在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,雷達(dá)是一種不可或缺的電子技術(shù)裝備,起到遠(yuǎn)距離獲取信息、預(yù)警探測和態(tài)勢感知的作用。如今,雷達(dá)已被廣泛應(yīng)用于檢測地面、海上、空中、空間甚至地下的目標(biāo),主要應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事(如防空、導(dǎo)彈制導(dǎo)、火控、戰(zhàn)場目標(biāo)偵測等)、遙感(如氣象、測繪等)、空中交通管制ATC、飛行導(dǎo)航和安全、太空探測等。
根據(jù)原理不同,雷達(dá)又可以分為連續(xù)波雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、脈沖壓縮雷達(dá)、捷變頻雷達(dá)、動(dòng)目標(biāo)檢測雷達(dá)、單脈沖雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等。無論哪種雷達(dá),發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都是重要的組成部分,因?yàn)樵诶走_(dá)硬件的研發(fā)過程中,發(fā)射機(jī)和接收機(jī)需要做大量的測試工作,所以也是我們關(guān)注的重點(diǎn)。
相位差是測量測向(DF)場景時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)。分析DF設(shè)備時(shí),需要先測定相位差,然后再測量方位角等其他參數(shù)。羅德與施瓦茨(簡稱R&S公司)的VSE-K6A多通道脈沖分析軟件和示波器相結(jié)合, 即使在復(fù)雜環(huán)境中也能利用測試設(shè)備的高級(jí)觸發(fā)功能測量相位差。
我們的任務(wù)
雷達(dá)預(yù)警接收機(jī)(簡稱RWR)通常由多個(gè)接收機(jī)組成,評(píng)估這些接收機(jī)以確定輸入雷達(dá)脈沖的方向。一般而言,接收機(jī)數(shù)量越多,方位的角度精度越高。 測向方法因相關(guān)應(yīng)用場景而異,一般包括到達(dá)時(shí)間差法(TDOA)和相關(guān)干涉法。在任何情況下,都需要使用相位相參接收機(jī)來測量接收機(jī)之間的相位差。研發(fā)階段的接收機(jī)性能測量在理想條件下進(jìn)行,通常也會(huì)在更為嚴(yán)苛的場景中進(jìn)行。
我們的解決方案
R&S公司RTO和RTP示波器輸入通道可用于采集時(shí)間相參信號(hào)。支持調(diào)整測量裝置可能導(dǎo)致的偏移。高級(jí)觸發(fā)功能可以隔離并更加詳細(xì)地分析事件。下文將說明一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的場景,并展示示波器作為調(diào)試工具的強(qiáng)大功能。
測試設(shè)置
該測量裝置包括Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件以模擬X頻段(8 GHz至12 GHz)的應(yīng)用場景, 和雙通道SMW200A矢量信號(hào)發(fā)生器以提供所需信號(hào)。RTP示波器和VSE矢量信號(hào)分析軟件執(zhí)行分析。為了展示相位差,示例只模擬RWR的兩個(gè)天線。這兩個(gè)天線分別位于飛機(jī)的右舷和左舷翼尖,彼此相距11米。此外,為了確保模擬更加簡單,每個(gè)物體都放置在相同的高度,僅保留兩個(gè)維度(即橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo))。
圖 1: RWR的空間配置,接收器向左舷和右舷稍微傾斜
應(yīng)用情景通常不會(huì)靜止不變,RWR必須應(yīng)對(duì)不斷變化的場景。示例場景包含一個(gè)移動(dòng)發(fā)射機(jī)(產(chǎn)生不同的幅度) 和一個(gè)固定發(fā)射機(jī)。RWR保持靜止。在X頻段工作的機(jī)載雷達(dá)(巡邏機(jī))追蹤RWR并相對(duì)其橫向移動(dòng)。另有一個(gè)在X頻段工作的雷達(dá)(地面雷達(dá)),且其在RWR輸入端的功率電平與機(jī)載雷達(dá)相近。此雷達(dá)在RWR分析中充當(dāng)干擾器。
地面雷達(dá)和機(jī)載雷達(dá)所發(fā)射脈沖的脈沖重復(fù)間隔(PRI)和功率電平相近。地面雷達(dá)信號(hào)在左舷接收機(jī)處較弱,在右舷接收機(jī)處較強(qiáng),而機(jī)載雷達(dá)的功率電平在左舷接收機(jī)處最大, 并隨著機(jī)載雷達(dá)移過RWR而逐漸減小,并在右舷接收機(jī)處恢復(fù)到最大。
在DF場景中測定相位差非常重要。簡單地初步觸發(fā) RTP示波器接收的兩個(gè)信號(hào),得到相當(dāng)復(fù)雜的視圖。示波器針對(duì)兩個(gè)接收機(jī)顯示一個(gè)持續(xù)時(shí)間為5 μs的脈沖和5 μs信號(hào)周圍隨機(jī)分布的一個(gè)1 μs間歇信號(hào)。事實(shí)上,這是使用Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件的模擬場景的預(yù)定義值。
圖 2: 僅在自動(dòng)觸發(fā)的情況下,無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的觸發(fā)。但是,可以建立該場景的第一概覽以確定適當(dāng)?shù)挠|發(fā)條件。
如上所述,地面雷達(dá)頻繁發(fā)射脈沖,這些脈沖不應(yīng)納入分析。飛機(jī)的模擬移動(dòng)范圍為3 km,橫越速度為400 m/s, 單程耗時(shí)約7.5 秒。在此期間,飛機(jī)可能會(huì)發(fā)射約75000 次脈沖。示波器無法一次性采集7.5秒,因?yàn)檫@需要高達(dá) 600 G(2 × 40 Gsample/s × 7.5 s)的存儲(chǔ)深度。必須利用合適的觸發(fā)條件隔離時(shí)域中的1 μs脈沖信號(hào)。