雷達功率信噪比原位測試方法
2023-04-22 23:29:36
專利名稱：雷達功率信噪比原位測試方法
技術領域：
本發明涉及一種不拆卸雷達外罩，原位罩外直接測試雷達接收信噪比與輻射功率測試方法。
背景技術：
目前機載雷達己能提供較為完善的BIT自檢功能，可覆蓋整個系統的97%左右，可對除天饋系統外的整個雷達系統在使用維護中對系統進行功能、性能測試和故障檢測。但是由於雷達BIT還有3%的盲區，即無法覆蓋到雷達的天饋系統，給各型機載雷達的日常使用帶來了許多不確定性。經常在地面雷達BIT均正常，但是飛機飛行時發現無法截獲目標或者雷達作用距離嚴重下降。這類故障在平時期可能不會帶來太大的損害，也就是飛機回到地面後根據飛行員的飛行報告進行檢查，進ー步排查故障，進行維修；但若在 執行緊急任務時，飛機上天后雷達無法截獲目標或者作用距離下降，將帶來嚴重的甚至災難性的後果。以往也有測試設備在外場對雷達的性能狀態進行檢查，但是有如下缺點I.對雷達接收通道進行測試時都是採用示波器來測試雷達中頻相減信號，由於示波器的測試精度問題無法用來對雷達進行量化定標；2.進行雷達罩外功率測試吋，由於雷達天線波束較窄，一般為2度左右，所以無法使雷達天線對準測試儀天線，這就造成了無法精確測量雷達的發射功率，即無法判斷雷達發射功率是否合格，只能判斷有無功率輻射出來。
發明內容
本發明的目的在於提供一種機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，該方法在不拆卸雷達罩和雷達各工作単元的條件下，用於外場原位對雷達發射機、接收機及天饋系統是否正常工作進行檢查，以彌補雷達BIT無法對天饋系統進行檢查的不足。為實現上述目的，研究開發了ー套原位罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，解決了以往無法在外場不拆卸雷達單元的條件下原位檢查雷達發射機、接收機及天饋系統是否正常工作的技術難題。當雷達發射機工作時，罩外測試設備接收雷達發射信號，對接收到的雷達發射功率進行標定，通過與指標值進行對比可判斷發射機、天線及發射支路饋線是否正常；當雷達的接收機工作時，罩外測試設備發射射頻信號，雷達通過天線進行接收，經過接收機和數據處理機處理後可得出接收機信噪比參數，將測試所得信噪比參數與理論值相對比可判斷接收機、天線及接收支路是否正常。在實際使用中由於罩外測試儀與筆記本之間距離達30米左右，而測試過程中測試程序需多次對罩外測試儀的狀態進行控制並讀取測試參數，採用無線數傳作為筆記本和罩外測試儀之間數據傳輸的橋梁十分便捷。所以在設計中，選擇了收發一體的無線數傳模塊分別集成在筆記本和罩外測試儀中。在精確測出雷達通過天線罩後輻射出來的功率，可用來對雷達的狀態進行定標。發明主要由系統測試方法、無線數傳、升降天線等幾部分組成，以下詳細介紹各部分技術方案I.系統測試方法系統測試方法主要包括雷達天線尋找測試天線位置並進行對準；利用接收機和信號處理機統計信號頻譜的方式獲得信號幅度信息；定點開高壓進行罩外功率測試。(I)天線對準升降天線架設在距離雷達天線30米外的正前方，罩外測試儀輸出一個連續波信號通過喇叭天線輻射給雷達；控制雷達天線進行十字掃描，先進行俯仰掃描，找到最大點後在該俯仰位置再進行方位掃描，又能找到ー個最大點，這個點就是雷達天線對準喇叭天線的位置，通過這種方法解決了以往測試中雷達天線無法對準測試天線的難題，為對雷達進 行參數標定打下了基礎。(2)統計信號頻譜本設計中創新採用了通過雷達信號處理機處理後統計頻譜的方式來獲得雷達接收機噪聲電平及接收到的射頻信號電平，提高了測試精度同時又減少了外場設備量。