有源相控阵天线远场测试系统设计

为解决某型有源相控阵天线辐射特性测试占机时间长、系统不稳定、交付能力不满足生产需求等问题,开展了有源相控阵天线辐射特性校准与测试技术研究。针对被测产品体积小、频段高、天线单元多以及交付数量大的特点,选择了较为合适的远场测试系统的设计方案。测试系统硬件构成复杂,包含微波暗室、接收转台、发射扫描架、测控单元、水冷系统等;测试软件涉及项目多,包含幅度相位校准、方向图测试、指向精度补偿测试、等效全向辐射功率（EIRP）测试、有源增益测试等。重点对微波暗室尺寸设计、高精密转台精度分析、幅度相位校准算法和波束指向误差补偿技术进行了详细论述,完成了该型有源相控阵天线远场测试系统的软、硬件设计。测试系统精度高、动态范围大、运行稳定。该设计方案具有较好的推广价值。     

有源相控阵天线测试通用平台设计与实现

有源相控阵天线在完成装配之后要进行功能和性能测试,整个过程繁琐、复杂,并且不同架构的天线有不同的测试方法,现阶段天线测试系统多属于定制化研制。针对不同架构天线,提出通用化、标准化的测试硬件和构件化、模块化的软件平台,并基于某型雷达天线做了应用验证。结果表明天线测试通用平台相比于传统测试平台,测试精度基本一致,系统集成速度提升69%,软件复用率提升50%,开发人员能够快速、准确集成天线测试系统,使用人员能够使用标准天线测试流程提升测试效率,对有源相控雷达的研制具有重要意义。     

数字化相控阵天线远场测试系统设计

数字化相控阵天线广泛运用于各种相控阵雷达当中,针对数字化相控阵天线测试过程数据量大、耗时长、自动化程度不足的现状,提出了一种数字化相控阵天线远场测试系统设计方案,并进行了测试系统开发验证.系统采用六轴工业机器人、三轴扫描架、冷水机、矢量网络分析仪、功率放大器、电源等设备模块集成并布置于暗室中,测试软件系统采用模块化设计方法,利用多线程技术实现测试设备模块并行调用,实现多频点、多波位、多通道同步测试以及测试过程时序的优化.系统具备良好的维护性和拓展性,集成多样化的测试参数配置和显示界面接口,实际应用表明数字化相控阵天线测试系统能满足相控阵天线方向图测试的各项指标要求,和传统方案相比操作简单、自动化程度高,能较大程度地提高测试效率.     

数字化相控阵天线测试方法及测试系统设计

伴随着雷达技术的飞速发展,数字化相控阵天线开始广泛运用于各种相控阵雷达当中;由于数字化相控阵天线的工作原理与传统模拟相控阵天线差异极大,测试方法也发生了根本性的改变,原有的基于普通微波仪表的天线测试系统无法再对数字化相控阵天线进行测试,必须设计新型的数字化相控阵天线测试系统;文章首先介绍了数字化相控阵天线自身的工作原理和测试方法,随后提出了新型数字化相控阵天线测试系统的具体软硬件设计方案,实际应用表明数字化相控阵天线测试系统可以满足各种数字化相控阵天线的测试要求。     

多通道收发组件自动测试系统的设计与研制实现

本文论述了有源相控阵雷达T/R组件自动测试系统的组成和原理,针对有源相控阵雷达T/R组件数量众多,传统测量方法过程复杂繁琐,无法测量出多通道间指标的情况,给出了多通道收发组件自动测试系统的设计方法,较好的解决了多通道收发组件指标快速测试的难点,具有自动测试与校准、测量数据准确、测试效率高等,取得了很好的测试效果。     

波束控制系统测试仿真平台设计研究

相控阵雷达波束控制系统的主要功能是实现对天线扫描波束的控制,在天线阵面的研制过程中,需要对波控系统及TR单元性能进行测试。本文介绍了一种用于波束控制系统的测试仿真平台的设计,并结合硬件技术、网络技术、自动测试技术及软件技术实现了该测试仿真平台。     

