依据典型雷达天馈分系统组成结构，围绕“发射信号→信号相位控制→射频信号耦合→信号传输”射频信号流程进行平台硬件设计；

(2)依据典型雷达天馈分系统测试要求，确定接收性能参数测试项目：依据典型雷达天馈分系统性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定天馈性能参数测试项目，具体包括天馈入/反射功率、驻波比、传输损耗；

(3)采用信号耦合技术，将天馈信号产生通道的测试信号引接到平台面板：依据上述确定的天馈性能参数测试项目，在射频信号传输通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上。

本发明的一个实施例中，所述测试训练与考核管理软件系统的结构为：

针对控制计算机、下位机和各测量训练平台硬件控制器，采用三层结构形式构建系统软件框架；软件系统具体由管理层、解析层、控制层三层构成，分别对应参数测量管理、数据解析、平台控制三个子系统；其中，

管理层对应运行于控制计算机的参数测量管理子系统，包括训练设置功能模块、考核管理功能模块，以及数据库和信息服务接口，用来实现参数测量的训练设置和考核管理；

解析层对应运用于下位机的数据解析子系统，用来实现对测量训练平台可调参数和考核方案数据信息的解析，解析后的数据将以控制信息的形式发送至硬件控制器；

控制层对应运用于各硬件控制器的平台控制子系统，用于接收下位机发出的控制信息，实现对平台硬件电路的控制；

通过上述三层软件架构，软件系统实现了对三个测量训练硬件平台相关参数的灵活设置、考核方案的在线编辑，以及考核结果的自动评判。

本发明的一个实施例中，参数测量管理子系统包括训练设置、考核管理、数据库和信息服务接口组成，其中：

①训练设置功能模块：实现对发射、接收和天馈的参数设置，其中，发射平台的参数设置包括信号形式、波形参数、发射频率、输出功率；

②考核管理功能模块：实现考核方案的编辑与发布、测量报告的生成，以及测量结果的评判；其中，考核方案编辑与发布子模块的功能如下：一是考核方案管理，该功能面向考官，用于对考核参数、设置值、测量精度、考核时间进行设置，并以文件的形式生产考核方案同时将设置结果作为考核评判标准；二是测试报告生成，该功能面向考核对象，系统根据考官编制的考核方案生成测试报告样表，考核对象在完成相应的参数测量项目后，在系统给出的测试报告样表中填写相应的测试结果；三是测试结果评判，系统根据考核方案编制时生成的考核评判标准对考核对象上报的测试报告进行自动评判，给出考核成绩和评判结论；在评判结论中分别指出测试结果错误和正确的测量项目，以便于开展针对性测量训练；

③数据库和信息服务接口：数据库用于存储训练设置参数和考核方案；信息服务接口模块允许其他软件系统按照预设的规范访问系统中的数据，信息服务接口根据请求，将数据以XML规范格式返回给请求方。

本发明的一个实施例中，所述解析层需要进行解析的测量训练平台可调参数信息包括发射信号形式、波形参数、工作频率、信号幅度、接收带宽、通道增益、近程控制、驻波比、传输插入损耗、传输相移；

所述控制层用于接收下位机发出的控制信息，实现对发射、接收、天馈平台的相关硬件电路的控制；其中，对发射平台而言，实现信号形式、波形参数、工作频率、信号幅度控制；对接收平台而言，实现接收带宽、通道增益、近程控制和工作频率控制；对天馈平台而言，实现驻波比、传输损耗、传输相移。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)依据典型雷达功能组成和系统主要信号流程进行设计，性能参数测试内容广、项目全。该系统真实模拟典型全固态雷达功能组成，完整体现雷达发射、接收、射频传输等主要信号流程，在主要环节上预留测量端口，用于开展发射机工作频率、输出功率、脉冲信号波形、发射信号频谱、接收机灵敏度、噪声系数、带宽、增益、动态范围、天馈线驻波比、馈线损耗、传输相移等参数的测量训练，内容广、项目全；

(2)采用基于雷达系统原理的测量端口设计形式，使参数测量的基本原理更好理解、方法步骤更易掌握。本发明是依据典型雷达的系统原理进行设计的半实物训练平台，采用基于雷达系统原理的测试端口设计，将雷达发射、接收和射频传输等主要信号流程及其原理图，分别印制在发射性能参数测试训练硬件平台、接收性能参数测试训练硬件平台和天馈性能参数测试训练硬件平台的面板上。同时，直观明了地将信号标注在预留测量端口上，有利于参训人员搞清参数项目的物理含义，弄懂参数测量的基本原理，掌握测量方法，快速生成测试技能；

