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有源相控阵雷达通道幅相监测方法研究

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相控阵跟踪测量雷达组网跟踪技术研究

相控阵跟踪测量雷达组网跟踪技术研究

相控阵跟踪测量雷达组网跟踪技术研究摘要：相控阵跟踪测量雷达为有源电子扫描阵列雷达，亦或是无源电子扫描阵列雷达，其主要是改变天线表面阵列而发出的波束合成方式，以此改变波束扫描方向的雷达，此类设计与机械扫描雷达天线不同，其无需用机械马达驱动雷达天线，便可实现大范围侦测。

本文从相控阵技术的概念入手，对相控阵跟踪测量雷达的主要工作方式及组网跟踪系统资源管理技术进行研究和分析。

关键词：相控阵雷达；工作方式；组网跟踪系统；资源管理技术雷达的是远距离侦测的眼睛。

随着科技的不断发展，各种电子技术不断发展，推动了雷达技术的不断进步，从而使得雷达无论是在测量距离还是测量准确度方面都有着极大的进步。

相控阵跟踪测量雷达是一种先进的雷达技术，其测量距离远、准确度高，尤其是在多目标的测量跟踪上具有极强的优势，是部队应用较多也是投入研究力度极大的一种雷达技术。

相控阵跟踪测量雷达组网跟踪系统资源管理技术的应用，具有提升资源利用率、有效优化探测性能的作用。

1 相控阵技术的概念相控阵技术是指以阵列天线不同单元幅度、相位以及空间波束扫描为控制对象的一种控制技术。

其中，空间波束是在相控阵技术对不同单元阵列天线幅度和相位进行控制的基础上逐渐产生和形成的。

2 相控阵跟踪测量雷达的主要工作方式2.1 相控阵跟踪测量雷达的角度工作方式在相控阵跟踪测量雷达的角度工作过程中，其基本工作方式为手控、引导、搜索、跟踪等几个步骤。

在手控时，相控阵跟踪测量雷达的操作人员通过使用伺服操纵杆来手动控制相控阵跟踪测量雷达阵面法线的指向，将相控阵跟踪测量雷达的扫描范围对准所需扫描的目标空域。

利用角度引导数据，相控阵跟踪测量雷达的伺服系统来驱动相控阵跟踪测量雷达阵面的法线来跟随引导数据进行移动，实现对于空域的扫描。

而后，相控阵跟踪测量雷达的电子扫描波束按照顺序实现对于目标空域的扫描，其中，扫描多采用的是光栅扫描的方式完成对于指定空域的覆盖。

最后，相控阵跟踪测量雷达通过对接收到的目标的方位、速度的数据进行处理，完成对于相控阵跟踪测量雷达移动的方位、俯仰角度误差的计算，通过相控阵跟踪测量雷达的移动伺服控制系统完成对于目标的跟踪。

有源相控阵天线近场幅相一致性测量系统设计

有源相控阵天线近场幅相一致性测量系统设计

有源相控阵天线近场幅相一致性测量系统设计张博;丁乐;孙景业;刘宇【摘要】针对集成了变频模块的有源相控阵天线,设计了一款在天线辐射近场测量各阵元间幅相一致性的自动化系统,解决了收发组件与阵列天线一体化设计所带来的幅相一致性测量问题.该系统采用改进的直接比较法对待测相控阵天线幅相进行测量,硬件主要使用上位机、矢量网络分析仪、现场可编程门阵列(filed-programmable Gate Array,FPGA)和三轴控制系统,软件采用实验室虚拟仪器工程平台(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,LabVIEW)开发环境进行编程.实测结果表明,该系统可在20分钟内完成多个工作频点下,169路天线单元的幅相差异采集,具有测试速度快、测试效率高等特点.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)022【总页数】5页(P137-141)【关键词】有源相控阵天线;幅相一致性;矢量网络分析仪;辐射近场【作者】张博;丁乐;孙景业;刘宇【作者单位】西安邮电大学电子工程学院,陕西西安710121;西安邮电大学电子工程学院,陕西西安710121;西安邮电大学电子工程学院,陕西西安710121;西安邮电大学电子工程学院,陕西西安710121【正文语种】中文【中图分类】TP273近年来，随着超大规模集成电路[1]和有源器件技术[2]的发展，国内外陆续研制出了多款小体积、高性能的有源相控阵天线[3]。