相控阵雷达T/R组件多总线自动测试系统设计

针对有源相控阵雷达数量巨大T/R组件参数自动测试与数据分析需求,对混合多总线自动测试系统进行了研究;进行了典型T/R组件性能参数与测试仪器设备需求分析,T/R组件多总线自动测试系统硬件和软件系统设计,分析了系统误差及修正策略;该系统采用通用测试仪器结合专用测试控制单元的模式,将GPIB、LXI、USB总线脉冲功率计、噪声系数测试仪、矢量网络分析仪等测试仪器集成到控制台上,利用计算机进行测试过程控制,完成T/R组件的自动测试硬件设计;系统软件设置资源管理、自动校准、自动测试、手动测试和数据管理功能,有效提高了系统配置与数据分析处理能力;测试实验结果表明,采用自动测试大大降低了工作量,基于损耗数据修正的误差处理方法能有效保证测试精度。     

基于相控阵天线测试的波束指向角计算方法

为验证相控阵天线的波束指向正确性,将地面坐标系和相控阵天线坐标系之间的转化建立为十二参数数学模型,为防止观测数据带来的误差,利用总体最小二乘算法求解该模型。外场试验结果表明本文的算法能够精确地计算出目标位置后获得波束指向角,适用于相控阵天线波束指向测试及验证。     

高增益圆极化星载相控阵天线设计

针对卫星X波段通信系统大范围数据传输的需求,设计具备高增益圆极化可宽角度电扫的星载相控阵天线。此天线阵元采用底馈的馈电方式,利用切角技术实现圆极化,利用开槽技术实现小型化。天线阵列错层排布,使其整体的辐射性能最优化。通过发射组件模块、波束控制模块和电源模块的合理布局和设计优化,使其电扫波束可在离轴角0～60°、方位角0～360°内变化。此单机经加工后测试结果良好,对X波段通信系统尤其是相控阵天线的设计有一定的指导意义。     

一种有源相控阵天线误差补偿方法

为了消除由于有源相控阵天线单元间互耦、天线的安装误差、天线方向图的不一致性和天线罩的影响等导致天线校正时与实际天线单元间幅相值存在的差异,采用了一种有源相控阵天线误差补偿方法,获得天线的误差值并保存在雷达校正计算机中,雷达进行校正时调用该值从而很好地消除了上述因素导致的在雷达使用中带来的影响,较好地改善了天线校正的幅相值和波瓣图,保证了雷达实际使用中达到预期指标要求。     

X频段八波束接收组件的设计与实现

针对X频段多波束有源相控阵系统的高集成、小型化、多波束等需求,设计了一款高集成、小型化的瓦片式八波束接收组件,该组件基于多层印制板技术,纵向实现了众多有源器件以及八套波束合路网络高密度布局,实现了组件的高集成化;针对组件的八波束合成需求,基于Wilkinson功分器的形式设计了一款小型化的高效合路网络,在7.5-9 GHz范围内,其插入损耗小于13 dB,端口间隔离度小于-20 dB,输出驻波比小于1.2,通道间幅相一致性良好;为降低组件内部信号的传输损耗,对组件内部的垂直互联结构进行了建模分析,得到不同结构参数对其传输性能的影响,通过优化结构参数的方法实现信号的低损耗传输。在此基础上对组件进行了加工实现,经测试,在7.5-9 GHz范围内,组件输出通道增益大于18 dB,输出驻波比小于1.5,通道间相位一致性小于±5°,尺寸仅有80 mm × 80 mm × 7.66 mm。     

利用超宽带技术测试相控阵天线单元移相量

关于相控阵雷达天线性能优化设计中,由于某型相控阵雷达天线单元辐射器和移相器用同轴电缆连接不便于拆卸和分解,用传统的测试方法无法从辐射器端对其直接进行准确测试.设计了一种利用超宽带技术直接从辐射器对相控阵天线单元移相量进行快速测试的方法.采用耦合馈电的方式,把超宽带信号耦合馈电到天线单元上,对输出信号进行采样来测试天线单元移向状态.为了验证改进方法的可行性,搭建了超宽带时域测试系统,对相控阵天线单元移相量进行了测试.通过仿真及实验表明,在一定精度范围内,上述方法可有效对不便于拆卸和分解的某型相控阵天线单元移相量进行准确测试.     