(3)采用半实物模拟开展性能参数测试训练，有效拓展训练空间，使训练更安全、更高效。本发明是根据全固态体制雷达设计的半实物训练平台，通过该系统开展性能参数测试训练，一方面可有效拓展测试训练空间，破解实装测量训练中人多机少、雷达方舱空间狭小的现实困难，提供训练效益；另一方面，可减小实装测量时反复插拔雷达接口造成的部件磨损，而且还能够有效降低对雷达发射机进行高功率测量时所带来的安全风险，保证训练安全；

(4)此外，该系统硬件采用模块化设计，软件采用管理层、解析层、控制层三层结构，大大降低了工程实现的复杂程度、提高了系统可靠性和性价比，具有显著的经济效益和良好推广应用价值。具体体现在，一方面可大大降低传统测试训练对雷达设备造成的磨损，保证性能参数测试训练安全；另一方面通过批量生产可有效解决雷达设备长期担负值班任务与开展测试训练之间的矛盾，提高训练效益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种雷达性能参数测试训练与考核系统结构组成；

图2为本发明实施例提供的一种雷达性能参数测试训练与考核系统功能组成；

图3为本发明实施例提供的发射性能参数测试训练硬件平台实现方法流程图；

图4为本发明实施例提供的接收性能参数测试训练硬件平台实现方法流程图；

图5为本发明实施例提供的天馈性能参数测试训练硬件平台实现方法流程图；

图6为本发明实施例提供的发射性能参数测试训练平台原理框图；

图7为本发明实施例提供的发射性能参数测试训练平台测量端口示意图；

图8为本发明实施例提供的接收性能参数测试训练平台原理框图；

图9为本发明实施例提供的接收性能参数测试训练平台测量端口示意图；

图10为本发明实施例提供的天馈性能参数测试训练平台原理框图；

图11为本发明实施例提供的天馈性能参数测试训练平台测量端口示意图；

图12测试训练与考核管理软件系统总体结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提出一种雷达性能参数测试训练与考核系统(以下简称测试训练与考核系统)，通过该测量系统可开展雷达天馈、发射、接收等分系统主要性能参数的测试训练与考核，有效解决基层部队缺少雷达性能参数测试训练平台的问题，保证训练安全、提高训练效益。

该测试训练与考核系统结构组成如图1所示，其包括硬件系统和软件系统两个部分。图中，所述硬件系统用于提供雷达性能参数测试训练与考核所需要的测试端口和相应的测试信号，主要包括发射性能参数测试训练硬件平台、接收性能参数测试训练硬件平台、天馈性能参数测试训练硬件平台。所述软件系统为测试训练与考核管理软件，用于进行系统参数设置、硬件平台控制、考核结果记录等。图中，频率分析仪、微波功率计、射频信号源、示波器和网络分析仪为开展测试训练与考核所使用到的测量仪器。

该测试训练与考核系统功能组成如图2所示，其包括发射性能参数测试训练硬件平台、接收性能参数测试训练硬件平台、天馈性能参数测试训练硬件平台、集线器和控制计算机。其中，发射性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达发射机，由DDS信号产生模块、混频滤波模块、激励放大与功率分配模块、功率放大与功率合成模块和第一下位机等部件组成。接收性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型超外差式雷达接收机，由高频放大模块、混频滤波模块、滤波放大与功率分配模块、对数中放与检波模块、线性中放与检波模块和下位机2等部件组成。天馈性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达天馈分系统，由程控移相器、环行器、双定向耦合器、程控阻抗调整开关、程控衰减器和射频主馈线等部件组成。控制计算机用于运行测试训练与考核管理软件，主要完成系统参数设置、硬件平台控制、考核结果记录与评判等功能。集线器用于三个硬件平台与控制计算机的网络连接，以及实现控制计算机与对硬件平台的控制。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

(1)依据典型全固态雷达技术体制，构建发射性能参数测试训练硬件平台，模拟发射信号流程。并根据测试训练实际需求，确定发射性能参数测试项目，将雷达激励信号产生通道上的所要求的测试信号引接到平台面板。