与常规阵列天线相比，有源相控阵天线具有体积小、质量轻、辐射功率大，且能精确且快速地调节并控制波束指向，跟踪、识别、搜索多个未知目标等特点[4]。

这些特点使相控阵天线在军事、民用等诸多领域有着及其广泛的应用。

但对有源相控阵天线而言，只有精确已知各通道之间的幅度和相位差异，并准确的做出相应的补偿，才能实现精确的波束指向。

如何精确地实现通道间的幅相差异测试，或者称为幅相一致性测试[5]，将是保证相控阵天线性能的关键。

有源相控阵雷达通道幅相监测方法研究

有源相控阵雷达通道幅相监测方法研究

Ａ ｔｄ ｎ ｃ ａ ｎ ｌａ ｌ ｕ ｅ ｐ ａ ｅ ｍｏ ｉ ｒｎ ｔｏ ｓ ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｎ ｅ ｍｐｉ ｄ — ｈ ｓ ｎｔ ｉｇ ｍｅｈ ｄ ｔ ｏ
ｆｒａ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｒａ ａ ａ ｓ ｏ ｃｉ ｈ ｓ ｄ ａ ｒｙ ｒ ｄ ｒ ｖ
ｕ Ａ Ｘｕ ． ｕ Ｎ ｅｈ ｉ （ ｌａ ｅｒｅｔｉ ＭｉｔｙＲｐｅｎａｖ ｉｒ ｓ ｔｅ ｅｏ ａａ ｙｔ ｔ ｈｎ ｅＰ ＡＮ ｖ ａｊ ｇ Ｎ ｎ １ Ｙ） ｆＲ ｄｒ ｓｍｏ ｈ Ｃ ｉｓ Ｌ ａｙｉ Ｎ ｎｎ ， ａ ｇ２￣ ３ Ｓ ｅ ｆ ｅ ｅ ｎ ｉ
１ 引 言
随着微电子化和数字技术 的飞速发展 ， 数字波束 形成技术在相控阵雷达中得到了广泛的应用。数字波 束形成技术充分利用 了阵列 天线所接 收到的空 间信
息， 以快速、 可 灵活地实现波束 扫描 ， 并具有抗干扰 能
力强 、 可靠性好等多方面的优点。但是 ， 由于各通道间
幅相特性的不一 致， 因而导致 了波束指 向不正确和旁 瓣 抬 高等 问题 。这 是 每个阵列 雷 达 设计 者 都 非常 关 注 的 。本 文首 先分 析 了 引起 通 道 幅 相 不 一致 的原 因 ， 并 且仿真了通道幅相误差对波束形成的影响， 最后结合 工程 实际 阐述 了有源相 控 阵雷 达 中收 发通 道 幅相 监 测
第３ １卷 第 ４期 ２１ 年 ｌ ０ １ ２月
雷达与对抗
ＲＡＤ ＡＲ ＆ Ｄｅ ． ０ １ ｃ ２ １
有源相控 阵雷达通道 幅相监测方法研究
练 学辉
（ 海军驻南京地 区雷达 系统军事代表室 ， 南京 ２０ ０ ） １０３
摘
要： 通过仿真分析了通道幅相误差对有源相控阵波束形成的影响， 描述 了实际工程 中 测量通道

