CN209656878U - 一种用于气象雷达的自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于气象雷达的自动测试装置，该装置包括测试仪器功能组件用于产生测试信号、对雷达进行波形测试、频谱分析、功率测试、对双偏振雷达的幅相一致性进行校准以及提供测试功能的扩展接口；嵌入式计算机系统内置基于插件技术、可扩展的测试软件，用于获取和处理测试仪器功能组件的反馈数据；嵌入式计算机系统还与被测雷达的雷达终端系统连接，以接收由雷达终端系统发出的测试状态和测试结果；显示和操作模块与嵌入式计算机系统连接，用于输入操作指令，显示嵌入式计算机系统得到的测试状态和测试结果。本实用新型实现了对气象雷达的综合测试，解决现有测试过程需要很多种仪表，携带、运输、使用均不方便的问题。

Description

一种用于气象雷达的自动测试装置

技术领域

本实用新型涉及气象仪器测试技术领域，特别是涉及一种用于气象雷达的自动测试装置。

背景技术

目前气象雷达测试使用的仪表均是通用仪表，这类仪表功能多而全，但作为天气雷达测试用，很多通用仪表的功能用不上，造成极大浪费，同时由于仪表独立分散，进行一次系统标定测试，需要很多种仪表，携带、运输、使用均不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于气象雷达的自动测试装置，以实现对气象雷达的综合测试，解决现有测试过程需要很多种仪表，携带、运输、使用均不方便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于气象雷达的自动测试装置，所述测试装置包括：

测试仪器功能组件，用于产生测试信号、对雷达进行波形测试、频谱分析、功率测试、对双偏振雷达的幅相一致性进行校准以及提供测试功能的扩展接口；

嵌入式计算机系统，与所述测试仪器功能组件连接，内置基于插件技术、可扩展的测试软件，用于向所述测试仪器功能组件发送控制指令，并获取和处理所述测试仪器功能组件的反馈数据；所述嵌入式计算机系统还与被测雷达的雷达终端系统连接，以接收由雷达终端系统发出的测试状态和测试结果；

显示和操作模块，与所述嵌入式计算机系统连接，用于输入操作指令，显示所述嵌入式计算机系统得到的测试状态和测试结果。

可选的，所述测试仪器功能组件包括信号产生模块、波形测试模块、功率测量模块、频谱分析模块和双偏振天气雷达幅相一致性校准模块；

所述信号产生模块用于产生雷达接收机动态范围测试、速度测试、强度测试以及幅相一致性校准所需的测试信号；

所述波形测试模块用于测试雷达发射机和雷达终端系统内的时序信号，以得到雷达发射机波形或同步时序脉冲的脉宽、边沿、电压、顶降和周期；

所述功率测量模块用于对所述测试信号进行功率检测，以得到雷达发射机的峰值功率和平均功率；

所述频谱分析模块用于对雷达发射机的发射频谱宽度和输入输出改善因子进行测试；

所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块用于测试偏振天气雷达系统发射、接收幅相一致性，并对偏振天气雷达系统发射、接收幅相一致性进行校准。

可选的，所述信号产生模块包括信号产生控制器、第一高稳晶振、第一时钟选择电路、第一时钟发生器、锁相环、直接数字式频率合成器、第一混频器、第一滤波网络、数控放大器和数控衰减器，所述信号产生控制器分别与所述第一时钟选择电路、所述锁相环、所述直接数字式频率合成器、所述数控放大器和所述数控衰减器连接，以分别向所述第一时钟选择电路、所述锁相环、所述直接数字式频率合成器、所述数控放大器和所述数控衰减器输入控制信号，所述第一高稳晶振的输出端与所述第一时钟选择电路的输入端连接，所述第一时钟选择电路的输出端分别与所述锁相环、所述直接数字式频率合成器的输入端连接，所述锁相环、所述直接数字式频率合成器的输出端连接所述第一混频器的两个输入端，所述第一混频器的输出端输出的混频信号以此经所述第一滤波网络、所述数控放大器和所述数控衰减器输出；所述锁相环、所述直接数字式频率合成器用于控制输出所述测试信号的频率；所述数控放大器和所述数控衰减器用于控制输出所述测试信号的幅度。

