本發明屬于機場監視一次雷達技術領域，具體是雷達系統的發射通道在線檢測實現方法。

背景技術：

機場監視一次雷達作為雷達系統應用的一個重要領域，對于監控機場附近各種飛機的活動情況以及引導眾多飛機的起降和航行具有至關重要的作用。機場監視一次雷達的應用領域決定了其需要連續不間斷的工作，這就對雷達系統的各個組成部分提出了嚴苛的要求。傳統的設計方案是在該雷達的關鍵分系統采用冗余設計，但在此基礎上，如果沒有充分利用已有分系統的硬件資源完成對系統的在線故障檢測及應對機制，會對已有硬件資源的使用造成浪費，并會對雷達系統的后續可靠工作埋下隱患，降低雷達系統發生故障后的維修效率，浪費維修時間。因此，在現有硬件資源的基礎上，應用完整可靠的在線故障檢測及處理機制就具有十分重要的意義。

作為機場監視一次雷達主要分系統之一的發射機分系統，其主要功能是對頻率綜合器輸入的低功率相參射頻激勵信號進行脈沖調制及功率放大，以產生天線輻射所需的大功率射頻信號。發射機分系統的可靠工作對雷達系統的可靠穩定工作起決定作用。因此，對與發射機分系統相關聯的各部件或節點的工作狀態進行監視與檢測就顯得格外重要和非常有必要。

對于已經采用固態放大模塊進行功率合成輸出的集中式發射機來說，實際上已經實現了放大模塊的冗余工作功能，也即其中的一個射頻放大模塊或數個射頻放大模塊出現故障而不能正常工作時，僅僅會對雷達系統的探測威力產生影響，而不會使雷達系統失效而無法正常工作。但要使得射頻放大模塊完成正常的射頻放大功能，需要輸入至射頻放大模塊的輸入功率滿足模塊的要求。在雷達系統的設計中，為保證放大模塊的輸入功率穩定可靠，通常采用雙驅動模塊結構完成放大模塊的輸入功率要求。這時就需要對驅動模塊輸出的功率進行檢測判斷，以確定在線工作的驅動模塊工作是否正常。另外，由于驅動模塊是對頻率綜合器輸入的射頻激勵信號進行放大，因此也需要對頻率綜合器的輸出即驅動模塊的輸入射頻激勵信號進行檢測，以完成對故障的判斷及分離，為后續的維修更換部件節省時間。最后，還需要對放大模塊合成后的發射機輸出功率進行耦合檢測，以判斷合成支路是否存在問題，完成對雷達系統提供的發射功率的指標值進行監測。

技術實現要素：

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種實現雷達系統發射通道在線檢測的方法。

技術方案

一種實現雷達系統發射通道在線檢測的方法，其特征在于在接收通道中增加單刀四擲開關、隔離器、光纖延遲組件和可調衰減器，在雷達系統的cpi的第1個pri進行噪聲系數檢測，在cpi的第2個pri進行射頻激勵輸入功率的檢測，在cpi的第3個pri進行驅動模塊功率的檢測，在cpi的第4個pri進行射頻通道總功率的檢測，在cpi的第5至第8個pri不進行檢測；

所述的噪聲系數檢測：信號處理機輸出控制單刀四擲開關的lvttl控制信號為“00”，開關與匹配負載接通，即3路待檢測信號均未接入在線檢測通道；信號處理機輸出控制噪聲源電源的lvttl控制信號和控制噪聲源處的射頻開關的lvttl控制信號均為“1”，使噪聲源工作產生所需的噪聲測試信號，使射頻開關切換至噪聲源通道并將回波信號斷開，此時該噪聲信號通過射頻開關接入接收機通道；該信號經過定向耦合器、stc、帶通濾波、低噪放、放大濾波后輸出至信號處理機的ad采樣板；在完成采樣后由信號處理機按照經典的y系數法計算得到接收機的噪聲系數，并將預置的噪聲系數值與測試得到的噪聲系數值進行比較，以判斷接收機通道工作的正常與否：若檢測到接收機通道的噪聲系數正常，在檢測結束后會進行正常的目標回波處理，否則，由信號處理機將這一故障上報至雷達的監視與控制系統，并停止后續的單刀四擲開關和射頻開關切換動作，并將噪聲源電源斷開，使噪聲源處于關機狀態；