(2)依据典型超外差式雷达接收机组成结构，构建接收性能参数测试训练硬件平台，模拟接收信号流程。并根据测试训练实际需求，确定接收性能参数测试项目，在平台面板上预设开展接收性能参数测试所要求的端口。

(3)依据典型雷达天馈分系统组成结构，构建天馈性能参数测试训练硬件平台，模拟射频信号传输流程。并根据测试训练实际需求，确定天馈性能参数测试项目，在平台面板上预设开展天馈性能参数测试所要求的端口。

(4)依据测试训练与考核要求，采用管理层、解析层、控制层三层软件架构，构建测试训练与考核管理软件，实现三个硬件平台相关参数的灵活设置、考核方案的在线编辑，以及考核结果的自动评判。

其特征在于还包括以下技术措施步骤：

本发明的目的还可以通过以下技术措施达到：

(1)构建发射性能参数测试训练硬件平台的技术措施步骤：发射性能参数测试训练硬件平台实现方法流程如图3所示。首先，采用直接数字频率合成(DDS)技术直接产生中频激励信号。然后，利用混频滤波模块对中频激励信号进行二次混频及两级滤波，得到预激励信号。然后，利用激励放大与功率分配模块将预激励信号进行放大后分为多路，再送给功率放大与功率合成模块对信号进行放大，经功率合成后得到发射机输出信号。最后，利用信号耦合方法提取发射信号通路上的中频、本振、上变频、预激励、发射机输出等测试点信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展发射性能参数测试训练。

(2)构建接收性能参数测试训练硬件平台的技术措施步骤：

接收性能参数测试训练硬件平台实现方法流程如图4所示。首先，通过外置测量仪器射频信号源(或天馈性能参数测试训练硬件平台的回波输出端口)模拟产生射频回波信号。然后，利用高频放大模块对射频回波信号进行放大后，通过混频滤波模块对其进行两次下变频处理、滤波放大，从而得到中频回波信号。然后，通过功率分配模块将中频信号分为两路，一路经对数中放与检波模块进行对数放大、视频检波后得到对数视频回波信号；另一路经线性中放与检波模块进行线性放大、视频检波后得到正常视频回波信号。最后，利用信号耦合方法提取接收信号通路上的射频回波信号、中频回波信号、对数视频信号、正常视频信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展接收性能参数测试训练。

(3)构建天馈性能参数测试训练硬件平台的技术措施步骤：天馈性能参数测试训练硬件平台实现方法流程如图5所示。首先，利用环行器、双定向耦合器、射频主馈线等部件构建天馈射频传输网络。然后，利用程控移相器实现天馈射频传输网络相位的调整，利用程控衰减器实现天馈射频传输网络损耗的调整，从而得到天馈传输参数测试训练所需要的相位变化环境和损耗变化环境。然后，利用程控阻抗调整开关实现射频传输网络的阻抗选择，从而得到天馈反射参数测试训练所需要的阻抗变化环境。最后，利用信号耦合方法提取天馈射频传输网络上的回波输出信号、正向耦合信号、反向耦合信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展天馈性能参数测试训练。

(4)构建测试训练与考核管理软件系统(以下简称软件系统)的技术措施步骤：针对控制计算机、下位机和各测量训练平台硬件控制器，采用三层结构形式构建系统软件框架。软件系统具体由管理层、解析层、控制层三层构成，分别对应参数测量管理、数据解析、平台控制等三个子系统。其中，管理层对应运行于控制计算机的参数测量管理子系统，主要包括训练设置功能模块、考核管理功能模块，以及数据库和信息服务接口，用来实现参数测量的训练设置和考核管理。解析层对应运用于下位机的数据解析子系统，用来实现对测量训练平台可调参数和考核方案数据信息的解析，解析后的数据将以控制信息的形式发送至硬件控制器。控制层对应运用于各硬件控制器的平台控制子系统，用于接收下位机发出的控制信息，实现对平台硬件电路的控制。通过上述三层软件架构，软件系统实现了对三个测量训练硬件平台相关参数的灵活设置、考核方案的在线编辑，以及考核结果的自动评判。

进一步地，本发明提供的一种雷达性能参数测试训练与考核系统，其硬件平台主要包括发射性能参数测试训练硬件平台、接收性能参数测试训练硬件平台、天馈性能参数测试训练硬件平台。

1)发射性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤如下：

(1)依据典型固态雷达发射机基本组成，构建发射信号产生通路。

围绕发射信号流程“DDS信号产生→两次上变频→滤波放大→预激励放大→功率分配→多路功率放大→功率合成→发射功率输出”进行平台硬件设计，其原理框图如图6所示。图中，各功能模块的主要功用如下：

