陣列天線故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天線故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，設及一種陣列天線故障診斷 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 天線測量是天線研制和使用過程中最為重要的一個方面，特別是陣列天線，由于 其結(jié)構(gòu)復雜，測試成本較高，一直W來都是陣列天線研制和使用過程中的熱點和難點問題。 目前國內(nèi)外對陣列天線的故障診斷方法，可W分為直接性能參數(shù)測試與故障推理兩大類。
[0003] 直接性能測試是在微波暗室內(nèi)通過探頭對陣面單元的福射特性進行測試，由此可 直接判斷陣面單元故障，該方法準確性較高，技術(shù)較為成熟，但受微波暗室的限制，陣面規(guī) 模不能太大。
[0004] 故障推理是在外場對陣列天線的福射特性進行測試，獲取天線增益、波束零點、波 束寬度、波束指向、副瓣位置、副瓣電平、跟蹤范圍、極化方式等基本故障特征參數(shù)，利用所 獲取的先驗故障信息，依據(jù)相應的故障診斷方法定位具體故障福射單元所在的位置，W此 實現(xiàn)陣列天線的故障診斷。診斷之后即可采取包括直接更換異常單元或者利用一定的補償 算法的故障維修方案進行維修，使陣列天線恢復到正常工作狀態(tài)。該方法由于在外場進行， 因此，陣列天線的規(guī)模不受場地限制，但實現(xiàn)起來較為復雜。
[0005] 當陣列天線發(fā)生故障后，在無需雷達完全停止工作的前提下，如何通過監(jiān)測其狀 態(tài)，獲取關(guān)鍵性能參數(shù)，及時對出現(xiàn)故障的天線單元進行快速定位并排除故障，迅速恢復相 控陣天線的技戰(zhàn)術(shù)指標，目前仍然是一項十分復雜的技術(shù)難題。如何實現(xiàn)設計滿足性能指 標要求并在使用過程中保持設計性能，對相控陣天線的快速測試性和快速可診斷性等可測 試性指標均提出了越來越高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陣列天線故障診斷系統(tǒng)，快速、 準確地對外場的大型陣列天線進行故障診斷。
[0007] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明陣列天線故障診斷系統(tǒng)，包括Μ個測試天線、Μ通道 同步接收機和故障診斷裝置，其中：
[000引Μ個測試天線在陣列天線的測試場中固定設置，分別接收陣列天線信號，將接收信 號的幅度值發(fā)送給Μ通道同步接收機；
[0009] Μ通道同步接收機將接收到的Μ個幅度值按測試天線序號排列，作為一組數(shù)據(jù)上 傳給故障診斷裝置；
[0010] 故障診斷裝置包括參數(shù)配置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、故障數(shù)據(jù)庫、故障判定模塊，其 中參數(shù)配置模塊用于用戶配置陣列天線的分區(qū)參數(shù)、陣列天線與測試天線的坐標W及所測 分區(qū)序號，并根據(jù)分區(qū)參數(shù)W及陣列天線與測試天線的坐標，向陣列天線的波控系統(tǒng)發(fā)送 控制信號，使所測分區(qū)波束依次指向各個測試天線；數(shù)據(jù)處理模塊從Μ通道同步接收機接 收得到本次測試的Μ組幅度值數(shù)據(jù)，按波束指向測試天線的序號排列，構(gòu)成測試向量發(fā)送 給故障判定模塊；故障數(shù)據(jù)庫中保存預先通過模擬故障測試得到的各分區(qū)所有故障對應的 標準測試向量W及無故障對應的標準測試向量；故障判定模塊接收本次分區(qū)測試的測試向 量，在故障數(shù)據(jù)庫中讀取對應分區(qū)的無故障標準測試向量，如果本次測試向量和無故障標 準測試向量的相似度大于預設闊值，則該分區(qū)無故障，否則進一步在該分區(qū)所有故障的標 準測試向量中捜索與本次測試向量最接近的標準測試向量，該標準測試向量對應的故障即 為所測分區(qū)的故障。
[0011] 本發(fā)明陣列天線故障診斷系統(tǒng)，包括Μ個測試天線、Μ通道同步接收機和故障診斷 裝置，故障診斷裝置通過波控系統(tǒng)對陣列天線進行分區(qū)，對每個分區(qū)分別進行無故障測試 和故障模擬測試，使分區(qū)波束依次對準Μ個測試天線；測試天線每次得到Μ個幅度值，共計 Μ2個幅度值，通過Μ通道同步接收機上傳至故障診斷裝置，故障診斷裝置將其構(gòu)成所模擬故 障的標準測試向量，保存至故障數(shù)據(jù)庫中；在進行測試時，得到所測分區(qū)的測試向量，與數(shù) 據(jù)庫中所測分區(qū)對應的無故障標準測試向量進行比較，如果差異小于闊值則所測分區(qū)無故 障，否則在所有故障對應的標準測試向量中捜索與本次測試向量最接近的標準測試向量， 其對應的故障即為所測分區(qū)的故障。
