雷达频率稳定度的延迟线测试法
【摘要】简述雷达频率稳定度测试重要性及一些测试方法，详细介绍了一种利用延迟线定量测试频率稳定度的方法。
【关键词】光纤延迟线；声表面波延迟线；MTD滤波器
1.引言
雷达系统频率稳定度是现代雷达重要性能之一，反应了雷达系统对固定杂波的抑制能力，对于脉冲多普勒雷达还决定了系统测速精度。在常规雷达应用中可以通过对地杂波的抑制能力——杂波可见度来检测雷达系统的频率稳定度，但这种测试要求阵地附近有很强的地物目标做参考。然而从实际应用角度出发这种雷达阵地是不期望的，因此这种测试方式的局限性较大。即使雷达阵地周围有强地物存在，由于地物表面存在杂波扰动（如风环境下的植被），因此杂波可见度测试只能是定性测试，不能满足定量测试雷达频率稳定度的要求。本文介绍一种利用延迟线定量测试频率稳定度的方法。
2.延时线定量测试频率稳定度测试原理
延迟线定量测试频率稳定度原理框图如图1所示。在雷达休止期内，动检测试时采用延迟线模拟一定距离的固定目标，例如通过耦合激励输出的测试信号经过10us的延迟线（模拟1.5公里处的目标），经过放大和开关切换后送入接收通道，经过低噪声放大器和下变频等处理送到信号处理分机，在信号处理分机中，送到FIR滤波器，如果没有频率偏移，信号应该从零频道输出，如果频率不准确有偏移，1到4频道中会有信号输出，通过检测输出信号的幅度可以计算出系统的频率稳定度，通过公式折算出系统的改善因子，最终将改善因子的数值送到监控界面显示。
3.延迟线定量测试频率稳定度实现方法
3.1 延迟线的设计
目前在雷达系统系统中主要采用技术成熟的两类延迟线：光纤延迟线和声表面波延迟线。
光纤延迟线是一种新型的微波频率信号处理器件。图2为光纤延迟线单元示意图。射频电信号输入激光二极管（LD），LD将输入射频电信号变换成该信号调制的光信号，通过光接头耦合进光纤。光电检测器（PD）将射频调制的光信号再变换为原来的射频电信号。输出的射频电信号的频谱完全和输入射频电信号的频谱相同，只是用光纤作为介质延迟了一段时间，也就是说，射频信号瞬时存储在光纤延迟线单元中，存储的时间的长短与光纤的长度成正比，这就是光纤延迟线的原理。
声表面波SAW延迟线的基本结构如图3所示，由基片和在其中设置的两个叉指换能器（Inter Digital Transducer，IDT）组成。左端的IDT将输入电信号转变成声信号，通过声媒质表面传播后，由右端的IDT将声信号还原成电信号输出。延迟时间τ的大小取决于基片媒质的声表面波速度VS和两换能器之间的距离L，即τ=L/VS[2]。雷达频率稳定测试要求延迟线延迟时间为十微秒到几十微秒，光纤延迟线和声表面波延迟线都能满足要求，两者的差别在于实现相同的延迟时间，声表面波延迟线比光纤延迟线插损大，需要接入放大器作为补偿，光纤延迟线可能就不需要。
3.2 增益可调放大器
增益可调放大器是用来弥补延时线带来的系统插损，设计时可用电调放大器实现，根据延时线的插损不同，调整偏置电阻的大小，改变电调放大器的控制电压，实现放大器的增益调整。当然如果使用的是光纤延迟线电路插损小，可以不加增益可调放大器。
3.3 开关耦合网络
开关耦合网络实现将经过延迟线延迟后的测设信号接入接收通道。在雷达工作期内，开关关断，避免测试信号进入接收通道造成干扰；在休止期内，开关打开，通过耦合器接入接收通道，不会给正常接收通道带来额外的插损。
3.4 接收通道
根据测试原理，延迟线的延迟时间模拟一定公里处的目标，所以测试中接收通道使用雷达的正常工作接收通道即可，只是在合成模拟中频信号后再用中频数字采样技术直接采样。中频数字采样是对模拟中频信号进行直接采样，并在数字域进行正交变换，形成一定位数的I、Q信号送到信号处理模块进行数字处理。例如模拟中频信号在采样时钟作用下由高性能的ADC转换为14 bits数字信号，采用低通滤波法在数字域进行正交检波。低通滤波法是一种完全仿照传统模拟正交采样的实现方法，只是将模拟混频改为数字混频，其原理框图如图3所示。
3.7 监控系统显示
监控系统按频率码将0频道的数据分别减去1频道同频率的数据，得到对应频率的频率稳定度测试结果。由于系统正常时测试信号应出现在0频点，因此0频道信号相对于1频道信号有一个相干积累得益（N脉冲MTD处理，相干积累得益为：10lgN），应从测试结果中扣除。
4.结论
用这种延迟线定量测试频率稳定度的方法，已经在某雷达上得到验证和应用，可以推广应用到其他雷达系统中去，作为频率稳定度在线定量测试的一种好
方法。
参考文献
[1]张春熹，张晓青，胡姝玲.光纤延迟线应用研究动态[J].中国激光，2009，9.
[2]郝晓勤.声表面波延迟线[j].现代雷达，2010，4.
[3][美]Merrill I.Skolnik.雷达手册.
项目名称：机动多功能航管雷达系统（项目编号：2011BAH24B11）。