①“DDS信号产生”：用于产生周期可调、脉宽可变的中频激励信号。

②“上变频1”、“上变频2”：用于实现中频激励信号的两次上变频，得到预激励信号。

③“本振1”、“本振2”：为两次上变频提供本振信号。

④“滤波放大”：用于对混频输出信号进行滤波、放大。

⑤“预激励放大”：用于对混频后的激励信号进行初次放大，以满足后续“多路功率放大”对输入端信号的功率要求。

⑥“功率分配”：用于将单路预激励信号等功率分配为多路。

⑦“多路功率放大”：用于实现激励信号的高增益放大。

⑧“功率合成”：用于实现多路功率放大输出信号的功率合成。

⑨“发射功率输出”：用于发射功率输出，以及入射信号功率和反射信号功率的测量。

(2)依据典型固态发射机测试要求，确定发射性能参数测试项目。

依据典型雷达发射机性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定发射性能参数测试项目，具体分为三类，分别是发射机输出端测试参数、本振模块测试参数、发射信号支路测试参数。其中，发射机输出端口测试参数是指通过发射机输出端口进行测试的参数项目，具体包括雷达发射功率、工作频率、发射脉冲重复频率、发射脉冲包络参数、发射脉冲频谱(信号带宽、信噪比等)、发射机对改善因子的限制等。本振模块测试参数是指通过一、二本振输出端口进行测试的参数项目，具体包括一、二本振信号的频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度。发射信号支路测试参数是指在发射支路(从DDS信号产生到混频滤波，再到预激励放大、功率分配、功率放大、多路合成整个信号支路)各端口上进行测试的参数项目，具体包括DDS输出信号、预激励输出功率、功放模块输入功率、功放模块输出功率等。

(3)采用信号耦合技术，将发射信号产生通道的测试信号引接到平台面板。

依据上述确定的发射性能参数测试项目，在发射信号产生通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上。发射性能参数测试训练硬件平台测量端口示意图如图7所示。图中，虚线框外的端口为用于开展测试而预留的信号端口。通过这些端口，可完成发射机输出功率、工作频率、射频脉冲频谱、射频脉冲波形参数、发射机对改善因子限制等发射机主要性能参数的测试，还可完成本振信号工作频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度，以及发射支路信号功率等参数的测试。测量端口具体说明如下：

①“同步触发”：同步触发信号测量端口。在测量“发射脉冲包络”或“合成输出端功率”时，可作为示波器或功率计外触发信号。

②“DDS”出：DDS中频激励信号测量端口。

③“本振1”、“本振2”：本振信号测量端口。通过这两个端口可完成本振信号频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度等参数的测量。

④“上变频1”出、“上变频2”出：上变频输出信号测量端口。通过这两个端口可完成上变频输出信号频率、功率强度等参数的测量。

⑤“上变频2”入：上变频2输入信号测量端口。

⑥“预激励放大出”：预激励输出功率测量端口。

⑦“功放1入”、“功放2入”、“功放3入”、“功放4入”：对应功放1、功放2、功放3、功放4等模块的输入功率测量端口。

⑧“功放1出”、“功放2出”、“功放3出”、“功放4出”：对应功放1、功放2、功放3、功放4等模块的输出功率测量端口。

⑨“正向耦合”、“反向耦合”：入射、反射功率耦合输出测量端口。

⑩“发射机输出”：发射机输出功率测量端。

2)接收性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤如下：

(1)依据典型超外差式雷达接收机组成结构，构建接收信号通路。

围绕“高频放大→RFSTC→滤波放大→一混频→滤波放大→二混频→滤波放大→功率分配→中频放大(线性放大/对数放大)→IFSTC→视频检波与放大”等接收信号流程进行平台硬件设计，其原理框图如图8所示。图中，射频回波信号经高频放大、RFSTC、两次混频后得到中频回波信号，中频回波信号经过滤波放大后通过功率分配器将信号分为两路，一路经对数中放放大、视频检波与放大后得到的对数视频回波信号；另一路经线性中放放大、IFSTC、视频检波与放大后得到正常视频回波信号。各功能模块的主要功用如下：