可选的，所述波形测试模块包括采样时钟发生器、时钟分配器、多个模拟通道信号调理电路、多个第一A/D转换器、第一触发器、第一存储及控制器和第一数字信号处理器；所述模拟通道信号调理电路、所述第一A/D转换器、所述第一触发器、所述第一存储及控制器和所述第一数字信号处理器沿信号的传输方向依次设置，所述采样时钟发生器的输出端与所述时钟分配器的输入端连接，所述时钟分配器的输出端分别与多个所述第一A/D转换器连接，为所述第一A/D转换器分配采样时钟信号，所述第一触发器的输入端分别连接于多个所述模拟通道信号调理电路的输出端，所述第一触发器的输出端通过时基与所述第一存储及控制器连接；所述模拟通道信号调理电路用于控制示波器量程和输入阻抗。

可选的，所述功率测量模块包括沿所述测试信号的传输方向依次连接的第二滤波网络、功率检波器、第二A/D转换器、第二存储及控制器和第二数字信号处理器，以及与所述第二存储及控制器连接的第二触发器；所述第二滤波网络用于滤除谐波及杂散信号提取出有效信号；所述功率检波器用于脉冲信号包络的提取，所述功率检波器输出包络幅度与输入信号功率呈线性关系；所述第二数字信号处理器用于杂点滤除、信号平均以及通信。

可选的，所述频谱分析模块包括沿所述测试信号的传输方向依次连接的第三滤波网络、第二混频器、滤波器、第三A/D转换器、第三存储及控制器和第三数字信号处理器，以及与所述第二混频器的另一输入端连接的本振源，与所述本振源的输入端连接的第二时钟选择电路，与所述第二时钟选择电路的输入端连接的第二高稳晶振，与所述第三存储及控制器连接的第三触发器；所述第三存储及控制器分别与所述第二时钟选择电路和所述本振源连接，以输出控制信号；所述第三滤波网络用于滤除谐波及带外的杂散信号提取出有效信号；所述本振源提供给所述第二混频器，配合所述第二混频器完成信号变频，再配合所述滤波器，完成射频信号至中频信号的转换；所述第三A/D转换器完成模拟中频信号的数字转换，所述第三控制及存储器用于数据缓存及触发判断，所述第三数字信号处理器用于频谱分析、数字下变频处理及通信。

可选的，所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块包括双极化喇叭天线模块、支承调准模块和校准装置调平模块；所述支撑调准模块安装于雷达天线馈源支架上，所述双极化喇叭天线模块与所述支撑调准模块连接，所述校准装置调平模块设置与所述双极化喇叭天线模块上；所述支撑调准模块用于将所述双极化喇叭天线模块固定在雷达天线馈源支架上，调整喇叭天线口面与雷达天线馈源口面保持平行；所述双极化喇叭天线模块用于与雷达天线馈源匹配，通过接收雷达发射支路测试用辐射信号，测量校准发射通道垂直极化与水平极化支路幅相一致性，向所述雷达天线馈源发射校准信号，通过测试雷达接收机垂直极化与水平极化两个支路的中频输出通道幅相一致性来校准雷达接收通道幅相一致性；所述校准装置调平模块用于调整所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块的水平度。

可选的，所述支承调准模块包括支杆、托盘、粗调齿轮、精调齿轮、粗调旋钮和精调旋钮；所述支杆为三个，所述支杆的一端固定于所述托盘上，所述支杆的另一端固定于雷达天线馈源支架上，所述粗调齿轮和所述精调齿轮设于所述托盘表面，所述粗调旋钮穿过所述托盘与所述粗调齿轮连接，所述精调旋钮穿过所述托盘与所述精调齿轮连接，所述粗调旋钮和所述精调旋钮以调节喇叭天线口面与雷达天线馈源口面的平行度。

可选的，所述双极化喇叭天线模块包括与所述粗调齿轮的表面连接的安装盘，与所述安装盘连接的用于承载水平极化馈电口和垂直极化馈电口的连接部，以及通过法兰与所述连接件连接的喇叭天线。

可选的，所述测试软件包括插件运行容器、服务接口、测试报表模块、插件框架和插件仓库；所述插件运行容器用于从插件目录中加载和启动插件；所述服务接口用于提供作服务契约的接口，在服务提供商设置服务的接口并将服务注册到服务总线时，服务消费者通过所述服务契约从所述服务总线搜索服务并绑定使用；所述测试报表模块用于在测试完成后快速生成测试报表；所述插件架用于动态模块化、面向服务架构和模块扩展，所述插件仓库用于存储插件；所述测试软件用于控制所述测试仪器功能组件每一模块进行测试，实现一键测试和自动生成测试报表。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的用于气象雷达的自动测试装置包含有中有测试仪器功能组件，能够实现产生测试信号、对雷达进行波形测试、频谱分析、功率测试、对双偏振雷达的幅相一致性进行校准以及提供测试功能的扩展接口，从而实现多项测试一次完成。

