雷达天馈分系统性能参数测试训练系统

雷达天馈分系统性能参数测试训练系统
【技术领域】
1.本实用新型属于雷达性能参数测量及模拟训练仿真技术领域，更具体地，涉及一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统。


背景技术：

2.在当下的信息时代，及时准确的气象预报可以更好地应对极端天气，做好提前防范，精准高效的航空交通管制让航空旅行更加安全便捷。支撑现代气象预报、航空交通管制等信息服务技术的是运行在全球各地的气象台、空管站中庞大的雷达设备。雷达设备已成现代社会获取信息的重要探测手段，正在为现代社会提供着不可或缺的信息服务，在日常生活中发挥着越来越重要的作用。
3.由于雷达设备的各项技术指标会随着使用时间而发生变化，而技术指标下降会直接影响到雷达的整体探测性能，甚至导致雷达设备故障。因此，必须定期测量雷达设备的主要性能参数，以便及时了解雷达主要技术指标，掌握雷达各分系统的技术状态。
4.在雷达设备日常保障工作中，为及时掌握雷达天馈分系统的技术状态，要求技术保障人员熟练掌握天馈入/反射功率、驻波比、插入损耗、相位、环行器隔离度、定向耦合器耦合度等性能参数的测试方法，能够熟练使用雷达配属仪表开展相应的测试工作。然而，由于平常缺少性能参数测试的配套训练平台，大多数人员缺乏针对性训练，导致测量方法掌握不牢、测试技能不强，难以熟练使用雷达配属仪表解决实际测试问题。与此同时，缺乏针对性地参数测试训练也会给雷达实际测试工作带来严重安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对雷达天馈分系统性能参数测试训练的实际需求，提供一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，通过该测量训练系统可大大降低雷达设备损耗、保证训练安全、提高训练效益，提升技术保障人员的测试能力，具有较高的使用价值。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型提供了一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，包括程控移相器、收发开关、信号耦合与参数调整模块、射频馈线网络和大功率吸收负载。所述程控移相器用于发射信号相位的调整；所述收发开关用于实现收发信号的隔离；所述信号耦合与参数调整模块用于入射、反射信号的功率测量，以及阻抗和损耗射频网络参数的调整；所述射频馈线网络用于模拟雷达天馈分系统射频馈线网络，实现射频信号的良好传输；所述大功率吸收负载用于模拟雷达天馈分系统馈源，吸收射频馈线网络输出的信号功率。
8.本实用新型可有效模拟典型雷达天馈分系统功能组成，为天馈分系统性能参数测试训练提供相应的测试端口和测试通道，解决雷达天馈分系统性能参数测试训练的现实困难。
9.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
10.(1)依据典型雷达天馈分系统功能组成和系统主要信号流程进行设计，性能参数
测试内容广、项目全。该系统真实模拟典型雷达天馈分系统功能组成，完整体现雷达射频信号传输流程，在主要环节上预留测量端口，用于开展雷达天馈入/反射功率、驻波比、插入损耗、相位、环行器隔离度、定向耦合器耦合度等参数的测量训练，内容广、项目全；
11.(2)采用基于雷达系统原理的测量端口设计形式，使参数测量的基本原理更好理解、方法步骤更易掌握。本实用新型是依据典型雷达的系统原理进行设计的半实物训练平台，采用基于雷达系统原理的测试端口设计，将雷达射频信号流程及其原理图印制在硬件平台面板上，直观明了地将信号标注在预留测量端口上，利于参训人员搞清参数项目的物理含义，弄懂参数测量的基本原理，掌握测量方法，快速生成测试技能；
12.(3)采用半实物模拟开展性能参数测试训练，有效拓展训练空间，使训练更安全、更高效。本实用新型是根据全固态体制雷达设计的半实物训练平台，通过该系统开展性能参数测试训练，一方面可有效拓展测试训练空间，破解实装测量训练中人多机少、雷达方舱空间狭小的现实困难，提高训练效益；另一方面，可减小实装测量时反复插拔雷达接口造成的部件磨损，而且还能够有效降低对雷达天馈分系统进行高功率测量时所带来的安全风险，保证训练安全；
13.(4)此外，该系统硬件采用模块化设计，大大降低了工程实现的复杂程度、提高了系统可靠性和性价比，具有显著的经济效益和良好推广应用价值。具体体现在，一方面可大大降低传统测试训练对雷达设备造成的磨损，保证性能参数测试训练安全；另一方面通过批量生产可有效解决雷达设备长期担负值班任务与开展测试训练之间的矛盾，提高训练效益。
【附图说明】
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实施例提供的一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统组成框图；