①“高频放大”：用于对射频回波信号进行放大。

②“一混频”、“二混频”：用于对射频回波信号进行两次下变频，得到中频信号。

③“一本振”、“二本振”：为混频提供所需要的本振信号。

④“滤波放大”：用于对混频输出信号进行滤波、放大。

⑤“RFSTC”、“IFSTC”：分别在射频(RF)和中频(IF)上实现时间灵敏度(STC)控制。

⑥“功率分配”：用于将中频回波信号等功率分配为多路，以满足后续多路中频处理的输入要求。

⑦“对数放大”、“线性放大”：用于实现对中频回波信号的放大。

⑧“视频检波与放大”：用于对中频回波进行检波得到视频回波信号，以及对视频回波信号进行放大。

(2)依据典型雷达接收机测试要求，确定接收性能参数测试项目。

依据典型雷达接收机性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定接收性能参数测试项目，具体包括接收机灵敏度、噪声系数、中心频率、带宽、增益、动态范围，以及接收机STC控制深度。

(3)采用信号耦合技术，将接收信号产生通道的测试信号引接到平台面板。

依据上述确定的接收性能参数测试项目，在接收信号产生通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上。接收性能参数测试训练硬件平台测量端口示意图如图9所示。通过这些端口可完成接收机灵敏度、噪声系数、中心频率、带宽、增益、动态范围，以及接收机STC控制深度等参数的测试。图中，虚线框外的端口为用于开展测试而预留的信号端口。具体说明如下：

①接收机入：该端口为硬件平台的射频回波输入端口，在开展测试训练时与测量仪器射频信号源输出端连接，或与天馈性能参数测试训练硬件平台的回波信号输出端连接。

②对数中频出：该端口输出对数中频信号，在测试接收机对数中频通道中心频率、带宽、增益、动态范围时，该端口与测量仪器频谱分析仪输入端口连接。

③对数中频入：在使用射频信号源、噪声源和多用表(或示波器)测量接收机对数中频通道的灵敏度、噪声系数时，该端口与“对数中频出”端口连接。

④线性中频出：该端口输出对数中频信号，在测试接收机线性中频通道的中心频率、带宽、增益、动态范围时，该端口与测量仪器频谱分析仪输入端口连接。

⑤线性中频入：在使用射频信号源、噪声源和多用表(或示波器)测量接收机线性中频通道的灵敏度、噪声系数时，该端口与“线性中频出”端口连接。

⑥对数视频回波出：在使用射频信号源、噪声源和多用表(或示波器)测量接收机对数中频通道的灵敏度、噪声系数时，该端口与测量仪器示波器输入端口连接。

⑦正常视频回波出：在使用射频信号源、噪声源和多用表(或示波器)测量接收机线性中频通道的灵敏度、噪声系数时，该端口与测量仪器示波器输入端口连接。

3)天馈性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤如下：

(1)依据典型雷达天馈分系统组成结构，构建射频信号传输通道。

依据典型雷达天馈分系统组成结构，围绕“激励信号→信号相位控制→射频信号耦合→射频信号传输”等射频信号流程进行平台硬件设计，其原理框图如图10所示。图中，各功能模块的主要功用如下：

①“程控移相器”：用于对发射信号的相位调整。

②“环行器”：模拟雷达实装收发开关，实现收发信号隔离。

③“双定向耦合器”：用于入射、反射信号功率测量。

④“程控阻抗调整开关”：用于天馈分系统阻抗参数调整。

⑤“程控衰减器”：用于天馈分系统传输损耗参数调整。

⑥“主馈线”：用于模拟天馈分系统主馈线。

⑦“馈源/吸收负载”：用于模拟天馈分系统馈源，吸收射频馈线网络输出的信号功率。

(2)依据典型雷达天馈分系统测试要求，确定接收性能参数测试项目。

依据典型雷达天馈分系统性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定天馈性能参数测试项目，具体包括天馈入/反射功率、驻波比、传输相移等参数。

(3)采用信号耦合技术，将天馈信号产生通道的测试信号引接到平台面板。

依据上述确定的天馈性能参数测试项目，在射频信号传输通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上。天馈性能参数测试训练硬件平台测量端口示意图如图11所示。通过这些端口可完成天馈入/反射功率、驻波比、传输损耗、传输相移等参数的测试。图中，虚线框外的端口为用于开展测试而预留的信号端口。具体说明如下：

