一種多探頭機(jī)載雷達(dá)罩測試系統(tǒng)

孫賜恩 文佳維

摘要：針對機(jī)載雷達(dá)罩電性能測試需求，設(shè)計(jì)了一種高精度、易操作的機(jī)載雷達(dá)罩測試系統(tǒng);本文給出了傳輸效率測試、副瓣抑制測試、波束寬度及指向誤差測試等雷達(dá)罩電性能參數(shù)測試方案，并在多探頭球面近場環(huán)境中對雷達(dá)罩樣品的電性能參數(shù)進(jìn)行了全方位的測試，并對所有測試項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析為機(jī)載雷達(dá)罩的測試提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 機(jī)載雷達(dá)罩 ?測試系統(tǒng) ?雷達(dá)電性能參數(shù) ?球面近場測試

Abstract： According to the electrical performance test requirements of airborne radome， an airborne radome test system with high precision and easy operation is designed; In this paper， the test schemes of radome electrical performance parameters such as transmission efficiency test， sidelobe suppression test， beam width and pointing error test are given. The electrical properties of radome samples are tested in a spherical near-field environment with multiple probes， and the data of all test items are analyzed to provide reference for airborne radome testing.

Key Words： Airborne radome; Test system; Radar electrical performance parameters; Spherical near-field test

機(jī)載雷達(dá)天線罩是飛機(jī)的一種重要的結(jié)構(gòu)部件，它即可使飛機(jī)保持良好的空氣動(dòng)力性能，又是雷達(dá)波束的保護(hù)罩，因而要求雷達(dá)天線罩在不影響雷達(dá)的主要性能的情況下，在具備一定外形結(jié)構(gòu)。但是，機(jī)載雷達(dá)罩由于長時(shí)間進(jìn)行高空飛行，難免受到雨水侵蝕、靜電、機(jī)械沖擊等影響，對造成雷達(dá)罩造成損害，這些損害將影響雷達(dá)罩電性能，導(dǎo)致雷達(dá)探測能力的下降，從而使得飛行器的安全附加隱患[1-7]。

為了確保飛行器的安全及雷達(dá)罩的性能保證，必須定期開展對雷達(dá)罩的電性能測試。為了更高效地進(jìn)行雷達(dá)罩電性能測試，設(shè)計(jì)了一套多探頭機(jī)載雷達(dá)罩測試系統(tǒng)，用于雷達(dá)罩電性能測試的全方位檢測，開發(fā)的球面近場相控陣?yán)走_(dá)測試系統(tǒng)如圖1所示。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該測試方案的檢驗(yàn)對象主要為機(jī)載雷達(dá)罩產(chǎn)品對雷達(dá)性能的影響。該機(jī)載雷達(dá)為機(jī)械雷達(dá)，在水平面及垂直面內(nèi)進(jìn)行掃描，需要在各個(gè)掃描點(diǎn)離散地去分析雷達(dá)罩對雷達(dá)輻射性能產(chǎn)生的影響。從該方向出發(fā)，首先應(yīng)該配置相應(yīng)的射頻收發(fā)系統(tǒng)、雷達(dá)罩安裝工裝、雷達(dá)機(jī)械掃描支架、探頭安裝支架及測試環(huán)境。

在該測試中，推薦適用具有全球采樣功能的球面近場進(jìn)行測試。單次測試可以獲得H面及E面的方向圖并對所有測試項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。測試效率高，測試項(xiàng)目覆蓋廣，被測物運(yùn)動(dòng)方式簡單，系統(tǒng)操作易用[4]。

系統(tǒng)鏈路采用網(wǎng)絡(luò)分析儀為主要載體，對被測物S參數(shù)進(jìn)行分析，其中方向圖測試適用S21測試功能。鏈路中配置有放大單元和信號反饋裝置，可以很好地保證系統(tǒng)工作動(dòng)態(tài)范圍和穩(wěn)定性。

系統(tǒng)鏈路損耗（圖2）主要為3個(gè)部分，即空間傳輸損耗、同軸傳輸損耗、多探頭切換損耗，為保證系統(tǒng)良好的動(dòng)態(tài)范圍，在鏈路中加入有PA和LNA。在6～18GHz頻段，系統(tǒng)空間損耗如圖3所示

依據(jù)儀器性能和鏈路中所加入的功放，系統(tǒng)中可以獲得的動(dòng)態(tài)范圍如圖4所示。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1傳輸效率測試（TE）

2.2副瓣抑制測試（Side-lobe increase）

副瓣數(shù)據(jù)的計(jì)算是以數(shù)據(jù)采集方式為藍(lán)本，在獲取雷達(dá)方向圖在角域的數(shù)據(jù)后，分別與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，常規(guī)的雷達(dá)方向圖如圖6所示。

2.3波束寬度及指向誤差測試（Beamwidth increase and Point erro）

當(dāng)雷達(dá)輻射能量從雷達(dá)內(nèi)部往外部傳播的過程中，因?yàn)槔走_(dá)罩內(nèi)的空氣密度和介電常數(shù)和雷達(dá)罩本身密度及介電常數(shù)不同，所以在雷達(dá)罩表面極易發(fā)生反射和折射，然而折射將會(huì)直接影響到雷達(dá)的波束寬度和指向精度。通過在雷達(dá)機(jī)械掃描角域各波位點(diǎn)的方向圖測試去分析加罩前后對方向圖波束寬度和指向造成的影響[5-7]，添加雷達(dá)罩能量傳播示意圖如圖7所示。

將變化的波寬值除以標(biāo)準(zhǔn)波寬即可獲得波寬變化的百分比。

3結(jié)語

本文研究了一種基于多探頭的機(jī)載雷達(dá)罩現(xiàn)場測試方法與技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種通過多探頭實(shí)現(xiàn)多種雷達(dá)罩電性能的測試方案。該系統(tǒng)若能夠?qū)崿F(xiàn)工程應(yīng)用，可為節(jié)省人力物力成本，為機(jī)載雷達(dá)罩的維修保障提供新的思路和措施，提升機(jī)載雷達(dá)罩的維修保障能力。

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作者簡介：孫賜恩（1991—），男，本科，主要從事天線測量系統(tǒng)校準(zhǔn)工作。

文佳維（1991—），女，本科，主要從事天線測量系統(tǒng)測試工作。

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