本实用新型的信号产生模块和频谱分析模块的时钟同源，可快速实现雷达速度测试。频谱分析模块和信号产生模块采用同一时钟，在速度测试时，可使用频谱分析模块快速准确地进行雷达中心频率的测量，相对于传统仪表的测试方法，该方法可快速实现雷达速度测试。

本实用新型采用嵌入式计算机系统，运用嵌入式操作系统，可快速生成电子版测试报表。本嵌入式计算机系统内置基于插件技术、可扩展的测试软件，能够实现一键测试，并在测试完成后，可快速生成测试报表。

双偏振天气雷达幅相一致性校准长期以来都是难题，目前仅能通过向接收机低噪放前端馈入信号测量，没有对发射通道和接收通道前端馈线测量，测量结果不能真正实现双偏振雷达幅相一致性校准，对差分反射率因子及差分传播相移等双偏振雷达主要指标的准确性难以提供校准。本实用新型通过在发射通道功分器前馈入信号，在天线馈源口面利用校准装置喇叭天线接收，通过仪表测量接收到的两路信号幅相一致性，实现雷达发射通道幅相一致性测量；通过仪表输出信号，通过功分器及幅相一致性电缆向校准装置喇叭天线馈电，通过校准装置喇叭天线向雷达天线馈源发射等幅同相电磁波，在两路雷达接收机测量输出幅相一致性，进而综合实现双偏振雷达幅相一致性校准，具有覆盖全面、操作实施简单的特点。

本实用新型内置基于插件技术、可扩展的测试软件，该测试软件基于插件技术进行软件设计，遵循通用化、模块化、标准化的原则，利用面向服务的基本设计思想，是构建开放、通用、可扩展的软件体系架构的关键。插件式软件架构，由插件框架和插件仓库组成，插件框架，提供了动态模块化、面向服务架构和模块扩展三大功能。

在基于插件技术构建开放、通用、可扩展的软件体系架构的基础上用户可以快速开发出针对特定测试需求的测试软件的新功能。该软件通过插件可以不断扩展自己的功能以适应硬件技术的变化，同时该支持测试程序的重用。该软件的最终功能在于让系统软件平台的研发方式由研制过渡到集成。

本实用新型极大的推进天气雷达测试的规范性和高效性。提升雷达保障人员的现场测试、排查故障能力，减少对雷达生产厂家和省级雷达保障专家的依赖，提高雷达运行效能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于气象雷达的自动测试装置的总体结构图；

图2为利用本实用新型进行强度定标和速度定标一键测试的流程图；

图3为本实用新型的信号产生模块的电路原理图；

图4为本实用新型的波形测试模块的电路原理图；

图5为本实用新型的功率测量模块的电路原理图；

图6为本实用新型的频谱分析模块的电路原理图；

图7为本实用新型的双偏振天气雷达幅相一致性校准模块的结构图；

图8为本实用新型的双偏振天气雷达幅相一致性校准模块的安装图；

图9为本实用新型的支承调准模块的正面立体图；

图10为本实用新型的支承调准模块的背面立体图；

图11为本实用新型的双极化喇叭天线模块的立体图；

图12为本实用新型的双偏振天气雷达幅相一致性校准模块的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供的用于气象雷达的自动测试装置，所述测试装置包括：测试仪器功能组件、嵌入式计算机系统和显示和操作模块。

测试仪器功能组件用于产生测试信号、对雷达进行波形测试、频谱分析、功率测试、对双偏振雷达的幅相一致性进行校准以及提供测试功能的扩展接口；

嵌入式计算机系统与所述测试仪器功能组件连接，内置基于插件技术、可扩展的测试软件，用于向所述测试仪器功能组件发送控制指令，并获取和处理所述测试仪器功能组件的反馈数据；所述嵌入式计算机系统还与被测雷达的雷达终端系统连接，以接收由雷达终端系统发出的测试状态和测试结果。

所述测试软件21用于实现动态模块化、面向服务架构和模块扩展的功能。作为一种可选的实施方式，本实施例采用基于插件技术构建开放、通用、可扩展的软件体系架构实现测试软件21的功能。

