淺談相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)設計方法

袁婕

【摘要】 針對相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)設計問題，從系統(tǒng)設計的功能需求進行分析，設計系統(tǒng)層次架構(gòu)與功能模塊等，進而構(gòu)建多任務測試系統(tǒng)，以提高天線近場測試效率。

【關鍵詞】 相控陣雷達 天線 多任務 測試系統(tǒng) 設計方法

近場天線測試系統(tǒng)作為相控陣雷達天線性能測試的主要手段，該系統(tǒng)隨著相控陣天線技術的完善，其測試效率也不斷提升。基于應用需求，近場天線測試系統(tǒng)實現(xiàn)多任務測試是發(fā)展的主要趨勢，目前該系統(tǒng)也已經(jīng)被廣泛的推廣應用。

一、相控陣雷達天線概述

相控陣雷達包括有源電子掃描陣列雷達、無源電子掃描陣列雷達，其主要是通過改變天線表面的陣列波束合成形式，進而改變波束掃描方向的雷達。此類型的雷達天線的偵測范圍較為廣泛，利用電子掃描，能夠快速的改變波束方向，精準的測量目標信號。

二、近場天線測試系統(tǒng)建設功能需求分析

近場天線測試系統(tǒng)設計，需要做好軟件需求分析，此系統(tǒng)功能需求如下：1）要能夠滿足全測試周期可配置，以及軟件通用化需求。此功能需求的實現(xiàn)，責任需要構(gòu)建眾多數(shù)據(jù)源輸入接口，配置通信協(xié)議以及軟件界面等，面向各類相控陣天線測試，進而達到通用化需求目標。2）實現(xiàn)多任務測試。相控陣雷達天線的不斷發(fā)展，使得傳統(tǒng)的單任務測試方法，已經(jīng)難以滿足天線測試需求，基于此進行多任務測試方法設計，在測試探頭單獨掃描條件下，采取高密度測試方法，即多個頻率與波束等，實現(xiàn)高效測試。

三、相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)設計方法

多任務測試系統(tǒng)主要是利用軟件，進行測試參數(shù)預設，包括測試頻率、波束角度、掃描架運用范圍等。利用數(shù)據(jù)處理軟件，進行分解轉(zhuǎn)換測試，計算各采樣點數(shù)據(jù)，獲取天線方向圖性能參數(shù)，最后顯示圖像。

3.1 架構(gòu)設計方法

相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)架構(gòu)設計，其是基于構(gòu)件化設計思想，利用軟件構(gòu)成元素，由標準接口負責提供特定服務，以支持系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)架構(gòu)中的構(gòu)件庫，主要分為數(shù)據(jù)采集類、三維掃描控制補償類、方向圖與數(shù)據(jù)處理類，構(gòu)件存在形式為COM、dll等，使用構(gòu)件管理工具，則能夠進行動態(tài)加載與管理，進而在系統(tǒng)開發(fā)過程中，進行構(gòu)件注冊與復制，實現(xiàn)版本控制。利用GetTypes靜態(tài)方法，來獲取Assembly內(nèi)的構(gòu)件類型，判斷構(gòu)件類型，看其是否為構(gòu)件接口所派生的，若是則運用Activator動態(tài)方法，即CreateInstan函數(shù)，來獲取構(gòu)件，實現(xiàn)動態(tài)加載[1]。

3.2 多任務設計方法

相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)設計時，需要進行多任務設計。相控陣天線的各波束狀態(tài)，主要是天線波控分系統(tǒng)控制，天線接收波控指令包，由波控分系統(tǒng)進行分解處理，對天線上的波束掃描進行控制。近場天線多任務測試設計，其核心思想是實現(xiàn)天線實時掃面測試，同時控制天線頻率與波束等的切換，進而實現(xiàn)實時同步切換。多任務測試系統(tǒng)運行的過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，因此為了避免數(shù)據(jù)訪問沖突，則采取創(chuàng)建多線程的方法，進行數(shù)據(jù)處理，將其分為數(shù)據(jù)處理與顯示型、接收機測試型、伺服控制型線程。線程創(chuàng)建后，將會獨立運行，各線程將會在其自身的時間段內(nèi)，使用CPU，實現(xiàn)輪流執(zhí)行與并發(fā)執(zhí)行。

3.3 系統(tǒng)接口設計方法

相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)功能實現(xiàn)，數(shù)據(jù)源要與數(shù)據(jù)服務層實現(xiàn)交互，同時還需要確保數(shù)據(jù)服務層和客戶端實現(xiàn)交互。天線近場測試系統(tǒng)主要是利用數(shù)據(jù)源插件，來封裝底層API驅(qū)動或者通訊協(xié)議，基于標準函數(shù)，形成動態(tài)鏈接庫，以實現(xiàn)測試的實時性。系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務層的功能為插件容器，當系統(tǒng)運行時能夠?qū)崿F(xiàn)快速配置查找，動態(tài)的將插件放入系統(tǒng)構(gòu)架中，或者從構(gòu)架中取出，實現(xiàn)系統(tǒng)功能配置。利用TCP網(wǎng)絡通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務層和客戶端的信息交互，用戶可以登錄賬號，通過身份驗證后，完成界面文件下載，由客戶端負責發(fā)送TCP連接請求，基于通訊協(xié)議，進而實現(xiàn)交互。

3.4 控制器設計

相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)控制器設計，主要包括雷控信號仿真電路、GPIB接口電路、信號轉(zhuǎn)換電路與電源等。系統(tǒng)運行前，控制器通過GPIB接口電路，來接收系統(tǒng)中心的指令，記錄測試所需要的頻率碼與波位碼等，將其傳送給雷控信號仿真電路，基于定時協(xié)議，實現(xiàn)解碼與緩存。開始測試后，信號電路接收外觸發(fā)信號，基于各測試點，將雷控與定時信號傳送給天線，實現(xiàn)波位切換，同時而仿真電路能夠和雷控信號、定時信號協(xié)調(diào)發(fā)出信號。最后協(xié)調(diào)控制天線測試所需要的各種信號，實現(xiàn)多任務測試[2]。

3.3結(jié)束語

相控陣雷達天線近場多任務測試系統(tǒng)設計，需要合理設計系統(tǒng)架構(gòu)，以及多任務測試功能、接口設計等，以確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多任務測試與可拓展性，提高天線測試的效率。

參 考 文 獻

[1]樊會濤，閆俊.相控陣制導技術發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].航空學報，2015（09）：2807-2814.

[2]金林，劉小飛，李斌，劉明罡，高暉.微波新技術在現(xiàn)代相控陣雷達中的應用與發(fā)展[J].微波學報，2013（Z1）：8-16.