所述的射頻激勵輸入功率的檢測：信號處理機輸出控制噪聲源電源的lvttl控制信號為“0”，使噪聲源電源斷開并使其處于關機狀態；信號處理機輸出控制噪聲源處的射頻開關的lvttl控制信號為“1”，也使射頻開關處于接通噪聲源通道的位置，但此時由于噪聲源處于關機狀態，該通道無噪聲輸入信號；另一方面，信號處理機輸出控制單刀四擲開關的lvttl控制信號變為“01”，使開關與射頻激勵輸入端接通；該激勵信號然后通過檢測通路的隔離器、光纖延遲組件、可調衰減器饋入接收通道的定向耦合器，之后在接收通道內的處理過程與噪聲源處理的過程相同；該檢測信號然后輸出至信號處理機的ad采樣板；在完成采樣后由信號處理機對輸入的功率進行計算，將計算結果與預置數值進行比較，以判斷所檢測的射頻激勵輸入功率信號是否正常：如果正常，進行正常的目標回波處理過程并在下一個pri進行驅動模塊功率的檢測，否則，將故障上報至監視與控制系統，由監視與控制系統完成射頻激勵模塊的切換；

所述的驅動模塊功率的檢測：信號處理機輸出控制噪聲源電源的lvttl控制信號為“0”，使噪聲源電源斷開并使其處于關機狀態；信號處理機輸出控制噪聲源處的射頻開關的lvttl控制信號為“1”，也使射頻開關處于接通噪聲源通道的位置，但此時由于噪聲源處于關機狀態，該通道無噪聲輸入信號；另一方面，信號處理機輸出控制單刀四擲開關的lvttl控制信號變為“10”，使開關與驅動模塊輸入端接通；該驅動模塊功率信號然后通過檢測通路的隔離器、光纖延遲組件、可調衰減器饋入接收通道的定向耦合器，之后在接收通道內的處理過程與噪聲源處理的過程相同；該檢測的驅動模塊功率信號然后輸出至信號處理機的ad采樣板；在完成采樣后由信號處理機對輸入的功率進行計算，將計算結果與預置數值進行比較，以判斷所檢測的驅動模塊功率信號是否正常：如果正常，進行正常的目標回波處理過程并在下一個pri進行射頻通道總功率的檢測，否則，將故障上報至監視與控制系統，由監視與控制系統完成驅動模塊的切換；

所述的射頻通道總功率的檢測：信號處理機輸出控制噪聲源電源的lvttl控制信號為“0”，使噪聲源電源斷開并使其處于關機狀態；信號處理機輸出控制噪聲源處的射頻開關的lvttl控制信號為“1”，也使射頻開關處于接通噪聲源通道的位置，但此時由于噪聲源處于關機狀態，該通道無噪聲輸入信號；另一方面，信號處理機輸出控制單刀四擲開關的lvttl控制信號變為“11”，使開關與射頻通道總功率輸入端接通；該射頻通道總功率信號然后通過檢測通路的隔離器、光纖延遲組件、可調衰減器饋入接收通道的定向耦合器，之后在接收通道內的處理過程與噪聲源處理的過程相同；該檢測的射頻通道總功率信號然后輸出至信號處理機的ad采樣板；在完成采樣后由信號處理機對輸入的功率進行計算，將計算結果上報至終端顯控單元。

所述的單刀四擲開關的隔離度大于等于60db。

所述的光纖延遲組件的延遲時間為6μs。

所述的可調衰減器的調整范圍為1-30db。

有益效果

本發明提出的一種實現雷達系統發射通道在線檢測的方法，通過增加少量器件，利用雷達系統的最小探測距離時隙，完成了對接收機支路的噪聲系數在線檢測判斷以及對發射通道的射頻通道總功率、驅動模塊功率、射頻激勵輸入功率的在線狀態檢測和故障上報，提高了雷達系統的測試性和維修性，縮短了雷達系統出現故障時的故障定位，為后續的檢測維修節省了時間資源，為機場監視一次雷達的可靠穩定工作提供技術保障。

附圖說明

圖1雷達系統發射通道在線狀態檢測方法連接示意圖

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

針對機場監視一次雷達連續不間斷工作的應用要求，本發明在傳統的接收機設計基礎上，利用接收機已有的接收通道分時處理目標回波信號和發射通道中的功率監測信號，提出了一種適用于集中式發射機雷達系統的發射通道在線狀態檢測方法，以實現雷達系統出現故障時的冗余切換，快速準確地故障判斷、定位、維修更換。本發明實現的對發射通道中與發射機分系統相關聯的射頻通道總功率監測、驅動模塊功率監測、射頻激勵功率監測功能的在線狀態檢測方法連接示意圖如圖1所示。通過在接收通道中增加單刀四擲開關、隔離器、光纖延遲組件、可調衰減器等部件，并在信號處理機中增加對這一需要檢測信號的處理以及對單刀四擲開關、噪聲源電源開關、射頻開關的控制和終端的狀態檢測結果顯示，實現了雷達系統發射通道的在線狀態檢測。點劃線內為原接收機的主要部件，虛線框內是實現本發明增加的主要部件。

