一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字t/r組件信號調(diào)理裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置，發(fā)射測試時，每1個數(shù)字T/R組件連接1臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)1個組件發(fā)射測試所需的測試通道搭建；二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)測試資源的分配，將系統(tǒng)中的測試資源通過開關(guān)切換到任意1臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)射信號調(diào)理后，利用系統(tǒng)配置的儀器資源完成發(fā)射參數(shù)的測試；接收測試時，不再引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，基于層次化功分架構(gòu)，信號發(fā)生器輸出的激勵信號和噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器進(jìn)入到每1個數(shù)字T/R組件。本發(fā)明節(jié)省了大量微波部件，系統(tǒng)集成難度低，工程實(shí)現(xiàn)可行性高，并且成本低。
【專利說明】
一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置，還涉及一種子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字陣列雷達(dá)是一種收發(fā)均采用數(shù)字波束形成技術(shù)的全數(shù)字化相控陣?yán)走_(dá)。較之傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)，數(shù)字陣列雷達(dá)具有其無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如動態(tài)范圍大、容易實(shí)現(xiàn)多波束、低損耗、低副瓣、低角測高精度高、可制造性強(qiáng)、系統(tǒng)任務(wù)可靠性高等，因此，數(shù)字陣列雷達(dá)的應(yīng)用前景非常廣闊。
[0003]數(shù)字T/R組件是數(shù)字陣列雷達(dá)最重要和數(shù)量最多的基本單元，數(shù)字T/R組件是一個微波數(shù)字混合的多通道雷達(dá)發(fā)射/接收模塊，整體呈現(xiàn)光纖化、數(shù)字化和集成化的鮮明特點(diǎn)，在功能上相當(dāng)于傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)的模擬T/R組件、移相器、陣面前端、頻率源分機(jī)、接收分機(jī)以及一部分?jǐn)?shù)字信號處理分機(jī)的綜合。由于采用了基于DDS的波形產(chǎn)生技術(shù)和精確幅相控制技術(shù)、基于DDC的多通道數(shù)字化接收技術(shù)、集成化一體化收發(fā)通道設(shè)計技術(shù)和高速大容量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等大量新技術(shù)和新工藝，無論從技術(shù)體制的角度，還是從實(shí)現(xiàn)方式的角度來看，數(shù)字T/R組件都是T/R組件領(lǐng)域的一次跨越和革命。
[0004]與模擬T/R組件相比，在發(fā)射狀態(tài)下，數(shù)字T/R組件不需要輸入射頻模擬信號，只是輸出多通道大功率脈內(nèi)調(diào)制信號；在接收狀態(tài)下需要輸入模擬射頻信號，但是不再輸出模擬射頻/中頻信號，而是通過光纖傳輸?shù)腎/Q數(shù)據(jù)。也就是說，無論是單個數(shù)字T/R組件測試，還是子陣級數(shù)字T/R組件測試，其實(shí)不牽扯到發(fā)射輸入信號和接收輸出信號的調(diào)理，而主要是如何實(shí)現(xiàn)發(fā)射輸出信號和接收輸入信號的調(diào)理。需要注意的是，在物理上發(fā)射輸出端口和接收輸入端口實(shí)際上是同一個端口，只是在不同的工作模式下作用不同而已。
[0005]伴隨數(shù)字陣列雷達(dá)的研制和應(yīng)用，單個數(shù)字T/R組件性能指標(biāo)的測試問題基本得到了解決。但是這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足數(shù)字陣列雷達(dá)和數(shù)字T/R組件研制生產(chǎn)的需要，由此也就產(chǎn)生了基于子陣規(guī)模的數(shù)字T/R組件測試需求。
[0006]目前的子陣級數(shù)字T/R組件測試系統(tǒng)信號調(diào)理方案是在單個組件測試方案的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來，下面結(jié)合圖1以子陣規(guī)模為8個16通道的數(shù)字T/R組件為例說明已有的信號調(diào)理方案。
[0007]如圖1所示，每個數(shù)字T/R組件的端口連接一個定向耦合器，小功率耦合端連接I分128路功分器，大功率直通端口連接開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，總共128個定向耦合器。發(fā)射測試時，輸出的大功率發(fā)射信號先經(jīng)過定向耦合器的直通端口進(jìn)入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，然后利用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通道切換，從而完成功率、頻譜、相參參數(shù)的測試;接收測試時，信號發(fā)生器輸出的激勵信號先經(jīng)過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入I分128功分器中，再通過定向耦合器的耦合端口進(jìn)入數(shù)字T/R組件。上述過程就是收發(fā)信號的調(diào)理過程。還有一種方案就是將定向耦合器換成單刀雙擲開關(guān)，同樣也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)理目的。