16.图2为本实用新型实施例提供的一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统原理框图；
17.图3为本实用新型实施例提供的一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统测量端口示意图。
【具体实施方式】
18.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。
20.本实用新型提出一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统(以下简称测试训练
系统)，通过该测试训练可开展雷达天馈分系统主要性能参数的测试训练，有效解决解决雷达天馈分系统性能参数测试训练的现实困难，保证训练安全、提高训练效益。
21.如图1所示，所述测试训练系统用于模拟典型雷达天馈分系统，主要包括程控移相器、收发开关、信号耦合与参数调整模块、射频馈线网络和大功率吸收负载，其中：
22.所述程控移相器用于发射信号相位的调整；
23.所述收发开关用于实现收发信号的隔离；
24.所述信号耦合与参数调整模块用于入射、反射信号的功率测量，以及阻抗和损耗射频网络参数的调整；
25.所述射频馈线网络用于模拟雷达天馈分系统射频馈线网络，实现射频信号的良好传输；
26.所述大功率吸收负载用于模拟雷达天馈分系统馈源，吸收射频馈线网络输出的信号功率。
27.下面结合图1、2，对所述测试训练系统各部件进行具体介绍：
28.首先，利用收发开关、射频馈线网络、大功率吸收负载等部件构建天馈射频传输网络。然后，利用程控移相器实现天馈射频传输网络相位的调整，利用程控衰减器实现天馈射频传输网络损耗的调整，从而得到天馈传输参数测试训练所需要的相位变化和损耗变化环境。然后，利用程控阻抗调整开关实现射频传输网络的阻抗选择，从而得到天馈反射参数测试训练所需要的阻抗变化环境。最后，通过定向耦合器提取天馈射频传输网络上的正向耦合信号、反向耦合信号，将上述信号引接到平台面板上作为测试端口，用于开展天馈分系统性能参数测试训练。
29.具体实现步骤如下：
30.(1)依据典型雷达天馈分系统组成结构，构建射频信号传输通道。
31.围绕“发射信号
→
相位控制
→
收发隔离
→
信号耦合
→
信号传输”信号流程，构建射频信号传输通路，原理框图如图2所示。图中，各功能模块的主要功用如下：
32.①“
程控移相器”：用于对发射信号的相位调整；
33.②“
环行器”：用于模拟雷达实装收发开关，实现收发信号隔离；
34.③“
双定向耦合器”：用于入射、反射信号功率测量；
35.④“
阻抗调整开关”：用于天馈分系统阻抗参数调整；
36.⑤“
程控衰减器”：用于天馈分系统传输损耗参数调整；
37.⑥“
下行主馈线”：用于模拟雷达天馈分系统上行主馈线，实现射频信号的下行传输；
38.⑦“
转动铰链”：用于模拟雷达天馈分系统转动铰链，实现转动状态下射频信号的良好传输；
39.⑧“
上行主馈线”：用于模拟雷达天馈分系统上行主馈线，实现射频信号的上行传输；
40.⑨
限幅器，用于对泄漏到环行器3端口的信号进行限幅；
41.⑩“
中功率吸收负载”、“大功率吸收负载”：中功率吸收负载用于吸收泄漏和反射到环行器4端口的信号功率；大功率吸收负载用于模拟雷达天馈分系统馈源，吸收射频馈线网络输出的信号功率。
42.进一步地，如图1、2所示，所述收发开关包括顺次相连的环行器、限幅器、中功率负载，其中：
43.所述环行器，用于实现收发信号的隔离，确保信号定向传输；
44.所述限幅器，用于对泄漏到环行器3端口的信号进行限幅；
45.所述中功率负载，用于吸收泄漏和反射到环行器4端口的信号功率。
46.进一步地，如图1、2所示，所述信号耦合与参数调整模块包括顺次相连的双定向耦合器、阻抗调整开关、程控衰减器，其中：
47.所述双定向耦合器，用于实现馈线入射、反射信号的功率测量；
48.所述阻抗调整开关，用于实现馈线阻抗参数的调整；
49.所述程控衰减器，用于实现馈线传输损耗参数的调整。
50.进一步地，如图1、2所示，所述射频馈线网络包括顺次相连的下行主馈线、转动铰链、上行主馈线，其中：
51.所述下行主馈线，用于模拟雷达天馈分系统上行主馈线，实现射频信号的下行传输；
52.所述转动铰链，用于模拟雷达天馈分系统转动铰链，实现转动状态下射频信号的良好传输；
53.所述上行主馈线，用于模拟雷达天馈分系统上行主馈线，实现射频信号的上行传输。
54.(2)依据典型雷达天馈分系统测试要求，确定天馈性能参数测试项目。
55.依据典型雷达天馈分系统性能测试要求，结合雷达设备保障测试需求，确定天馈性能参数测试项目，具体包括天馈入/反射功率、驻波比、插入损耗、相位、环行器隔离度、定向耦合器耦合度等参数。
56.(3)采用信号耦合技术，将天馈信号产生通道的测试信号引接到平台面板。