①“发射信号输入端”：硬件平台信号输入端口，开展测试训练时与发射性能参数测试训练硬件台“发射机输出”端口连接。

②“环行器输出端”：输出发射信号，在构建射频信号传输通道时，通过直通电缆将其与“双定向耦合器的输入端”连接；。

③“回波信号输出端”：输出回波信号，与接收性能参数测试训练硬件平台的“接收入”端口连接。

④“环行器吸收端”：用于连接吸收负载。

⑤“双定向耦合器输入端”：与“环行器输出端”连接。

⑥“正向耦合端”：用于测量入射信号功率。

⑦“反向耦合端”：用于测量反射信号功率。

⑧“双定向耦合器输出端”：输出发射信号，构建射频信号传输通道时，通过直通电缆将其与“主馈线输入端”连接。

⑨“主馈线输入端”：与“双定向耦合器输出端”连接。

⑩“主馈线输出端”：用于模拟天馈分系统馈源，连接天线或吸收负载，用于吸收射频馈线网络输出的信号功率。

4)采用管理层、解析层、控制层三层软件架构，构建测试训练与考核管理软件

采用三层结构形式构建测试训练与考核管理软件系统(以下简称软件系统)。软件系统总体结构框如图12所示。图中，软件系统由管理层、解析层、控制层三层构成，分别对应参数测量管理、数据解析、平台控制等三个子系统。

(1)管理层(参数测量管理子系统)

管理层主要实现参数测量的训练设置和考核管理，具体由参数测量管理子系统完成。参数测量管理子系统主要包括训练设置、考核管理、数据库和信息服务接口等功能模块组成。

①训练设置功能模块：主要实现对发射、接收和天馈等测试平台的参数设置。其中，发射平台的参数设置包括信号形式、波形参数、发射频率、输出功率等参数。

②考核管理功能模块：主要实现考核方案的编辑与发布、测量报告的生成，以及测量结果的评判。其中，考核方案编辑与发布子模块的主要功能如下：一是考核方案管理。该功能主要面向考官，用于对考核参数、设置值、测量精度、考核时间等要求等项目进行设置，并以文件的形式生产考核方案同时将设置结果作为考核评判标准。二是测试报告生成。该功能主要面向考核对象，系统根据考官编制的考核方案生成测试报告样表，考核对象在完成相应的参数测量项目后，在系统给出的测试报告样表中填写相应的测试结果。三是测试结果评判。系统根据考核方案编制时生成的考核评判标准对考核对象上报的测试报告进行自动评判，给出考核成绩和评判结论。在评判结论中分别指出测试结果错误和正确的测量项目，以便于开展针对性测量训练。

③数据库和信息服务接口：数据库主要用于存储训练设置参数和考核方案等数据。信息服务接口模块允许其他软件系统按照预设的规范访问系统中的数据，信息服务接口根据请求，将数据以XML(Extensible Markup Language)规范格式返回给请求方。

(2)解析层(数据解析子系统)

解析层对应运用于下位机的数据解析子系统，用来实现对测量训练平台可调参数信息和考核方案数据信息的解析，将解析后的数据以控制信息的形式发送至发射平台控制器、接收平台控制器、天馈平台控制器。

需要进行解析的测量训练平台可调参数信息主要包括发射信号形式、波形参数、工作频率、信号幅度、接收带宽、通道增益、近程控制、驻波比、传输损耗、传输相移等。

(3)控制层(平台控制子系统)

控制层对应运用于各硬件控制器的平台控制子系统，用于接收下位机发出的控制信息，实现对发射、接收、天馈等平台的相关硬件电路的控制。其中，对发射平台而言，主要实现信号形式、波形参数、工作频率、信号幅度等控制。对接收平台而言，主要实现接收带宽、通道增益、近程控制和工作频率等控制。对天馈平台而言，主要实现驻波比、插入损耗、传输相移等。

通过上述三层软件架构，软件系统实现了对三个测量训练硬件平台相关参数的灵活设置、考核方案的在线编辑，以及考核结果的自动评判。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，包括发射性能参数测试训练硬件平台、接收性能参数测试训练硬件平台、天馈性能参数测试训练硬件平台、集线器和控制计算机，其中：

发射性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达发射机，由DDS(直接数字频率合成，Direct Digital Synthesis)信号产生模块、混频滤波模块、激励放大与功率分配模块、功率放大与功率合成模块和第一下位机组成；

接收性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型超外差式雷达接收机，由高频放大模块、混频滤波模块、滤波放大与功率分配模块、对数中放与检波模块、线性中放与检波模块和第二下位机组成；

