相控阵雷达TR组件自动测试系统的研究与实现

尹琴

摘要：现如今随着雷达系统的广泛应用，人们对其系统综合性能的要求也在与日俱增。传统雷达发射天线控制中，主要依靠伺服系统，旨在完成波束传播方向改变、雷达信号多方位发射和接收等工作。而目前使用相控阵雷达并不需要依靠伺服系统便能够实现其功能。基于此，本文对相控阵雷达 TR 组件自动测试系统进行分析和研究。

关键词：TR 组件;相控阵雷达;自动测试系统

随着计算机技术的飞速发展，信号处理技术及雷达信号理论的水平也得到了一定的提升，相控阵雷达能够通过移相器实现对发射与接受天线波束的控制，在控制环节需要使用电路功能组合，这一组合便是 TR 组件。因为 TR 组件具有诸多功能构件，制造工艺具有一定的复杂性，如果不对组件的质量加以控制，将会影响到系统性能，所以加强 TR 组件的质量控制十分重要。

一、微波测量相关概述

因为 TR 组件测试中存在诸多功能构件，制作工艺十分复杂，所以加强 TR 组件的自动测试系统建立工作十分重要。在组成方面，该系统的主要组成部分为控制软件、计算机、被测件控制器、测量仪器仪表等。在测试环节，可将 TR 组件作为微波二端口网络，这样进行具体测量时，需要对发射驻波、接收移相精度及增益进行评估，便能够完成测试环节。根据微波网络测量的基本原理可知，其主要集中于元器件特点、低频网络等表面方法上，同时需要使用微波网络分析仪，对散射参数进行精准测量。在使用该设备的过程中，通过采样变频，对比入射信号，旨在从 ADC 电路中分离相位、幅度等信号，完成最终的运算与处理。尽管该设备效果确切，但是难以对脉冲大功率信号进行测量，这时便需要引入脉冲矢量网络分析设备，确保测试的准确性。

二、TR 组件测试系统硬件设计分析

建立自动测试的核心在于其中的硬件能够有效满足测量的实际需求，在设计硬件环节首先需要详细分析 TR 构件的运行方法，TR 组件的原理主要表现为下述几方面：第一，接收通道。通过低噪声放大器、限幅放大器和滤波器的功能及作用，能够完成高频放大微弱小信号的目的，直到完全确定信号接收的具体方位后，再回到功分器中，使用接收处理器有效处理信号，这样便能达到接收信号的目的。基于确定 TR 组件的原理，为了有效提高自动测试的各项性能，需要在使用测量仪器的过程中，确保其能够实现对可程控要求的满足。在装置中设置可程控开关矩阵，能够有效提高测试的有效性和可靠性。并将可程控开关矩阵设置于装置中，有利于被测件的可靠测试。第二，TR 内部发射通道。通过隔离器实现对信号的隔离，再通过功分器输送信号至其他组件中，这一过程中组件会明确信号的发射位置，使用功率放大器将信号功率放大，并进行传输，这便是全部发射过程[1]。

除此之外，设计系统硬件的过程中，同时需要强化专用装置的测试工作，该装置主要由结构装置、多路微波开关和控制器组成，其主要作用为模拟雷达控制信号，确保测试工作的顺利进行。

三、TR 组件测试系统软件设计研究

对自动测试系统进行设计的过程中，确保硬件资源合理的情况下，应加强对测量软件的设计，主要表现为下述几方面：测试校准程序、测试专用装置软件、测试仪器软件以及通信软件等，确保上述软件的功能得到充分发挥，这样才能有效满足全自动化测量要求。在实际设计环节，第一步需要优化操作系统设计，例如常用的 Windows 系统，并且在软件编程平台方面需要使用 BCB5。第二，优化和完善测试专用装置，确保其在雷达工作状态模拟的同时，能够实现对 TR 组件工作状态的有效控制。在测试系统运行的过程中，专用装置的使用需有效控制开关矩阵。在进行自动测试时，首先进行系统校准、进入自动测试系统后保證所有仪器仪表和开关均在程控状态，例如，在系统校准方面，首先应判断设备参数，如果存在不合理现象，应及时进行调整和系统补偿，并对各仪器仪表自身校准如噪声系数测试仪以及峰值功率计，减少线缆带来的插入损耗。其次将 TGpib 组件引入仪器程控中，利用该组件完成程控操作，并确保组件库、自动测试系统的可兼容性。

四、系统测量误差问题及控制

TR 组件测试系统运行过程中，可能会形成一定的误差，主要包括系统误差和随机误差。出现系统误差的主要原因有测试装连误差、测量方法不正确等。随机误差主要指不规则规律导致影响量发生变化，无法消除和纠正，但是能够通过增加测量次数降低误差。例如矢量网络分析，微波峰值功率计、噪声系数测试等，这些误差对测试结果造成较大影响。因此采取相应的控制措施十分重要。对仪器仪表进行自身校准，对于噪声系数测试，可应用具有损耗补偿功能的装置，不仅能够满足自动化测试的实际要求，还能够有效解决误差问题。

结语：

TR 组件测试系统对于相控阵雷达来说十分重要，在系统设计环节，应对其基本原理进行正确认识，确保硬件软件设计的合理性，加强对误差的控制，并制定相关处理措施。这样才能确保 TR 组件在相控阵雷达中的作用得到充分的发挥。

参考文献：

[1] 郭彍，许雄，魏彦玉，等.Ka 波段相控阵雷达 TR 组件幅相控制芯片的大功率微波非线性效应研究[J].红外与毫米波学报，2019，38（5）：572-577.

[2] 李龙，胡振平，万军.一种单脉冲跟踪雷达的通道检测网络设计[J].火控雷达技术，2019，48（4）：16-19.

（作者单位：中国电子科技集团第三十八研究所）