57.依据上述确定的天馈性能参数测试项目，在射频信号传输通路上，预留相应的测试端口，通过定向耦合器将其引接到平台面板上。天馈性能参数测试训练硬件平台测量端口示意图如图3所示。通过这些端口可完成天馈入/反射功率、驻波比、插入损耗、相位、环行器隔离度、定向耦合器耦合度等参数的测试。图中，虚线框外的端口为用于开展测试而预留的信号端口。具体说明如下：
58.①“
xs01”：发射信号输入端，与测量仪器射频源输出端口连接；
59.②“
xs02”：环行器输出端，在构建射频信号传输通道时，通过直通电缆将其与“双定向耦合器的输入端”连接；
60.③“
xs03”、“xs04”：分别为回波信号输出端、环行器吸收端，其中，xs03用于测量限幅器输出信号，xs04连接中功率吸收负载，用于吸收泄漏和反射到环行器4端口的信号功率；
61.④“
xs05”、“xs08”：分别为双定向耦合器输入、输出端；
62.⑤“
xs06”、“xs07”：分别为定向耦合器的正向、方向耦合端，用于测量入射、反射信号功率；
63.⑥“
xs09”：阻抗调整开关输入端，构建射频信号传输通道时，通过直通电缆将其与“双定向耦合器输出端”连接；
64.⑦“
xs10”：程控衰减器输出端，构建射频信号传输通道时，通过直通电缆将其与“射频馈线网络输入端”连接；
65.⑧“
xs11”、“xs12”：分别为射频馈线网络输入、输出端，其中，xs12连接大功率吸收负载，用于吸收射频馈线网络输出的信号功率。
66.本实用新型实施例提供的上述测试训练系统中，硬件系统集成了程控移相器、收发开关、信号耦合与参数调整模块、射频馈线网络、大功率吸收负载等结构，可有效模拟典型雷达天馈分系统功能组成，为天馈分系统性能参数测试训练提供相应的测试端口和测试通道，解决雷达天馈分系统性能参数测试训练的现实困难。
67.本领域普通技术人员应当可以理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，其特征在于，包括程控移相器、收发开关、信号耦合与参数调整模块、射频馈线网络和大功率吸收负载，其中：所述程控移相器用于发射信号相位的调整；所述收发开关用于实现收发信号的隔离；所述信号耦合与参数调整模块用于入射、反射信号的功率测量，以及阻抗和损耗射频网络参数的调整；所述射频馈线网络用于模拟雷达天馈分系统射频馈线网络，实现射频信号的良好传输；所述大功率吸收负载用于模拟雷达天馈分系统馈源，吸收射频馈线网络输出的信号功率。2.如权利要求1所述的雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，其特征在于，所述收发开关包括环行器、限幅器、中功率负载，其中：所述环行器，用于实现收发信号的隔离，确保信号定向传输；所述限幅器，用于对泄漏到环行器第三端口的信号进行限幅；所述中功率负载，用于吸收泄漏和反射到环行器第四端口的信号功率。3.如权利要求1所述的雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，其特征在于，所述信号耦合与参数调整模块包括顺次相连的双定向耦合器、阻抗调整开关、程控衰减器，其中：所述双定向耦合器，用于实现馈线入射、反射信号的功率测量；所述阻抗调整开关，用于实现馈线阻抗参数的调整；所述程控衰减器，用于实现馈线传输损耗参数的调整。4.如权利要求1所述的雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，其特征在于，所述射频馈线网络包括顺次相连的下行主馈线、转动铰链、上行主馈线，其中：所述下行主馈线，用于模拟雷达天馈分系统下行主馈线，实现射频信号的下行传输；所述转动铰链，用于模拟雷达天馈分系统转动铰链，实现转动状态下射频信号的良好传输；所述上行主馈线，用于模拟雷达天馈分系统上行主馈线，实现射频信号的上行传输。

技术总结
本实用新型提供了一种雷达天馈分系统性能参数测试训练系统，包括程控移相器、收发开关、信号耦合与参数调整模块、射频馈线网络、大功率吸收负载；程控移相器用于发射信号相位的调整；收发开关用于实现收发信号的隔离；信号耦合与参数调整模块用于入射、反射信号的功率测量，以及阻抗、损耗等射频网络参数的调整；射频馈线网络用于模拟雷达天馈分系统射频馈线网络，实现射频信号的良好传输；大功率吸收负载用于模拟雷达天馈分系统馈源，吸收射频馈线网络输出的信号功率。本实用新型可有效模拟典型雷达天馈分系统功能组成，为天馈分系统性能参数测试训练提供相应的测试端口和测试通道，解决雷达天馈分系统性能参数测试训练的现实困难。困难。困难。


技术研发人员：邓斌 张超 吴兆彬 邓锦熺
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军预警学院
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/5/25