(3)定點開高壓本設計中通過先前的十字掃描找到最大點後讓雷達天線定點在該處對準測試天線，在這種狀態下開高壓，能精確測出雷達通過天線罩後輻射出來的功率，可用來對雷達的狀態進行定標。2.無線數傳在實際使用中由於罩外測試儀與筆記本之間距離達30米左右，而測試過程中測試程序需多次對罩外測試儀的狀態進行控制並讀取測試參數，採用無線數傳作為筆記本和罩外測試儀之間數據傳輸的橋梁十分便捷。所以在設計中，選擇了收發一體的無線數傳模塊分別集成在軍用筆記本和罩外測試儀中。3.升降天線為了確保天線測試的準確性，罩外測試需在雷達天線遠場條件形成的條件下進行，一般的機載雷達的遠場在30米左右，為了使雷達天線抬頭5度以上，設計了最高可升高到6米左右的可攜式升降杆，該升降杆採用類似收音機天線的抽拉式，使用方便。
圖I是本發明提供的接收信噪比與輻射功率測試方法使用示意2是本發明提供的升降天線結構示意圖
具體實施例方式現場使用示意圖見圖1，具體測試流程如下a.在距離雷達天線正前方約30米處架設升降天線，為確保雷達天線上仰5度以上，升降天線一般升高到6米左右，按天線雲臺刻度指示進行調整，使喇叭天線的方向對準雷達天線；b.連接好喇叭天線與罩外測試儀之間的射頻電纜；
c.連接好筆記本與雷達數據處理機之間的串ロ電纜；d.開啟筆記本，運行測試程序；e 開啟罩外測試儀電源；f 開啟雷達；g.測試程序控制雷達進入噪聲統計狀態，獲得雷達無信號時的噪聲電平數據；(統計噪聲電平為1.02)
h.測試程序控制罩外測試儀輻射射頻信號；i.測試程序控制雷達天線進行十字掃描，先進行俯仰掃描，在俯仰掃描最大點上再進行方位掃描，在方位上又會找到ー個最大點，這個點就是雷達天線指向測試天線的位置；！:找到的最大點為(0，8. 5)，0為方位，8. 5為俯仰}j.雷達天線指向該點，雷達接收機對收到的信號進行頻譜統計，獲得信號幅度值，傳送給筆記本；k.測試程序通過該信號幅度值A和雷達接收機噪聲電平B進行計算獲得信噪比參數；計算方法為2Olog會。(57.21)I.測試程序控制雷達天線定位在該最大點，控制罩外測試儀進入功率測試狀態，控制雷達開高壓進行功率輻射；m.罩外測試儀通過無線方式將所測得的幅度測量Pc數據傳給筆記本；經過計算獲得雷達罩外輻射功率參數Pt ;計算方法為Pt (dBm) = Pc-Ga+201og4 n +201ogR_201og A -Gc+Lc+La其中Pt為雷達罩外福射功率；P。為幅度測量數據；(本例中測試數據為-4. 3)Ga為雷達天線增益；(本例中雷達天線增益為33)Gc為測試喇叭天線增益；(本例中測試喇叭天線增益為20. 8)R為雷達天線與測試喇叭天線之間距離；(本例中距離為30)A為雷達射頻信號波長；(本例中信號波長為0. 03125)Lc為測試電纜損耗；(本例中為43. 5)La為雷達發射饋線損耗(本例中為I)。(本例中將以上數據代入公式後計算得Pt= 68. IdBm)n.測試完成後測試程序關閉雷達；0.測試程序根據採集得到的信噪比參數與理論信噪比參數進行對比，雷達罩外輻射功率參數與理論設計合格指標進行比較，給出雷達是否正常的結論。其中雷達接收信噪理論設計合格指標計算方法如下SNR = Pb+20466-Fn-Lt-Lc+101og (Tr X Nfft) _201og4 n _201ogR+201og A +Ga+Gc-30其中SNR為雷達接收信噪比理論設計合格指標Pb為罩外測試儀輸出連續波功率；(本例中為-4. 8)Fn為雷達接收機噪聲係數；(本例中為3. 5)Lt為雷達接收饋線損耗；(本例中為2)