[0012] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0013] (1)本發(fā)明通過對陣面進行分區(qū)，可W同時測試分區(qū)內(nèi)多個福射單元，相對于單通 道測試大大減少了測試次數(shù)，提高測試效率；
[0014] (2)本發(fā)明通過多個測試天線來所得到的主瓣和副瓣的幅度值來構(gòu)建測試向量， 從而進行故障診斷，可W有效提高測試的準確性。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明陣列天線故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖2是陣列天線故障診斷系統(tǒng)實際放置示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，W便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在W下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，運些描述在運里將被忽略。
[0018] 圖1是本發(fā)明陣列天線故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明陣列天線故 障診斷系統(tǒng)包括Μ個測試天線1、Μ通道同步接收機2和故障診斷裝置3。
[0019] Μ個測試天線1在陣列天線的測試場中固定設置，分別接收陣列天線信號，將接收 信號的幅度值發(fā)送給Μ通道同步接收機2。Μ的取值范圍為Μ>1，本實施例中采用4個標 準增益卿趴天線來作為測試天線，采用多個固定的測試天線可W解決陣列天線不能轉(zhuǎn)動測 試的問題，又減少了多路徑效應的影響。測試天線與陣列天線的距離可W通過實驗來得到， 需要使故障情況下所得到的測試向量與正常情況下的測試向量的差異明顯大于測量的隨 機誤差，從而更有效地檢測出天線故障。
[0020] Μ通道同步接收機2將接收到的Μ個幅度值按測試天線序號排列，作為一組數(shù)據(jù)上 傳給故障診斷裝置。由于本實施例中有4個測試天線，相應地接收機也為四通道同步接收 機。
[0021] 如圖1所示，故障診斷裝置包括參數(shù)配置模塊31、數(shù)據(jù)處理模塊32、故障數(shù)據(jù)庫 33、故障判定模塊34。
[0022] 參數(shù)配置模塊31用于用戶配置陣列天線的分區(qū)參數(shù)、陣列天線與測試天線的坐 標W及所測分區(qū)序號，并在開始測試時，根據(jù)分區(qū)參數(shù)W及陣列天線與測試天線的坐標，向 陣列天線的波控系統(tǒng)發(fā)送控制信號，使所測分區(qū)波束依次指向各個測試天線。陣列天線的 分區(qū)是指將陣列天線中的福射單元進行分區(qū)，每個分區(qū)包含若干個福射單元，運樣做的好 處是可W對一個分區(qū)進行一次測試即可完成故障診斷，而不需要單獨對每個福射單元進行 測試。
[0023] 數(shù)據(jù)處理模塊32從Μ通道同步接收機2接收得到本次測試的Μ組幅度值數(shù)據(jù)，按 波束指向測試天線的序號排列，構(gòu)成測試向量發(fā)送給故障判定模塊34。
[0024] 故障數(shù)據(jù)庫33中保存預先通過模擬故障測試得到的各分區(qū)所有故障對應的標準 測試向量。也就是說，先通過波控系統(tǒng)控制關(guān)閉分區(qū)內(nèi)的不同福射單元來模擬故障，包括無 故障、單福射單元故障和多福射單元故障，通過測試天線得到該故障對應的標準測試向量， 保存到故障數(shù)據(jù)庫33中，作為故障判定時的對比數(shù)據(jù)。
[0025] 故障判定模塊34接收本次分區(qū)測試的測試向量，在故障數(shù)據(jù)庫33中讀取對應分 區(qū)的無故障標準測試向量，如果本次測試向量和無故障標準測試向量的相似度大于預設闊 值，則該分區(qū)無故障，否則進一步在該分區(qū)所有故障的標準測試向量中捜索與本次測試向 量最相似的標準測試向量，該標準測試向量對應的故障即為所測分區(qū)的故障。
[0026] 本實施例中有4個測試天線，那么就需要通過波控系統(tǒng)將陣列天線所測分區(qū)的波 速依次聚焦到4個接收天線上，也就是天線方向圖主瓣的最大值對準該天線，各個天線均 檢測得到接收信號的幅度值，所對準天線的幅度值為主瓣值，其他Ξ個天線的幅度值為副 瓣值，運4個幅度值構(gòu)成一組數(shù)據(jù)。在完成4個測試天線的聚焦后，可W得到4個主瓣值、 12個副瓣值，總計16個數(shù)據(jù)，由運些數(shù)據(jù)構(gòu)成的測試向量，對應于當前分區(qū)的標準方向圖。
[0027] 本發(fā)明的故障判定原理為：當陣列天線的某些單元出現(xiàn)故障時