基于天线分组的高铁大规模多输入多输出自适应波束赋形方案

针对高铁大规模多输入多输出（MIMO）系统的吞吐量未被充分提升的问题，提出一种基于天线分组的自适应波束传输方案。首先利用基站（BS）预知的列车位置信息，并将波束赋形技术引入高速场景，建立高铁大规模MIMO的三维模型；其次验证BS天线分组情况下，子波束的吞吐量与其对应的发射天线数满足非线性关系，且子波束天线数变化并未对其他波束的吞吐量产生影响。基于此，以天线分组的自适应波束赋形方案对列车运行至不同位置的波束数和子波束所需的发射天线数进行调整，保证不同位置的最优系统吞吐量。计算机仿真表明，该方案与传统的单波束、双波束、八波束相比，在列车距基站125 m范围内分别实现了系统吞吐量87.9%、62.3%、50.6%的提升，在125 m之外与单波束赋形的系统吞吐量相近。实验结果表明，所提方案无论列车距BS较近或较远时，系统吞吐量均处于最佳水平，更好地适应高速铁路环境。     

基于MOPSO算法的卫星共形阵列天线多波束形成

针对共形阵列天线多波束方向图综合问题,提出一种基于最大方向性系数方法得到初始非劣解的多目标粒子群算法,求解满足多个期望波束和低副瓣要求的Pareto最优解。算法首先采用多目标分解策略,由多个单波束最优解的加权线性组合得到近最优解的非劣解。然后结合该非劣解,基于粒子空间和目标空间同时约束的局部搜寻策略,使用多目标粒子群算法优化多个波束,并降低副瓣。仿真结果表明,该算法有效地实现了卫星共形阵列天线的多波束形成和低副瓣,且能快速得到Pareto最优解分布。     

一站多机便携式无人机测控系统

针对目前多无人机协同作战应用需求,增强了无人机测控系统多机测控能力,实现了多机多系统互通互联互操作和资源共享等兼容与协同工作。分析了数字多波束相控阵天线,平台+插件的软件架构以及 XML技术的帧格式信息和参数信息描述等关键技术,研制了一款兼顾多型多目标通用化要求和后续无人机建设的扩展性需求的便携式无人机测控系统。该系统具备经扩展改造后进行新建无人机测控管理的能力,满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,提高综合测控保障能力,降低新型无人机系统装备建设成本。     

相控阵天线方向图的建模与实时仿真方法

在雷达系统的优化设计的研究中,根据天线波束在扫描过程中增益、波束形状和副瓣电平等参量的特性及其变化规律,研究了相控阵雷达天线方向图的建模与实时仿真问题.为了提高相阵天线的性能,提出了一种相控阵天线方向图的实时仿真方法.并以矩形/圆形平面相控阵天线为例,采用辛格函数的变形组合给出了一种实用的相控阵天线方向图实时仿真模型....     

一种基于GPIB总线的TR组件测试系统的设计

针对现代相控阵天线中的TR组件阵列测试中测试通路多、测试项目多的特点,并且要求对测试数据有强大的后处理功能的实际需求,设计了一种基于GPIB总线的TR组件自动化测试系统;文章详细描述了系统的功能和总体结构,以及GPIB接口电路的实现;该系统充分发挥了计算机强大的处理分析数据的功能,通过GPIB总线控制测试仪器来完成对TR组件阵列的测试和性能分析;实际应用证明,该测试系统可靠性高,使用方便,灵活,能够充分满足TR组件阵列的测试要求.     

基于相控阵技术的新型无源RFID标签理论研究

基于无源超高频射频识别(UHF RFID)系统的基本工作原理,提出了一种新型标签,将相控阵天线引入无源标签,使得标签具有了定位功能,并且可以改善UHF RFID系统的通信距离.对标签相控阵天线各参数进行了理论数值分析,并使用Matlab软件针对不同的天线阵元个数和阵元间距仿真天线波束幅值与方向性参数,进而实现对理论分析结果的验证.结果表明:理论与仿真结果相符.通过仿真确定了合适的相控阵天线参数,为进一步的研究设计奠定了理论基础.     

基于PXI总线的相控阵雷达波束控制器测试系统

介绍了一种利用LabVIEW编程,基于PXI总线技术的某型相控阵雷达波束控制器的自动化测试系统。该系统采用了通用化、模块化的系统设计原则,并应用基于LabVIEW的图形化编程语言实现,设计开发了相控阵雷达波束控制器自动化测试设备,满足了大型相控阵雷达波控阵列信号测试要求。     

相控阵接收组件自动测试平台设计

分析了频率扫描相控阵接收组件批量测试的工程需求,介绍了一种接收组件幅相一致性自动测试平台的设计原理,包括总线接口、硬件组成及软件设计流程等,在此基础上开发了相控阵接收组件自动测试平台,并在某多波束频率扫描相控阵系统的测试中得到实际应用。应用结果表明,该测试平台可以大幅提高接收组件幅相特性的测试效率和测试结果的准确性,适合在频率扫描相控阵系统的测试中推广使用。