通过“接口+插件＝服务”的基本原理并采用插件化架构进行软件框架的设计。该测试软件21包括插件运行容器、服务接口、测试报表模块、插件框架和插件仓库；所述插件运行容器用于从插件目录中加载和启动插件；所述服务接口用于提供作服务契约的接口，在服务提供商设置服务的接口并将服务注册到服务总线时，服务消费者通过所述服务契约从所述服务总线搜索服务并绑定使用；所述测试报表模块用于在测试完成后快速生成测试报表；所述插件架用于动态模块化、面向服务架构和模块扩展，所述插件仓库用于存储插件；所述测试软件用于控制所述测试仪器功能组件每一模块进行测试，实现一键测试和自动生成测试报表。

其中，插件运行时即PluginRuntime，是插件的运行容器，它负责从插件目录中加载和启动插件。

服务即Service，是插件通讯的方式，在这里，“服务＝接口+实现”。接口是服务的契约，服务提供商实现了服务的接口并将服务注册到服务总线，服务消费者则通过服务契约从服务总线搜索服务并绑定使用。在系统软件中，服务是动态，可以被动态注册、卸载和更新，一个服务契约也可能有多个服务实现。

插件即Plugin，插件具备高内聚、低耦合特性，也就是说插件间耦合度非常低。它具备物理隔离、热插拔和动态特性。每一个插件都是完全可复用的，可以被动态的安装、启动、停止、卸载或更新，同时，插件具备可扩展性，可以在不变更插件代码情况下，更改或者扩展插件的行为。这个扩展机制通过一对基于XML格式的“扩展点+扩展”来实现的。一个插件可以通过定义“扩展点”来实现可扩展，而其它插件则通过定义对应的“扩展”来注册/更新功能。扩展/扩展点在插件启动时注册到插件运行时，相反，在卸载时，则从插件运行时卸载。

插件式软件架构，由插件框架和插件仓库组成，插件框架，提供了动态模块化、面向服务架构和模块扩展三大功能。在这里，模块具备物理隔离性、热插拔、动态性和物理重用性。插件仓库是一个在线的插件仓库，所有插件均符合平台规范，可运行在平台插件框架之上。可以从插件仓库中任意挑选插件进行组装，也可以开发新的插件进行功能扩展。主要完成：插件管理、插件开发工具管理、插件内核文件管理、私有插件仓库管理等。

嵌入式计算机系统与雷达终端互联实现自动测试功能，嵌入式计算机系统可通过网络与雷达终端通信，通信内容包含测试命令以及测试数据，一次命令和数据的交互即可完成一项指标的自动测试。

以强度定标和速度定标一键测试为例，说明本装置一键测试流程，如图2所示。

机外回波强度测试方法为：分别往接收机注入功率为-40dBm、-50dBm、-60dBm、-70dBm、-80dBm和-90dBm的信号，通过天气雷达终端读取要求距离处对应的回波强度，要求实测回波强度与理论回波强度偏差不超过1dB。

速度测试方法为：通过测试装置测试雷达零速度对应频率，然后分别往接收机注入要求频偏的信号，通过天气雷达终端读取实测速度值，要求实测回波速度与理论回波速度偏差不超过1m/s。

显示和操作模块与所述嵌入式计算机系统连接，用于输入操作指令，显示所述嵌入式计算机系统得到的测试状态和测试结果。

其中，测试仪器功能组件3包括信号产生模块31、波形测试模块32、功率测量模块33、频谱分析模块34、双偏振天气雷达幅相一致性校准模块35。

如图3所示，信号产生模块31用于产生雷达接收机动态范围测试、速度测试、强度测试以及幅相一致性校准所需的测试信号。

信号产生模块31包括信号产生控制器311、第一高稳晶振312、第一时钟选择电路313、第一时钟发生器314、锁相环315、直接数字式频率合成器316、第一混频器317、第一滤波网络318、数控放大器319和数控衰减器310，所述信号产生控制器311分别与所述第一时钟选择电路313、所述锁相环315、所述直接数字式频率合成器316、所述数控放大器319和所述数控衰减器310连接，以分别向所述第一时钟选择电路313、所述锁相环315、所述直接数字式频率合成器16、所述数控放大器319和所述数控衰减器310输入控制信号，所述第一高稳晶振312的输出端与所述第一时钟选择电路313的输入端连接，所述第一时钟选择电路313的输出端分别与所述锁相环315、所述直接数字式频率合成器316的输入端连接，所述锁相环315、所述直接数字式频率合成器316的输出端连接所述第一混频器317的两个输入端，所述第一混频器317的输出端输出的混频信号以此经所述第一滤波网络318、所述数控放大器319和所述数控衰减器310输出；所述锁相环315、所述直接数字式频率合成器316用于控制输出所述测试信号的频率；所述数控放大器319和所述数控衰减器310用于控制输出所述测试信号的幅度。