一种数字阵列雷达幅相监测校准的新方法

一种数字阵列雷达幅相监测校准的新方法

一种数字阵列雷达幅相监测校准的新方法宋虎;李赛辉;刘剑;蒋迺倜【摘要】数字阵列雷达是一种接收和发射波束都以数字方式实现的全数字相控阵雷达.基于远场外监测原理,研究了数字处理的幅相误差校准方法,并探讨提出一种基准数据和中场监测相结合的阵地级校准方法.试验结果表明,本文提出的方法可以得到精度很高的校准数据,经校准后的天线波束可以满足数字阵列雷达的要求.基于基准数据和中场监测相结合的方法是一种探索,是数字阵列雷达阵地级校准的简单、易行、有效的方法.【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2015(035)001【总页数】5页(P29-33)【关键词】数字阵列雷达;幅相误差;监测与校准【作者】宋虎;李赛辉;刘剑;蒋迺倜【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153【正文语种】中文【中图分类】TN958.92数字阵列雷达集成了阵列技术和数字技术的优点，可有效地提升雷达的性能，满足日益增长的对雷达的需求。

相对于传统相控阵来说，它具有巨大的优势:易于实现超低副瓣，大的动态范围，波束扫描速度快，可同时多波束等。

为了解决舰载雷达在近海作战时复杂环境下小目标的检测问题，美国海军在2000年开展了DAR(Digital Array Radar)雷达的研究，并完成了L波段96个单元的实验样机系统［1］。

国内在数字阵列雷达系统及关键技术方面也进行了大量的研究和试验［2］。

数字阵列的制造和安装位置误差、发射和接收通道存在幅相误差等，均会对天线的副瓣电平、增益和波束指向造成影响。

为了确保天线方向图符合天线性能指标要求，有源相控阵天线必须校准。

不同于传统的相控阵雷达，数字阵列雷达采用数字波束形成技术实现发射和接收的波束，校准处理也采用数字的方法，具有波束形成灵活、校准精度高等优点。

相控阵雷达在线幅相校正

相控阵雷达在线幅相校正

相控阵雷达在线幅相校正纪斌;杨勇【摘要】Because the radar echo’s amplitude and phase will be changed when the temperature of TR mod-ule channel rises,the phased array antenna beam pointing accuracy will descend and side-lobe level will drive up,resulting in the failure when the radar system begins to detect,imaging and track. Through analy-zing the reason causing amplitude-phaseerror,this paper introduces an algorithm which combines far-field measurement method of optimized radiation pattern with near-field measurement method of average vector algorithm to calibrate the radar non-realtimely and improve the phased array antenna’s amplitude-phase consistency. The correction and feasibility of this algorithm have been proved by the measurement in ane-choic chamber and outfield test.%TR组件有源通道会随环境条件的变化引起雷达回波幅度和相位的变化，使得相控阵天线波束的指向精度下降、副瓣电平抬高，导致雷达系统在探测、成像、跟踪时失效。

变频通道幅相一致性测试方案介绍

变频通道幅相一致性测试方案介绍

变频通道幅相一致性测试技术方案 2015年12月15日张德锋1 引言有源相控阵(AESA)雷达具有快速波束成形、作用距离远、测量精度高及同时支持多种功能等优势，广泛应用于国防、航空航天应用中。

有源相控阵雷达一般包含许多个T/R组件，为了保证相控阵雷达的总体性能，需要对T/R组件的性能严格把关。

图1. 有源相控阵(AESA)雷达有源相控阵雷达具有成百上千个辐射单元——天线，每个天线连接一个T/R组件，每个T/R组件均包含发射和接收通道，以及移相器、衰减器等部件，典型的T/R 组件结构如图2所示。

相控阵雷达通过调整T/R组件的移相器、衰减器来改变每一路信号的相位和幅度，从而实现波束的快速扫描。

发射链路天线端接收链路图2. 典型的T/R组件结构示意图对于相控阵雷达，只有精确已知各通道之间的幅度和相位差异，才能够准确地作相应的补偿 (基带补偿或者通过衰减器和移相器补偿)，从而实现精确波束成形。