[0008]當(dāng)然，還需要說明的是，噪聲系數(shù)這一接收類參數(shù)測試目前需要借助發(fā)射測試通道。因?yàn)榛诠Ψ旨軜?gòu)的接收信號調(diào)理通道插入損耗較大，這是無法完成噪聲系數(shù)測試的，而發(fā)射測試調(diào)理通道主要基于開關(guān)切換方式，插入損耗較低，適合進(jìn)行噪聲系數(shù)的測試，但是因?yàn)槭谴袦y試，所以測試效率較低。
[0009]現(xiàn)有的收發(fā)信號調(diào)理方案存在的缺點(diǎn)為:
[0010](I)需要大量的定向耦合器或單刀雙擲開關(guān)等射頻測試部件，不但成本高，而且很難進(jìn)行系統(tǒng)集成，工程實(shí)現(xiàn)難度大；
[0011](2)如果將定向耦合器換成單刀雙擲開關(guān)，測試安全性低，一旦單刀雙擲開關(guān)發(fā)生故障，極易燒毀功分器；
[0012](3)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)采用了一體化設(shè)計思路，即利用一臺開關(guān)網(wǎng)絡(luò)與被測數(shù)字T/R組件和測試儀器進(jìn)行連接，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大，擴(kuò)展性和可維修性差；
[0013](4)噪聲系數(shù)需要借助發(fā)射測試調(diào)理通道逐一進(jìn)行串行測試，測試效率比較低。
[0014]伴隨數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，測試單位需要在單個數(shù)字T/R組件測試的基礎(chǔ)上解決子陣規(guī)模的數(shù)字T/R組件測試難題，這其中就涉及到如何實(shí)現(xiàn)發(fā)射輸出信號和接收輸入信號的調(diào)理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出了一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置及方法。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0017]—種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置，發(fā)射測試時，每I個數(shù)字T/R組件連接I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)I個組件發(fā)射測試所需的測試通道搭建;二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)測試資源的分配，將系統(tǒng)中的測試資源通過開關(guān)切換到任意I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)射信號調(diào)理后，利用系統(tǒng)配置的儀器資源完成發(fā)射參數(shù)的測試；
[0018]接收測試時，不再引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，基于層次化功分架構(gòu)，信號發(fā)生器輸出的激勵信號和噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件。
[0019]可選地，將目前的普通噪聲源換為大超噪比噪聲源(如35dB以上)，熱態(tài)噪聲功率大大提高，補(bǔ)償了由于兩級功分帶來的插入損耗，使得噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲也可以通過單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器后進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件，從而保證噪聲系數(shù)測試也可以并行實(shí)現(xiàn)，不再需要借助發(fā)射信號調(diào)理通道逐一進(jìn)行串行測試。
[0020]本發(fā)明還提出了一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理方法，發(fā)射測試時，每I個數(shù)字T/R組件連接I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)I個組件發(fā)射測試所需的測試通道搭建;二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)測試資源的分配，將系統(tǒng)中的測試資源通過開關(guān)切換到任意I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)射信號調(diào)理后，利用系統(tǒng)配置的儀器資源完成發(fā)射參數(shù)的測試；
[0021]接收測試時，不再引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，基于層次化功分架構(gòu)，信號發(fā)生器輸出的激勵信號和噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件。