如图4所示，所述波形测试模块32用于测试雷达发射机和雷达终端系统内的时序信号，以得到雷达发射机波形或同步时序脉冲的脉宽、边沿、电压、顶降和周期。

波形测试模块32包括采样时钟发生器321、时钟分配器322、多个模拟通道信号调理电路323、多个第一A/D转换器324、第一触发器325、第一存储及控制器326和第一数字信号处理器327；所述模拟通道信号调理电路323、所述第一A/D转换器324、所述第一触发器325、所述第一存储及控制器326和所述第一数字信号处理器327沿信号的传输方向依次设置，所述采样时钟发生器321的输出端与所述时钟分配器322的输入端连接，所述时钟分配器322的输出端分别与多个所述第一A/D转换器324连接，为所述第一A/D转换器324分配采样时钟信号，所述第一触发器325的输入端分别连接于多个所述模拟通道信号调理电路323的输出端，所述第一触发器325的输出端通过时基与所述第一存储及控制器326连接；所述模拟通道信号调理电路323用于控制示波器量程和输入阻抗。

如图5所示，所述功率测量模块33用于对所述测试信号进行功率检测，以得到雷达发射机的峰值功率和平均功率。

所述功率测量模块33包括沿所述测试信号的传输方向依次连接的第二滤波网络331、功率检波器332、第二A/D转换器333、第二存储及控制器334和第二数字信号处理器335，以及与所述第二存储及控制器连接的第二触发器336；所述第二滤波网络331用于滤除谐波及杂散信号提取出有效信号；所述功率检波器332用于脉冲信号包络的提取，所述功率检波器332输出包络幅度与输入信号功率呈线性关系；所述第二数字信号处理器335用于杂点滤除、信号平均以及通信。

如图6所示，所述频谱分析模块34用于对雷达发射机的发射频谱宽度和输入输出改善因子进行测试。

所述频谱分析模块34包括沿所述测试信号的传输方向依次连接的第三滤波网络341、第二混频器342、滤波器343、第三A/D转换器344、第三存储及控制器345和第三数字信号处理器346，以及与所述第二混频器342的另一输入端连接的本振源347，与所述本振源347的输入端连接的第二时钟选择电路348，与所述第二时钟选择电路348的输入端连接的第二高稳晶振349，与所述第三存储及控制器344连接的第三触发器340；所述第三存储及控制器345分别与所述第二时钟选择电路348和所述本振源347连接，以输出控制信号；所述第三滤波网络341用于滤除谐波及带外的杂散信号提取出有效信号；所述本振源347提供给所述第二混频器342，配合所述第二混频器342完成信号变频，再配合所述滤波器343，完成射频信号至中频信号的转换；所述第三A/D转换器344完成模拟中频信号的数字转换，所述第三控制及存储器345用于数据缓存及触发判断，所述第三数字信号处理器346用于频谱分析、数字下变频处理及通信。

如图7-9所示，所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块35用于测试偏振天气雷达系统发射、接收幅相一致性，并对偏振天气雷达系统发射、接收幅相一致性进行校准。

双偏振天气雷达对气象目标识别能力是其主要应用特点，通过差分反射率因子及差分传播相移等指标实现对不同类型气象目标识别，识别效果取决于测量准确性，差分反射率因子、退极化因子、差分传播相移、差分传播相移常数等指标均取决于雷达发射、接收幅相一致性，只有将雷达自身幅相一致性完整校准，才能实现雷达对空间目标的精确测量。双偏振天气雷达幅相一致性校准长期以来都是难题，目前仅能通过向接收机低噪放前端馈入信号测量，没有对发射通道和接收通道前端馈线测量，因此测量结果不能真正实现双偏振雷达幅相一致性校准，也对差分反射率因子及差分传播相移等双偏振雷达主要指标的准确性难以提供校准，本实用新型正是基于这一点进行设计，实现一种覆盖全面、操作实施简单的校准装置，解决现有双偏振天气雷达幅相一致性校准问题，本实用新型对于双偏振天气雷达数据质量提高具有重要意义。

