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TechnicalFeature 技术特写

设计最先进的模块化雷达测试系统

Design of a State-of-the-Art Modularized Radar Test System

Shivansh Chaudhary
National Instruments, Austin, Texas
Lennart Berlin
Saab Aerodefense，瑞典斯德哥尔摩

现 代雷达系统需要使用先进的测试和验证技 使用多个LO时，LO必须彼此之间尽可能快速
地紧密同步和锁定相位。LO在所需频率下完成
术，以确保这些系统能够在复杂且有杂
波的通信环境中运行，且性能参数完全达到要 相位锁定和同步的速度越快，整体测试和测量
求。当工程师配置雷达系统的自动化测试装置 时间就越短。同步是AESA雷达的一个重要考虑
时，需要使用一些仪器来评估系统，其中部分 因素，因为AESA雷达有数千个接收机连接到天
重要的仪器包括RF/微波信号发生器和频谱分 线，且每个接收机都需要彼此同步。
析仪。信号发生器可以用作测试激励信号源， 如上所述，测试雷达接收机可以使用信号
以精确地模拟运行环境，而基本函数发生器可 发生器来生成各种测试信号，包括脉冲连续波
用于驱动模拟信号发生器的脉冲、AM和FM电 到使用频率调制和扫描的线性调频信号。通
路。在接收机中，天线接收的弱信号可以通过 常，雷达使用脉冲RF/微波信号进行测试，而
具有高动态范围和低相位噪声的频谱分析仪进 脉冲的特性在很大程度上决定了系统的性能和
行检测和放大。 能力。例如，脉冲功率决定了目标的范围，而
随着近来雷达技术的进步，如有源电子扫 脉冲宽度决定了目标的空间分辨率。在雷达测
描阵列（AESA）和多功能系统，雷达的测试要 试和验证中，信号发生器可以用作LO的替代
求越来越具挑战性。本文描述了用于下一代雷 源，而且信号发生器的低相位噪声和高频谱纯
达测试的现代自动化测试设备（ATE）系统所面 度可允许更高的动态范围和提高测量接收机的
临的挑战和测试要求。 灵敏度。
AESA多功能雷达系统的出现使得雷达性
测试现代雷达系统 能、可靠性和扫描速度得到前所未有的提升。
现代雷达系统必须能够在复杂的信号环境 典型的AESA架构包含数千个发射/接收（T/R）
中发现目标，这需要接收机具有前所未有的低 模块，每个模块都带有天线。除了设计的复杂
失真度。为了满足最严格的接收机规范，接收 性之外，每个T/R模块所需的精确相位和幅度对
机测试需要一个可以生成低相位噪声且具有出 准都给雷达测试和验证带来诸多挑战。
色杂波和谐波性能的信号源。由于从数字域到
微波频率的直接相互转换非常困难，因而通常 长颈鹿4A AESA雷达
使用多个本地振荡器（LO）进行多级转换。当 过去三十年，随着GaN功率放大器、单片微
波集成电路（MMIC）、毫米波集成电路等信号
处理和RF/微波技术的不断发展，T/R模块的成
本不断降低，AESA雷达也得到显著的发展。与
传统机械转向阵列（MSA）或无源电子导向阵
列（PESA）雷达不同，AESA雷达可允许对模
块发射/接收增益和相位进行数字控制和独立控
制。该功能为雷达的波束赋形和波束转向敏捷
性方面提供了显著的优势。AESA雷达比传统雷
达更可靠，主要是因为成千上万个独立的T/R模
块（而不是单个通道）可允许雷达出现一定程
度的故障而不会使整个系统瘫痪。AESA的模块
化方法可在更高级元件出现时无缝地替换T/R模
块，从而显著提高性能。
图1：长颈鹿4A AESA雷达。 AESA多功能雷达的一个例子是萨博公司的

42 Microwave Journal China 微波杂志 Jul/Aug 2017