為實現本發明的發射通道在線狀態檢測功能，在接收通道中增加的單刀四擲開關主要功能是實現對不同檢測信號(即射頻通道總功率、驅動模塊功率、射頻激勵輸入功率)的開關切換，其切換動作由信號處理機通過輸出lvttl電平進行控制。在實際應用中，雖然在信號處理進行目標回波處理的時隙中單刀四擲開關是連接在負載端的，但由于可能會因開關的隔離度不夠，導致干擾信號由開關經隔離器和延遲組件進入正常的接收機目標回處理通道而影響對目標的正常檢測，要求單刀四擲開關的隔離度達到60db以上。光纖延遲組件的延遲時間為6μs，其主要功能是對待檢測的輸入射頻信號進行時間延遲，使其與發射有關的檢測信號與實際信號在時間上分隔開，以完成發射通道的檢測處理。單刀四擲開關與光纖延遲組件之間的隔離器是為了確保二者之間具有較好匹配而設計的。為了滿足輸出信號幅度要求，在檢測通道中設計有可調衰減器，其調整范圍為1-30db，以完成原接收通道對于檢測功率的要求。定向耦合器的主要功能是將檢測通道的射頻信號耦合至接收通道進行處理。

為了保證對于由接收機通道檢測獲得的發射通道檢測結果的可信性，需要對接收機通道工作的正常與否進行確認，因此本發明在接收機通道設計有在線噪聲系數檢測功能。如圖1所示，在接收系統最前端設計有單刀雙擲射頻開關，該射頻開關的狀態由信號處理機輸出的lvttl電平進行控制。系統進行在線噪聲系數檢測時，開關接通至噪聲源，此時處于接收機通道檢測狀態，將噪聲源提供的噪聲信號送給接收通道，在接收通道末端將信號送給信號處理機的ad采樣板，在信號處理進行計算處理后，作為接收機通道工作狀態是否可信的依據。系統不做在線噪聲系數檢測時，由信號處理機控制單刀雙擲射頻開關接通至天饋線通道，接收雷達的回波信號并經接收機通道處理后輸出至信號處理機進行處理。同時，由信號處理機進行控制，將噪聲源電源斷開，使噪聲源關機。

在具體使用時，發射通道在線狀態檢測方法可以通過在雷達的終端界面選擇三種需要檢測的任一節點的功率狀態檢測，或在雷達的終端界面選擇自動模式實現三種狀態節點的輪流交替檢測。在這兩種狀態下，終端界面是通過對信號處理機的控制并且信號處理機輸出lvttl電平實現上述對單刀四擲開關控制的。當然，在終端界面對信號處理機控制實現開關切換的同時，在信號處理機中設置有對應的處理源判斷，以確定當前檢測的信號來源，從而完成與發射通道有關的各部件工作狀態的監視與檢測。

在檢測通道正常工作時，由信號處理機控制的單刀四擲開關選擇需要檢測的射頻信號，經單刀四擲開關后，該射頻信號經過隔離器和光纖延遲組件進行延遲后輸入至可調衰減器。在可調衰減器經過適當的功率衰減后，將符合功率要求的待檢測射頻信號經定向耦合器輸入至原有的接收機通道中，再經過正常經接收通道的低噪放和放大濾波等處理將待測試信號輸入至信號處理機，信號處理機通過與預設參數進行比較判斷，并將檢測結果輸出到終端界面。最終由終端界面完成發射通道檢測信號的正常與否狀態顯示。同時，在終端界面也可顯示檢測得到的功率值。在配備有遠程監測與遙控終端的系統中，可以通過獲取這一關鍵的參數對機場監視一次雷達的整個發射通過工作進行監視與判斷。

根據雷達系統的實際使用情況，雷達系統的最小作用距離為1km，即雷達系統在1km內并不對出現的目標進行檢測，該距離對應的時間為6.66μs。本發明正是利用該時間完成對接收機支路的噪聲系數檢測判斷以及對發射通道有關節點功率的在線狀態檢測和故障上報。本發明的具體實施方法如下。