双偏振天气雷达幅相一致性校准模块35针对各种不同型号双偏振天气雷达系统，以及双偏振天气雷达各种形式馈源，包括矩形馈源和圆形馈源。

如图7所示，双偏振天气雷达幅相一致性校准模块35包括双极化喇叭天线模块352、支承调准模块351和校准装置调平模块353；所述支撑调准模块351安装于雷达天线馈源支架上，所述双极化喇叭天线模块352与所述支撑调准模块351连接，所述校准装置调平模块353设置与所述双极化喇叭天线模块352上；所述支撑调准模块351用于将所述双极化喇叭天线模块352固定在雷达天线馈源支架上，调整喇叭天线口面与雷达天线馈源口面保持平行；所述双极化喇叭天线模块352用于与雷达天线馈源匹配，通过接收雷达发射支路测试用辐射信号，测量校准发射通道垂直极化与水平极化支路幅相一致性，向所述雷达天线馈源发射校准信号，通过测试雷达接收机垂直极化与水平极化两个支路的中频输出通道幅相一致性来校准雷达接收通道幅相一致性；所述校准装置调平模块353用于调整所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块的水平度。

图8为双偏振天气雷达校准装置35安装示意图，校准装置利用三个支脚安装在雷达天线馈源支架上，校准装置天线口对准雷达天线馈源，与雷达天线馈源口对准，间距在3mm左右。

双偏振天气雷达校准装置35的校准原理为：如图12所示，发射机输出大功率探测脉冲，经功分器功分两路，送垂直极化与水平极化两个环行器，再送双路旋转关节，分别通过两路馈线，送到天线双极化馈线垂直极化馈电端口和水平极化馈电端口，在双极化馈源形成电磁波向反射体辐射，反射体形成波束向空间辐射。从功分器的单路信号到馈源输出垂直极化与水平极化两路电磁波，发射通道从功分器之后分为两个支路，两个支路的插损和相移均不同，其幅相一致性影响双偏振雷达差分反射率因子及差分传播相移等指标，需要对发射支路幅相一致性进行校准。

向空间辐射的电磁波遇到目标反射回来，经反射体聚焦到天线馈源接收，回波垂直极化分量进入垂直极化馈线，水平极化分量进入水平极化馈线，再通过旋转关节送人两个环行器，经环行器进入接收机进行目标放大、变频、滤波、检测。接收回波信号从天线馈源进入后分为垂直极化和水平极化两个支路，从接收机输出，两个支路馈线插损相移不同，接收机增益和相移不同，其两个支路幅相一致性影响双偏振天气雷达差分反射率因子及差分传播相移等指标，需要对两个接收支路的幅相一致性进行校准。

发射支路幅相一致性校准通过在发射通道功分器前输入校准信号，利用校准装置双极化喇叭天线接收并在端口用仪表测量幅相一致性；接收通道幅相一致性校准利用校准装置喇叭天线对准雷达天线馈源，向雷达天线馈源辐射等幅同相垂直极化与水平极化波，雷达天线馈源接收，在两路接收机输出端利用仪表测量接收支路幅相一致性。

天气雷达校准的主要装置，用于和双偏振天气雷达天线馈源匹配，通过接收雷达发射支路测试用辐射信号，测量校准发射通道垂直极化与水平极化支路幅相一致性，通过校准装置喇叭天线向双偏振雷达天线馈源发射校准信号，以及通过测试雷达接收机垂直极化与水平极化两个支路中频输出幅相一致性，校准双偏振雷达接收通道幅相一致性。有垂直极化和水平极化两个馈电端口，在测量天气雷达发射通道幅相一致性时，从雷达发射通道功分器前用仪表信号源馈入信号，在校准装置两个馈电端口接收并送人仪表，测量两个馈电端口幅相一致性；在测量接收通道两个支路幅相一致性时，由校准装置两个端口馈入等幅同相信号，接收机输出送仪表测量两个接收支路幅相一致性。