[0022]可選地，將目前的普通噪聲源換為大超噪比噪聲源(如35dB以上)，熱態(tài)噪聲功率大大提高，補(bǔ)償了由于兩級功分帶來的插入損耗，使得噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲也可以通過單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器后進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件，從而保證噪聲系數(shù)測試也可以并行實(shí)現(xiàn)，不再需要借助發(fā)射信號調(diào)理通道逐一進(jìn)行串行測試。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024](I)節(jié)省了大量微波部件，系統(tǒng)集成難度低，工程實(shí)現(xiàn)可行性高，并且成本低；
[0025](2)收發(fā)測試分離提高了測試安全性；
[0026](3)層次化的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和功分器設(shè)計思路有利于提高擴(kuò)展性和維修性指標(biāo)；
[0027](4)將目前使用的普通噪聲源更換為大超噪比噪聲源，將逐一通道串行進(jìn)行噪聲系數(shù)測試改進(jìn)為所有通道并行測試，從而大大提高了測試效率。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為現(xiàn)有子陣級數(shù)字T/R組件測試系統(tǒng)信號調(diào)理框圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的子陣級數(shù)字T/R組件發(fā)射測試原理框圖；
[0031 ]圖3為本發(fā)明的子陣級數(shù)字T/R組件接收測試原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]目前的子陣級數(shù)字T/R組件測試系統(tǒng)信號調(diào)理方案來源于單個組件測試方案，沒有關(guān)注到測試規(guī)模急劇增大后系統(tǒng)集成的難度。另外，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)也會更加復(fù)雜龐大，由此也帶了擴(kuò)展性和可維修差等問題。如果采用將定向耦合器換成單刀雙擲開關(guān)的方案，因?yàn)殚_關(guān)數(shù)量的增長也會極大的降低測試安全性。還有，噪聲系數(shù)需要借助發(fā)射測試調(diào)理通道逐一進(jìn)行串行測試，測試效率比較低。
[0034]因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)存在上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置及方法，發(fā)射測試和接收測試進(jìn)行徹底地物理分離，測試通道和測試儀器不再復(fù)用。
[0035]如圖2所示，本發(fā)明基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置發(fā)射測試時，不再需要用于收發(fā)分離的大量定向耦合器或者單刀雙擲開關(guān)，這對于子陣級測試來說將會節(jié)省大量的微波部件。每I個數(shù)字T/R組件連接I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，如果是8個數(shù)字T/R組件就有8臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)I個組件發(fā)射測試所需的測試通道搭建。以16通道數(shù)字T/R組件為例，一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部為16路發(fā)射端口至相參、頻譜、功率等3類儀器端口(目前為6個端口，分別是4個相參端口、I個頻譜端口、I個功率端口)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相參、頻譜、功率等測試資源的分配，相當(dāng)于系統(tǒng)中有多組測試資源，這些測試資源可以通過開關(guān)切換到任意I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)射信號調(diào)理后，利用系統(tǒng)配置的儀器資源即可完成發(fā)射參數(shù)的測試。
[0036]此外，本發(fā)明提供的子陣級發(fā)射信號調(diào)理裝置不但節(jié)省了大量的定向耦合器或者單刀雙擲開關(guān)等微波部件，而且將原先規(guī)模龐大的一體化開關(guān)網(wǎng)絡(luò)拆分成了兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。還是以8個16通道的數(shù)字T/R組件發(fā)射測試為例進(jìn)行說明，原有方案的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為129端口(128路T/R端口和I路功分器輸入端口)至8路測試儀器端口(其中相參端口為4個)，規(guī)模龐大，擴(kuò)展性和維修性都較差。而本發(fā)明將龐大復(fù)雜的一體化開關(guān)網(wǎng)絡(luò)拆成了 8臺16路發(fā)射端口至3類共6個儀器端口的一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以及I臺N X 6至3類共6個儀器端口的二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(N可以大于被測件數(shù)量)。如果要增加測試規(guī)模，則二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)保持不變，只需增加相應(yīng)的一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)即可，這樣就提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性指標(biāo)。此外，經(jīng)層次化拆分后，每臺開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度也大為降低，當(dāng)然維修性指標(biāo)也會大為改善。