如何精确地实现通道间的幅相差异测试，或者称为幅相一致性测试，将是保证相控阵雷达性能的关键。

T/R组件中的发射通道和接收通道往往包含变频部件，通道的输入和输出频率不同，这将使得测试更加复杂。

针对以上测试，罗德与施瓦茨公司可提供完善的测试解决方案。

凭借出色的射频性能和丰富的测试功能，罗德与施瓦茨公司的矢量网络分析仪可完美地完成变频通道幅相一致性测试，尤其是多端口矢量网络分析仪，将是多通道幅相一致性测试的理想选择。

2 变频通道幅相一致性测试如果待测通道不包含变频器件，则直接测试每个通道的S参数得到相移和插损，便可以求出通道之间的幅相一致性。

如果待测通道包含变频器件，则通常有三种测试方法：(1) 基于R&S ZVA矢量网络分析仪的双音测试技术，可确定每个通道的相位及损耗，再与参考通道相比较，从而得到通道间幅相一致性；(2) 直接将每个变频通道输出信号的相位和幅度与参考通道比较，从而得到通道间幅相一致性。

(3) 使用参考混频器确定通道间幅相一致性。

T／R组件幅相快速测试研究

T／R组件幅相快速测试研究摘要T/R组件的批生产能力已经成为大型有源相控阵雷达系统研制的重要保障，更加快速地测试组件性能是T/R组件生产部门的重要课题，本文介绍了使用PXI高速I/0卡提高T/R组件自动测试系统性能，提升TR组件幅相测试速度的方法。

关键词T/R组件；自动测试系统；PXI前言大型有源相控阵雷达对T/R组件的需求数以万计，一般T/R组件的电性能测试项目达到几十项之多，再结合组装过程、环境试验的反复测试、大带宽下的多频点测试要求，测试工作量巨大。

在T/R组件生产过程中采用全自动测试系统对其进行电性能测试是行业内的普遍选择。

T/R组件自动测试系统一般由以下测试仪器组成：矢量网络分析仪、信号源、频谱仪、噪声仪、功率计、示波器、直流电源，还包括进行测试通路切换的开关系统、控制被测件工作状态的控制器以及系统控制计算机。

T/R组件的幅相测试因其测试状态多，数据量大，耗时多，在组件测试中具有重要地位。

幅相测试涉及矢量网络分析仪，组件控制器，开关系统的结合使用。

提高幅相测试速度，对提升T/R组件批生产能力具有重要意义。

1 T/R组件幅相测试T/R组件幅相的测试流程，一般先切换开关系统形成测试通道，组件上电，发送控制信号使组件工作在指定状态，等待状态稳定，从矢量网络分析仪读取幅度、相位、驻波数据，再进入下一状态。

所有状态测试完成后，关电。

再切换到下一测试通道，重复测试状态循环。

发送控制信号的过程实质是计算机将指令传输到组件控制器，组件控制器再输出信号到组件。

这一过程的时间取决于计算机与组件控制器的数据传输速度已经组件控制器的信号生产速度。

组件控制器通常使用串口连接计算机，速度较慢。

组件控制器为定制非标设备，效率难以保证。

数据读取的速度取决于矢量网络分析仪的性能，以及与计算机的连接方式和数据量。

数据量取决于测试要求，宽频带T/R组件的频点数多，数据量相应较大。

幅相测试的耗时也取决于对T/R组件的测试状态要求。

26735216_一种相控阵雷达多通道同步方法

2022年2月第50卷第1期Feb.2022Vol.50No.1现代防御技术MODERN DEFENCE TECHNOLOGY一种相控阵雷达多通道同步方法*祝昇翔，何岷，贺志毅，王嘉欣（北京遥感设备研究所，北京100854）摘要：相控阵雷达采用多通道工作方式后增加了自由度并提升了系统性能。