天馈性能参数测试训练硬件平台用于模拟典型雷达天馈分系统，由程控移相器、环行器、双定向耦合器、程控阻抗调整开关、程控衰减器和射频主馈线和第三下位机组成；

控制计算机用于运行测试训练与考核管理软件系统，完成系统参数设置、硬件平台控制、考核结果记录与评判功能；

集线器用于三个硬件平台与控制计算机的网络连接，以及实现控制计算机与对硬件平台的控制。

2.如权利要求1所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述发射性能参数测试训练硬件平台的结构为：

采用直接数字频率合成技术直接产生中频激励信号；然后利用混频滤波模块对中频激励信号进行二次混频及两级滤波，得到预激励信号；然后利用激励放大与功率分配模块将预激励信号进行放大后分为多路；再送给功率放大与功率合成模块对信号进行放大，经功率合成后得到发射机输出信号；最后，利用信号耦合方法提取发射信号通路上的中频、本振、上变频、预激励、发射机输出信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展发射性能参数测试训练。

3.如权利要求2所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述发射性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤包括：

(1)依据典型固态雷达发射机基本组成，构建发射信号产生通路：围绕“DDS信号产生→两次上变频→滤波放大→预激励放大→功率分配→多路功率放大→功率合成→发射功率输出”发射信号流程进行平台硬件设计；

(2)依据典型固态发射机测试要求，确定发射性能参数测试项目：依据典型雷达发射机性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定发射性能参数测试项目，包括发射机输出端测试参数、本振模块测试参数、发射信号支路测试参数；其中，发射机输出端口测试参数是指通过发射机输出端口进行测试的参数项目，具体包括雷达发射功率、工作频率、发射脉冲重复频率、发射脉冲包络参数、发射脉冲频谱、发射机对改善因子的限制；本振模块测试参数是指通过一、二本振输出端口进行测试的参数项目，具体包括一、二本振信号的频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度；发射信号支路测试参数是指在发射支路各端口上进行测试的参数项目，具体包括DDS输出信号、预激励输出功率、功放模块输入功率、功放模块输出功率。

(3)采用信号耦合技术，将发射信号产生通道的测试信号引接到平台面板：依据上述确定的发射性能参数测试项目，在发射信号产生通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上；发射性能参数测试训练硬件平台测量端口，可完成发射机输出功率、工作频率、射频脉冲频谱、射频脉冲波形参数、发射机对改善因子限制的测试，还可完成本振信号工作频率、功率强度、杂波抑制度、稳定度，以及发射支路信号功率的测试。

4.如权利要求1或2所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述接收性能参数测试训练硬件平台的结构为：

通过外置测量仪器射频信号源或天馈性能参数测试训练硬件平台的回波输出端口模拟产生射频回波信号；然后利用高频放大模块对射频回波信号进行放大后，通过混频滤波模块对其进行两次下变频处理、滤波放大，从而得到中频回波信号；然后通过功率分配模块将中频信号分为两路，一路经对数中放与检波模块进行对数放大、视频检波后得到对数视频回波信号；另一路经线性中放与检波模块进行线性放大、视频检波后得到正常视频回波信号；最后利用信号耦合方法提取接收信号通路上的射频回波信号、中频回波信号、对数视频信号、正常视频信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展接收性能参数测试训练。

5.如权利要求4所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述接收性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤包括：

(1)依据典型超外差式雷达接收机组成结构，构建接收信号通路：围绕“高频放大→RFSTC→滤波放大→一混频→滤波放大→二混频→滤波放大→功率分配→中频放大→IFSTC→视频检波与放大”接收信号流程进行平台硬件设计；

(2)依据典型雷达接收机测试要求，确定接收性能参数测试项目：依据典型雷达接收机性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定接收性能参数测试项目，具体包括接收机灵敏度、噪声系数、中心频率、带宽、增益、动态范围，以及接收机STC(Sensitivity TimeControl，时间灵敏度控制，也叫近程增益控制)控制深度；

(3)采用信号耦合技术，将接收信号产生通道的测试信号引接到平台面板：依据上述确定的接收性能参数测试项目，在接收信号产生通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上，接收性能参数测试训练硬件平台测量端口，可完成接收机灵敏度、噪声系数、中心频率、带宽、增益、动态范围，以及接收机STC控制深度的测试。

6.如权利要求1或2所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述天馈性能参数测试训练硬件平台的结构为：