图9-10所示，所述支承调准模块351包括支杆3511、托盘3512、粗调齿轮3513、精调齿轮3514、粗调旋钮3515和精调旋钮3516；所述支杆3511为三个，所述支杆3511的一端固定于所述托盘3512上，所述支杆3511的另一端固定于雷达天线馈源支架上，所述粗调齿轮3513和所述精调齿轮3514设于所述托盘3512表面，所述粗调旋钮3515穿过所述托盘3512与所述粗调齿轮3513连接，所述精调旋钮3516穿过所述托盘3512与所述精调齿轮3514连接，所述粗调旋钮3515和所述精调旋钮3516以调节喇叭天线口面与雷达天线馈源口面的平行度。通过调整支杆3511长度可以调整喇叭天线口面使其与雷达天线馈源口面间距在3mm左右，并保持平行。

图11所示，所述双极化喇叭天线模块352包括与所述粗调齿轮3513的表面连接的安装盘3521，与所述安装盘3521连接的用于承载水平极化馈电口3522和垂直极化馈电口3523的连接部3524，以及通过法兰3525与所述连接件3524连接的喇叭天线3526。

需要说明的是，在实际应用中，上述第一高稳晶振和第二高稳晶振可以采用同一高稳晶振，第一触发器、第二触发器和第三触发器也可以采用同一触发器，文中所指第一、第二等词不完全表示数量的差别，可以根据实际需要设置同一个器件或是不同的器件。

本实用新型的嵌入式计算机系统与通信收发模块通信控制仪器实现自动测试功能，可自动完成的测试项如下表所示。

序号	项目
		1	接收系统噪声系数测量
2	接收系统动态范围测量
		3	系统相位噪声测量
4	回波强度测量检验
		5	径向速度测量检验
6	发射脉冲宽度检查
		7	发射脉冲峰值功率检查
8	发射机输入极限改善因子测量
		9	发射机输出极限改善因子测量
10	天线座水平度检查
		11	实际地物对消能力检查
12	差分反射率因子(均方根误差)
		13	差分传播相移(均方根误差)

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：

测试仪器功能组件，用于产生测试信号、对雷达进行波形测试、频谱分析、功率测试、对双偏振雷达的幅相一致性进行校准以及提供测试功能的扩展接口；

嵌入式计算机系统，与所述测试仪器功能组件连接，内置基于插件技术、可扩展的测试软件，用于向所述测试仪器功能组件发送控制指令，并获取和处理所述测试仪器功能组件的反馈数据；所述嵌入式计算机系统还与被测雷达的雷达终端系统连接，以接收由雷达终端系统发出的测试状态和测试结果；

显示和操作模块，与所述嵌入式计算机系统连接，用于输入操作指令，显示所述嵌入式计算机系统得到的测试状态和测试结果。

2.根据权利要求1所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述测试仪器功能组件包括信号产生模块、波形测试模块、功率测量模块、频谱分析模块和双偏振天气雷达幅相一致性校准模块；

所述信号产生模块用于产生雷达接收机动态范围测试、速度测试、强度测试以及幅相一致性校准所需的测试信号；

所述波形测试模块用于测试雷达发射机和雷达终端系统内的时序信号，以得到雷达发射机波形或同步时序脉冲的脉宽、边沿、电压、顶降和周期；

所述功率测量模块用于对所述测试信号进行功率检测，以得到雷达发射机的峰值功率和平均功率；

所述频谱分析模块用于对雷达发射机的发射频谱宽度和输入输出改善因子进行测试；

所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块用于测试偏振天气雷达系统发射、接收幅相一致性，并对偏振天气雷达系统发射、接收幅相一致性进行校准。

3.根据权利要求2所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述信号产生模块包括信号产生控制器、第一高稳晶振、第一时钟选择电路、第一时钟发生器、锁相环、直接数字式频率合成器、第一混频器、第一滤波网络、数控放大器和数控衰减器，所述信号产生控制器分别与所述第一时钟选择电路、所述锁相环、所述直接数字式频率合成器、所述数控放大器和所述数控衰减器连接，以分别向所述第一时钟选择电路、所述锁相环、所述直接数字式频率合成器、所述数控放大器和所述数控衰减器输入控制信号，所述第一高稳晶振的输出端与所述第一时钟选择电路的输入端连接，所述第一时钟选择电路的输出端分别与所述锁相环、所述直接数字式频率合成器的输入端连接，所述锁相环、所述直接数字式频率合成器的输出端连接所述第一混频器的两个输入端，所述第一混频器的输出端输出的混频信号以此经所述第一滤波网络、所述数控放大器和所述数控衰减器输出；所述锁相环、所述直接数字式频率合成器用于控制输出所述测试信号的频率；所述数控放大器和所述数控衰减器用于控制输出所述测试信号的幅度。