针对雷达遇到的同步问题，提出一种相控阵雷达多通道同步方法。

该方法首先采用同步触发方式对单个时钟芯片进行同步，然后对多个时钟芯片的同步信号进行精确延时调整，最后采用一种自适应采样窗口中心调节方法实现多个高速模数转换器的同步。

将其应用于实际雷达产品，实测结果表明，该方法可有效实现相控阵雷达的多通道同步。

关键词：多通道；同步；相控阵雷达；JESD204B标准；时钟doi：10.3969/j.issn.1009-086x.2022.01.009中图分类号：TN958.92；TJ0文献标志码：A文章编号：1009-086X（2022）-01-0060-07A Multi-Channel Synchronization Method for Phased Array RadarZHU Sheng⁃xiang，HE Min，HE Zhi⁃yi，WANG Jia⁃xin（Beijing Institute of Remote Sensing Equipment，Beijing100854，China）Abstract：The multi-channel mode of phased array radar increases the degree of freedom and im⁃proves performance of the system.To solve the synchronization problem of the radar，a multi-channel synchronization method for phased array radar is proposed.It uses the synchronization trigger mode for single clock chip.The delay values of multiple synchronization signals of the clock chips are ad⁃justed accurately.An adaptive sample window center adjustment method is proposed for multiple high speed analog to digital converters.This method is used for actual radar products.Test results have demonstrated the effectiveness of the approach to implement multi-channel synchronization for phased array radar.Keywords：multi-channel；synchronization；phased array radar；JESD204B standard；clock0引言相控阵技术自出现以来，凭借其波束快速扫描和灵活捷变，以及空域滤波和定向能力，大大提升了雷达的威力［1］。

基于有源相控阵技术的雷达数据通信的分析

［2］ 覃秋实.关于铁路信号改造工程开通阶段施工技术方案探 讨［J］.企业科技与发展,2015(13):66-37.
65
信息通信
分内容，通过该系统可以促进数据及时处理运输。在正常情况 下，雷达数据处理更加依赖多次雷达信息釆集，同时利用信号的 发送和接收来促进信息数据的及时传递。以有源相控阵技术为 基础的雷电系统操作过程中，实现数据传输和雷达探测功能的 主要是通信脉冲,为了提高雷达接收飓体效用，促信息 的实时传递,需要从基础入手,使雷达脉冲载波和通信脉冲保持 频率一致性。最大程度上提髙数据传输速度,扩展信道宽度，同 时这也是其他电台通信无法达到的目标。在有源相控阵的雷达 系统信息传输终端，需要增设其他设备构建新型通信电台。针 对计算机操作通过雷达存储采样进行设计，对相关信号进行统 一处理，随后利用信号处理器将数据进行编码、封装,及时做出 脉冲反应。设计新型通信电台的过程中，还需要优先考虑是否 增加新天线，并和相应的通信电台使用相同的天线，可以共用的 情况下，可以直接利用射频开关将收发机与天线进行连接。如 果无法使两者实现共用,需要对天线进行重新加装,才可以满足 有源相控阵为基础的雷达数据通信要求。信号处理器的具体功 能包括传输数据加密和解密操作、信道解码处理和数据解调。数
1.2及时传输相关数据信息。 可靠性强 因为和普通管子相比，固态电子中的平均故障间隔要长一
些,因此在失效条件下,相关部件的来自能衰减量也相继降低 ，从 而可以在较大程度上减少馈线功率浪费，促进发射机输出功率
1.3的有效提升，降低发射机关于总功率方面的要求,节约电力资源。 缩减天线体积 有源相控阵的雷达天线内，所有设备都是保持一种低压
传统的通信系统其传输速度整体较慢，不能进行大量数 据传输。在数据釆集工作后，现有数据链也无法将所有釆集 到的信息实时传输至控制平台，同时在任务交接时，支援飞机 无法保存相关数据。有源相控阵的引入，可以辅助解决该问题。