[0037]如圖3所示，接收測試時，不再需要引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，而是基于層次化功分架構(gòu)。還是以8個16通道的數(shù)字T/R組件接收測試為例進(jìn)行說明，信號發(fā)生器輸出的激勵信號經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、第一級I分8功分器后同時進(jìn)入8個二級I分16路功分器中，從而形成128路相參激勵信號。如果第一級功分器分路數(shù)量大于8，如果要增加測試規(guī)模，只需增加相應(yīng)的二級I分16路功分器即可，這樣就提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性指標(biāo)，而且也方便了系統(tǒng)集成。同時將目前的普通噪聲源換為大超噪比噪聲源(如35dB以上)，熱態(tài)噪聲功率大大提高，補(bǔ)償了由于兩級功分帶來的插入損耗，使得噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲也可以通過單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器后進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件，從而保證噪聲系數(shù)測試也可以并行實(shí)現(xiàn)，不再需要借助發(fā)射信號調(diào)理通道逐一進(jìn)行串行測試。
[0038]本發(fā)明還提出了一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理方法，實(shí)現(xiàn)原理與上述信號調(diào)理裝置相同，這里不再贅述。
[0039]本發(fā)明的基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置及方法節(jié)省了大量微波部件，系統(tǒng)集成難度低，工程實(shí)現(xiàn)可行性高，并且成本低;收發(fā)測試分離提高了測試安全性;層次化的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和功分器設(shè)計思路有利于提高擴(kuò)展性和維修性指標(biāo)。將目前使用的普通噪聲源更換為大超噪比噪聲源，將逐一通道串行進(jìn)行噪聲系數(shù)測試改進(jìn)為所有通道并行測試，從而大大提高了測試效率。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置，其特征在于，發(fā)射測試時，每I個數(shù)字T/R組件連接I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)I個組件發(fā)射測試所需的測試通道搭建;二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)測試資源的分配，將系統(tǒng)中的測試資源通過開關(guān)切換到任意I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)射信號調(diào)理后，利用系統(tǒng)配置的儀器資源完成發(fā)射參數(shù)的測試； 接收測試時，不再引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，基于層次化功分架構(gòu)，信號發(fā)生器輸出的激勵信號和噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述噪聲源為大超噪比噪聲源。3.一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理方法，其特征在于，發(fā)射測試時，每I個數(shù)字T/R組件連接I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)里實(shí)現(xiàn)I個組件發(fā)射測試所需的測試通道搭建;二級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)測試資源的分配，將系統(tǒng)中的測試資源通過開關(guān)切換到任意I臺一級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過兩級開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)射信號調(diào)理后，利用系統(tǒng)配置的儀器資源完成發(fā)射參數(shù)的測試； 接收測試時，不再引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，基于層次化功分架構(gòu)，信號發(fā)生器輸出的激勵信號和噪聲源輸出的標(biāo)定噪聲經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、兩級功分器進(jìn)入每I個數(shù)字T/R組件。4.如權(quán)利要求3所述的一種基于收發(fā)分離的子陣級數(shù)字T/R組件信號調(diào)理方法，其特征在于，所述噪聲源為大超噪比噪聲源。
【文檔編號】G01S7/40GK105842673SQ201610368877
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】丁志釗, 吳家亮, 孫運(yùn)臻, 劉忠林, 蔣玉峰, 季漢國, 段志強(qiáng), 徐寶令
【申請人】中電科儀器儀表有限公司