4.根据权利要求2所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述波形测试模块包括采样时钟发生器、时钟分配器、多个模拟通道信号调理电路、多个第一A/D转换器、第一触发器、第一存储及控制器和第一数字信号处理器；所述模拟通道信号调理电路、所述第一A/D转换器、所述第一触发器、所述第一存储及控制器和所述第一数字信号处理器沿信号的传输方向依次设置，所述采样时钟发生器的输出端与所述时钟分配器的输入端连接，所述时钟分配器的输出端分别与多个所述第一A/D转换器连接，为所述第一A/D转换器分配采样时钟信号，所述第一触发器的输入端分别连接于多个所述模拟通道信号调理电路的输出端，所述第一触发器的输出端通过时基与所述第一存储及控制器连接；所述模拟通道信号调理电路用于控制示波器量程和输入阻抗。

5.根据权利要求2所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述功率测量模块包括沿所述测试信号的传输方向依次连接的第二滤波网络、功率检波器、第二A/D转换器、第二存储及控制器和第二数字信号处理器，以及与所述第二存储及控制器连接的第二触发器；所述第二滤波网络用于滤除谐波及杂散信号提取出有效信号；所述功率检波器用于脉冲信号包络的提取，所述功率检波器输出包络幅度与输入信号功率呈线性关系；所述第二数字信号处理器用于杂点滤除、信号平均以及通信。

6.根据权利要求2所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述频谱分析模块包括沿所述测试信号的传输方向依次连接的第三滤波网络、第二混频器、滤波器、第三A/D转换器、第三存储及控制器和第三数字信号处理器，以及与所述第二混频器的另一输入端连接的本振源，与所述本振源的输入端连接的第二时钟选择电路，与所述第二时钟选择电路的输入端连接的第二高稳晶振，与所述第三存储及控制器连接的第三触发器；所述第三存储及控制器分别与所述第二时钟选择电路和所述本振源连接，以输出控制信号；所述第三滤波网络用于滤除谐波及带外的杂散信号提取出有效信号；所述本振源提供给所述第二混频器，配合所述第二混频器完成信号变频，再配合所述滤波器，完成射频信号至中频信号的转换；所述第三A/D转换器完成模拟中频信号的数字转换，所述第三存储及控制器用于数据缓存及触发判断，所述第三数字信号处理器用于频谱分析、数字下变频处理及通信。

7.根据权利要求2所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块包括双极化喇叭天线模块、支撑调准模块和校准装置调平模块；所述支撑调准模块安装于雷达天线馈源支架上，所述双极化喇叭天线模块与所述支撑调准模块连接，所述校准装置调平模块设置与所述双极化喇叭天线模块上；所述支撑调准模块用于将所述双极化喇叭天线模块固定在雷达天线馈源支架上，调整喇叭天线口面与雷达天线馈源口面保持平行；所述双极化喇叭天线模块用于与雷达天线馈源匹配，通过接收雷达发射支路测试用辐射信号，测量校准发射通道垂直极化与水平极化支路幅相一致性，向所述雷达天线馈源发射校准信号，通过测试雷达接收机垂直极化与水平极化两个支路的中频输出通道幅相一致性来校准雷达接收通道幅相一致性；所述校准装置调平模块用于调整所述双偏振天气雷达幅相一致性校准模块的水平度。

8.根据权利要求7所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述支撑调准模块包括支杆、托盘、粗调齿轮、精调齿轮、粗调旋钮和精调旋钮；所述支杆为三个，所述支杆的一端固定于所述托盘上，所述支杆的另一端固定于雷达天线馈源支架上，所述粗调齿轮和所述精调齿轮设于所述托盘表面，所述粗调旋钮穿过所述托盘与所述粗调齿轮连接，所述精调旋钮穿过所述托盘与所述精调齿轮连接，所述粗调旋钮和所述精调旋钮以调节喇叭天线口面与雷达天线馈源口面的平行度。

9.根据权利要求8所述的用于气象雷达的自动测试装置，其特征在于，所述双极化喇叭天线模块包括与所述粗调齿轮的表面连接的安装盘，与所述安装盘连接的用于承载水平极化馈电口和垂直极化馈电口的连接部，以及通过法兰与所述连接部连接的喇叭天线。