一种基于相控阵体制的精密进近雷达研究与设计

一种基于相控阵体制的精密进近雷达研究与设计Research and design based on phased array architecture for precision approach radar武 勇，陈忠先 （安徽四创电子股份有限公司，合肥 230088）摘 要：精密进近雷达（PAR）主要用于引导飞机进近和着陆。

针对机械扫描PAR的缺点，本文提出了一种采用一维相扫天线的全固态PAR的设计原理，这种雷达具有探测能力强、数据率高、可靠性好等特点。

关键词：相控阵；PAR；T/R组件；AMTD0 引言据航空专家统计，世界上约68%的飞机航行事故发生在飞机起飞后的6min和降落前的7min内。

为了实现飞机的安全起降，自20世纪60年代以来，国际上逐步发展出了一种用于引导飞机安全起降的PAR。

早期的PAR 一般采用机械扫描的反射面天线、电子管发射机的非相参体制雷达，存在着波束覆盖范围窄、需手动操控天线扫描、抗杂波干扰能力差、数据率低、可靠性差等缺点。

随着现代雷达技术的发展，PAR已发展成为采用相控阵天线、固态发射机的全相参体制雷达。

相控阵PAR利用计算机控制天线单元的移相器，改变其天线孔径上的相位分布来实现天线波束在探测空域的扫描。

这种雷达的优点是天线波束扫描不受机械惯性约束，并具有AMTD工作模式，从而获得扫描时间、能量资源的最合理应用，但天线单元的T/R组件成本较高。

随着T/R组件的国产化和微电子技术成熟度的提高，T/R组件成本以满足大批量应用的需要。

本文针对机械扫描雷达的缺点，提出了一种采用2个一维相扫天线（航向天线和下滑天线）分时工作的PAR，提高了雷达系统的性能价格比。

1 电讯总体设计相控阵PAR工作时，航向天线和下滑天线在波控计算机的控制下，以分时扫描方式进行探测空域搜索。

航向天线的波束扫描范围为±15°，下滑天线的波束扫描范围为-1°～9°。

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3 通道幅相监测方法及系统构建
在研制过程 中，相 控 阵 雷 达 的 通 道 幅 相 校 准 可 以 借助近场测试系统，而在装备服役期间则难以借助辅 助设备，必须有其他合理的辅助测量方法对通道的特
性进行监测和校正。校正的过程一般是在监测到幅相 特性数据后，对于上行通道可以通过调整波控方式或 者修改数字移相器完成预期的波束赋形，而下行通道 则可以在 DBF 的数字加权网络中实现各通道间的幅相 修正［3-4］。
2 通道幅相误差分析
2． 1 通道幅相误差来源分析 有源相控阵雷达系统基本组成如图 1 所示。
图 1 有源相控阵阵面系统框图
在不考虑安 装 误 差 和 通 道 间 互 耦 的 情 况 下，影 响 系统各通道幅相一致性的因素主要包括:
( 1) 天线阵列幅相误差; ( 2) TR 组件幅相误差; ( 3) 数字化信号的量化误差; ( 4) 温度不一致性造成的误差;
内监测的优点是: 能实现在线监测，监测速度快; 技术成熟、可靠性高、性能稳定; 精确度高，可以在整机 架设之前通过仪表对监测通道进行校准。
由于内监测 时 没 有 包 括 阵 元 的 影 响，监 测 的 是 收 发分机通道的幅相特性，必然会有其不足的地方: 监测 的结果不包括天线单元的幅相误差和其互耦作用，与 实际检测到的幅相数据有一定的差异; 不能监测天线 安装误差 和 阵 元 本 身 排 列 方 向 所 引 起 的 相 位 不 一 致 性; 监测通路引入了电子开关的系统误差，必须预先得 到监测通路的不一致性。
图 2 不同幅相误差对波束形成的影响 分别使用了 3 组参数与没有幅相误差的波束形成结 果对比，其中 σφ 和 σa 分别表示相位和幅度误差的均方 值，没 有 进 行 加 窗 处 理。在 没 有 幅 相 误 差 时 主 旁 瓣 比 － 13. 2 dB; σφ = 1. 4°，σa = 0. 1 时，主旁瓣比 － 12. 9 dB; σφ = 4. 7°，σa = 0. 1 时，主旁瓣比 － 12. 49 dB; σφ = 8. 9°， σa = 0. 1 时，主旁瓣比 － 11. 17 dB。