首先，利用环行器、双定向耦合器、射频主馈线构建天馈射频传输网络；然后利用程控移相器实现天馈射频传输网络相位的调整，利用程控衰减器实现天馈射频传输网络损耗的调整，从而得到天馈传输参数测试训练所需要的相位变化和损耗变化环境；然后，利用程控阻抗调整开关实现射频传输网络的阻抗选择，从而得到天馈反射参数测试训练所需要的阻抗变化环境；最后，利用信号耦合方法提取天馈射频传输网络上正向耦合信号、反向耦合信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展天馈性能参数测试训练。

7.如权利要求6所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述天馈性能参数测试训练硬件平台的具体实现步骤包括：

(1)依据典型雷达天馈分系统组成结构，构建射频信号传输通道：依据典型雷达天馈分系统组成结构，围绕“发射信号→信号相位控制→射频信号耦合→信号传输”射频信号流程进行平台硬件设计；

(2)依据典型雷达天馈分系统测试要求，确定接收性能参数测试项目：依据典型雷达天馈分系统性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定天馈性能参数测试项目，具体包括天馈入/反射功率、驻波比、传输损耗、传输相移；

(3)采用信号耦合技术，将天馈信号产生通道的测试信号引接到平台面板：依据上述确定的天馈性能参数测试项目，在射频信号传输通路上，预留相应的测试端口，采用信号耦合技术将其引接到平台面板上。

8.如权利要求1或2所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，所述测试训练与考核管理软件系统的结构为：

针对控制计算机、下位机和各测量训练平台硬件控制器，采用三层结构形式构建系统软件框架；软件系统具体由管理层、解析层、控制层三层构成，分别对应参数测量管理、数据解析、平台控制三个子系统；其中，

管理层对应运行于控制计算机的参数测量管理子系统，包括训练设置功能模块、考核管理功能模块，以及数据库和信息服务接口，用来实现参数测量的训练设置和考核管理；

解析层对应运用于下位机的数据解析子系统，用来实现对测量训练平台可调参数和考核方案数据信息的解析，解析后的数据将以控制信息的形式发送至硬件控制器；

控制层对应运用于各硬件控制器的平台控制子系统，用于接收下位机发出的控制信息，实现对平台硬件电路的控制；

通过上述三层软件架构，软件系统实现了对三个测量训练硬件平台相关参数的灵活设置、考核方案的在线编辑，以及考核结果的自动评判。

9.如权利要求8所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，参数测量管理子系统包括训练设置、考核管理、数据库和信息服务接口组成，其中：

①训练设置功能模块：实现对发射、接收和天馈的参数设置，其中，发射平台的参数设置包括信号形式、波形参数、发射频率、输出功率；

②考核管理功能模块：实现考核方案的编辑与发布、测量报告的生成，以及测量结果的评判；其中，考核方案编辑与发布子模块的功能如下：一是考核方案管理，该功能面向考官，用于对考核参数、设置值、测量精度、考核时间进行设置，并以文件的形式生产考核方案同时将设置结果作为考核评判标准；二是测试报告生成，该功能面向考核对象，系统根据考官编制的考核方案生成测试报告样表，考核对象在完成相应的参数测量项目后，在系统给出的测试报告样表中填写相应的测试结果；三是测试结果评判，系统根据考核方案编制时生成的考核评判标准对考核对象上报的测试报告进行自动评判，给出考核成绩和评判结论；在评判结论中分别指出测试结果错误和正确的测量项目，以便于开展针对性测量训练；

③数据库和信息服务接口：数据库用于存储训练设置参数和考核方案；信息服务接口模块允许其他软件系统按照预设的规范访问系统中的数据，信息服务接口根据请求，将数据以XML规范格式返回给请求方。

10.如权利要求1或2所述的雷达性能参数测试训练与考核系统，其特征在于，

所述解析层需要进行解析的测量训练平台可调参数信息包括发射信号形式、波形参数、工作频率、信号幅度、接收带宽、通道增益、近程控制、驻波比、传输损耗、传输相移；

所述控制层用于接收下位机发出的控制信息，实现对发射、接收、天馈平台的相关硬件电路的控制；其中，对发射平台而言，实现信号形式、波形参数、工作频率、信号幅度控制；对接收平台而言，实现接收带宽、通道增益、近程控制和工作频率控制；对天馈平台而言，实现驻波比、传输损耗、传输相移。

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