Lc為測試電纜損耗；(本例中為43. 5)Tr為雷達信號處理脈寬；(本例中為IX 10_6)Nfft為雷達信號處理積累次數；(本例中為256)Ga為雷達天線增益；(本例中雷達天線增益為33)Gc為測試喇叭天線增益；(本例中測試喇叭天線增益為20. 8)R為雷達天線與測試喇叭天線之間距離；(本例中距離為30)A為雷達射頻信號波長；(本例中信號波長為0. 03125)(將以上數據代入公式後計算SNR= 57. 06) (對比結果實測接收信噪比參數為57.21，理論計算為57. 06，實測指標優於所需的合格指標，測試結論為合格對比實測雷達罩外福射功率Pt = 68. IdBm,出廠設計指標為67dBm,實測指標優於所需的合格指標，測試結論為合格)紅色的為實際計算和測試參數上述實施方式只為說明本發明之用，而並非是對本發明的限制，有關領域的普通技術人員，在此基礎上，還可以做出多種變更和改進方案，而不脫離本發明的精神和保護範圍。本申請的權利要求書中，希望已經包含了符合本發明實質和範圍的所有這些變更和改迸。
權利要求
1.一種機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，其特徵在於包括以下步驟 第一步，天線對準，即喇叭天線設置在距離雷達天線罩外正前方的升降天線架上，罩外測試儀輸出一個連續波信號通過喇叭天線輻射給機載雷達；雷達天線進行十字掃描，先進行俯仰掃描，找到最大點後在該俯仰位置再進行方位掃描，又能找到一個最大點，方位掃描後找到的這個最大點就是雷達天線對準喇叭天線的位置； 第二步，統計信號頻譜，即在雷達天線對準測試喇叭天線後，雷達信號處理機對雷達接收機收到的信號幅度進行頻譜統 計，得到雷達接收機噪聲電平及接收到的測試信號電平，經過計算得出雷達的接收信噪比參數； 第三步，定點開高壓，即雷達天線通過俯仰和方位掃描後找到最大點並將雷達天線定點在該處對準測試天線，在這種狀態下開高壓，罩外測試儀進行幅度測量，幅度測量數據通過計算後得到雷達罩外輻射功率； 第四步，將採集得到的接收信噪比參數和雷達罩外輻射功率參數與機載雷達要求的參數進行比較，若高於要求的參數則給出正常的結論。
2.根據權利要求I所述的機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，其特徵在於將罩外測試儀的測量數據通過無線數傳輸入筆記本進行記錄並計算。
3.根據權利要求I所述的機載雷達罩外接收信噪比與輻射功率測試方法，其特徵在於筆記本通過無線數傳對罩外測試儀進行工作狀態控制，當進行天線對準時控制罩外測試儀輸出連續波信號；當進行雷達罩外輻射功率測試時控制罩外測試儀關閉連續波信號轉入功率測量狀態。
全文摘要
該項發明為彌補雷達BIT(機內自檢測)無法對天饋系統進行檢查的不足，提出了一種原位罩外測試方法，該專利方法採用十字掃描確定測試方向；採用頻譜統計方式求信噪比；採用定點開高壓方式精確測量罩外輻射功率。應用該測試方法能有效地彌補雷達BIT的不足，在平時機務維護時對雷達的天饋系統進行檢查，及時在地面排除因天饋系統引起的故障，且通過該方法排查過的雷達上天后未發現作用距離下降或不能發現目標的故障問題。應用這一套測試方法可以隔離雷達BIT無法檢查的天饋系統故障，並大大提高飛機執行任務的成功率。
文檔編號G01S7/40GK102854498SQ20111034237
公開日2013年1月2日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者趙一倩 申請人:中國人民解放軍海軍航空儀器計量站