参考文献: ［1］ 梁爱民，陈露． 低空风切变与飞行安全［J］． 中国
民用航空，2009，105( 09) : 32． ［2］ 魏永恒． 大气湍流及航空风切变探测预警体系
［J］． 宝成航空科技，2007( 1) : 1-13． ［3］ 秦显忠． 机载系统和设备软件适航性认证最新指
导文件-RTCA DO-178B［J］． 航空电子技术，1995 ( 1) : 23-25． ［4］ 张培昌，杜秉玉，戴铁培． 雷达气象学［M］． 北京: 气象出版社，2000． 11． ［5］ Lee J，etc． Testability analysis based on structural and behavioral information［C］． Proceeding of IEEE VLSI Test Symposium，Atlantic City，NJ，1993: 139-145．
外监测的缺点在于必须要选择满足远场测试条件 的场地，在雷达装备服役以后很难准确实施。
两种通道监测手段适用于不同的场合，内监测更适 合经常性的系统自检，而外监测的通道一致性数据更加 真实。作真值使用，方便以后系统维护。
下面通 过 接 收 外 监 测 实 验 说 明 监 测 方 法 的 正 确性。
＊ 收稿日期: 2011-03-05; 修订日期: 2011-05-11 ＊＊ 作者简介: 练学辉，男，1965 年生，高级工程师，从事舰载雷达总体技术研究。
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练学辉 有源相控阵雷达通道幅相监测方法研究
( 5) 宽频带带内幅相不一致。 由模拟电路、数字电路组成的 TR 组件很难做到各 通道间的幅度、相位一致性，是其主要的误差源，而且 受到温度不 同 的 影 响，幅 相 一 致 性 恶 化 很 大。 捷 变 频 工作方式下的雷达在多个频率点间幅相一致性是有差 异的。 2． 2 幅相误差对波束形成影响的仿真分析 阵列信号的理想形式为 Si = Aexp( j( 2πfIFt + iγ) ) ， i = 0，1，． ． ． ，N － 1 式中，波程差 γ = － 2π( d / c) fsinθ，f 为射频，θ 为观察方 向与阵面法线的夹角，d 是阵元间距。当考虑通道间的 幅相误差时，阵列信号的形式为 Si' = A( 1 + ai) exp( j( 2πfIFt + φi + iγ) ) ，
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图 5 接收入射角 － 7． 2°监测信号幅相
( 下转第 68 页)
雷达与对抗
2011 年 第 4 期
析，给出了气象、湍流、风切变探测工作处理流程，然后 针对气象 3 个方式探测处理的特点提取了软件功能和 安全性测试的关注点，详细介绍系统测试环境的构建 方法，最后通过 7 种测试类型的执行完整地覆盖了基 于需求的系统测试，为同类测试项目提供了实际经验。 另外，机载气象雷达软件系统测试要进一步加强对气 象目标模型仿真技术的深入研究才能更好地为测试项 目提供全面的测试场景。
于: 设备量得到了简化，而且不需要在远场的反射物处 放置设备和安排保障人员; 硬件实现简单，成本低，在 不影响雷达性能的前提下通过雷达自身的功能做完全 部监测过程，不需要其他设备配合; 考虑到了天线阵元 自身幅相误差等因素的影响，更加接近真实的接收通 道幅相特性; 接收外监测时可以迅速定位损坏的 TR 组 件的位置。
按照监测信号馈入的位置，将经典的监测方法分为 内监测和外监测两种，分别包含接收监测和发射监测。
( 1) 内监测 内监测法 在 技 术 上 是 一 种 传 统 的、较 为 成 熟 的 方 法。使用内监测时需要在发射末级加入定向耦合器，从 耦合器耦合出或者馈入监测信号，通过分析各通道回馈 的监测信号间的相位从而进行发射监测和接收监测。 图 3 描述的是发射监测和接收监测基本功能模块 组成和工作 流 程。 综 合 控 制 器 包 括 采 集 下 行 信 号、生 成监测信号、控制各种开关和移相器等功能。