由于本發明所應用的雷達系統的相參處理間隔(通常簡稱為cpi)為8個脈沖重復周期(通常簡稱pri)，本發明在實現時，在cpi的第1個pri進行噪聲系數檢測，在cpi的第2個pri進行射頻激勵輸入功率的檢測，在cpi的第3個pri進行驅動模塊功率的檢測，在cpi的第4個pri進行射頻通道總功率的檢測，在cpi的第5至第8個pri不進行檢測。下一個cpi進行相同的檢測流程。

cpi的第1個pri進行噪聲系數檢測的控制及開關切換流程如下。信號處理機輸出控制單刀四擲開關的lvttl控制信號為“00”，開關與匹配負載接通，即3路待檢測信號均未接入在線檢測通道。信號處理機輸出控制噪聲源電源的lvttl控制信號和控制噪聲源處的射頻開關的lvttl控制信號均為“1”(這兩個信號在6.66μs后均由信號處理機置為“0”狀態，以將噪聲源的電源斷開使噪聲源關機，并將射頻開關切換至天饋線系統的回波端，進行雷達系統的正常目標探測處理過程)，使噪聲源工作產生所需的噪聲測試信號，使射頻開關切換至噪聲源通道并將回波信號斷開，此時該噪聲信號通過射頻開關接入接收機通道。該信號經過定向耦合器、stc、帶通濾波、低噪放、放大濾波等處理后輸出至信號處理機的ad采樣板。在完成采樣后由信號處理機按照經典的y系數法計算得到接收機的噪聲系數，并將預置的噪聲系數值與測試得到的噪聲系數值進行比較，以判斷接收機通道工作的正常與否。若檢測到接收機通道的噪聲系數正常，在檢測結束后會進行正常的目標回波處理，否則，由信號處理機將這一故障上報至雷達的監視與控制系統，并停止后續的單刀四擲開關和射頻開關切換動作，并將噪聲源電源斷開，使噪聲源處于關機狀態。

在信號處理機檢測到接收機通道的噪聲系數正常后，在cpi的第2個pri進行射頻激勵輸入功率檢測的控制及開關切換流程如下。信號處理機輸出控制噪聲源電源的lvttl控制信號為“0”，使噪聲源電源斷開并使其處于關機狀態。信號處理機輸出控制噪聲源處的射頻開關的lvttl控制信號為“1”，也使射頻開關處于接通噪聲源通道的位置，但此時由于噪聲源處于關機狀態，該通道無噪聲輸入信號。另一方面，信號處理機輸出控制單刀四擲開關的lvttl控制信號變為“01”，使開關與射頻激勵輸入端接通。該激勵信號然后通過檢測通路的隔離器、光纖延遲組件、可調衰減器饋入接收通道的定向耦合器，之后在接收通道內的處理過程與噪聲源處理的過程相同(在6.66μs后，信號處理機對噪聲源和射頻開關的控制信號均置為“0”，對單刀四擲開關的控制信號置為“00”，使得噪聲源關機，射頻開關切換至饋線系統的回波端，單刀四擲開關接通至負載端以減少對雷達探測目標的影響，可以進行雷達系統的正常目標探測處理過程)。該檢測信號然后輸出至信號處理機的ad采樣板。在完成采樣后由信號處理機按照預定的處理對輸入的功率進行計算，將計算結果與預置數值進行比較，以判斷所檢測的射頻激勵輸入功率信號是否正常。如果正常，進行正常的目標回波處理過程并在下一個pri進行驅動模塊功率的檢測，否則，將故障上報至監視與控制系統，由監視與控制系統完成射頻激勵模塊的切換。

對于在cpi的第3個pri進行的驅動模塊功率的在線狀態檢測而言，與上述的對于射頻激勵功率的在線檢測類似，只是需要將信號處理機對單刀四擲開關的lvttl控制信號變為“10”即可。最后在信號處理機按照預定的處理對輸入的功率進行計算后，將計算結果與預置數值進行比較，以判斷所檢測的驅動模塊功率信號是否正常。如果正常，進行正常的目標回波處理過程并在下一個pri進行射頻通道總功率的檢測，否則，將故障上報至監視與控制系統，由監視與控制系統完成驅動模塊的切換。

對于在cpi的第4個pri進行的射頻通道總功率的在線狀態檢測而言，與上述的對于射頻激勵功率的在線檢測類似，只是需要將信號處理機對單刀四擲開關的lvttl控制信號變為“11”即可。最后在信號處理機按照預定的處理對輸入的功率進行計算后，將計算結果上報至終端顯控單元。通常，對于采用放大模塊進行功率合成的發射機系統來說，在射頻激勵信號功率和驅動模塊功率均正常的情況下，放大模塊一般情況下不會同時出現故障。所以，對于由放大模塊合成而形成的射頻通道總功率僅會由于個別模塊出現故障而導致功率下降的情況出現。