本文提出了 一 种 较 为 简 单 的 外 监 测 方 法，相 比 于 经典的外监测法减少了一部分设备量。系统原理框图 如图 4 所示。将反射体架设在雷达阵面的远场，用脉 冲形式的监测信号对其照射。由于脉冲信号的初相是 固定的，从天线单元发出，经反射体回到天线，这个过 程中不考虑环境的影响，回波信号满足平面波入射条 件，信号幅度相位变化是固定的。
i = 0，1，． ． ． ，N － 1 其中 ai 和 φi 分别为整个传输链路引入的幅度和相位 误差。波束形成结果变为
N －1
∑ Yk( t) = A( 1 + ai) exp( j( 2πfIFt + φi + iγ) ) Wk( i) ， i =0 k = 0，1，． ． ． ，M － 1
其中，K 为波束号，M 为形成的波束数，N 为阵元数。 不同 ai 和 φi 对合成波束的影响如图 2 所示。
A study on channel amplitude-phase monitoring methods for active phased array radars
LIAN Xue-hui
( Military Representative Office of Radar System of the Chinese PLA Navy in Nanjing，Nanjing 210003) Abstract: The effects of the channel amplitude-phase errors on the DBF for active phased array radars are analyzed through the simulation，and the internal and external monitoring methods of measuring the channel errors in actual engineering are described． A simple and effective amplitude-phase measuring method is presented with the test data and charts given． Keywords: active phased array radar; channel amplitude-phase error; internal monitor; external monitor
利用内监测系统可以进行雷达系统自检、TR 组件状 态监测、TR 组件更换前后的比较、自动故障定位等工作。
( 2) 外监测 常规外监测 法 需 要 在 距 离 较 近、较 空 旷 的 地 区 进
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雷达与对抗
2011 年 第 4 期
行。在天线阵 面 外 设 置 一 个 或 几 个 外 监 测 天 线，从 远 场源获得监测信号，或者发射监测信号; 稳定的相参信 号经过各通道，改变后的幅相信息能够被采集到，从而 得到通道的不一致性数据。
图 3 内监测系统原理框图
接收内监测 时，监 测 转 换 开 关 将 综 合 控 制 器 输 出 的监测信号经过电子开关送到发射组件末级的定向耦 合器，耦合回来的信号经过环流器馈入正常的接收支 路，综合控制器采集回馈的监测信号，并将数据传给后 端的操控计算机进行幅度相位计算。
发射内监测 时，综 合 控 制 器 产 生 射 频 监 测 信 号 送 入正常发射通道，通过发射组件送入各阵元，而部分信 号通过定向耦合器耦合到监测支路，并通过下变频进 入综合控制器进行数字化转换。
在 外 场 实 验 中，天 线 由 N 个 线 阵 组 成，间 距 0. 05 m，波长 0. 1 m。使用上文提到的外监测方法，将 角反 射 体 摆 放 在 远 场 相 对 于 天 线 阵 面 法 线 夹 角 － 11. 2°的位置，得到了接收通道幅相不一致的数据。 通过多次重复试验，通道不一致性数据稳定。