在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，雷達(dá)是一種不可或缺的電子技術(shù)裝備，起到遠(yuǎn)距離獲取信息、預(yù)警探測和態(tài)勢感知的作用。如今，雷達(dá)已被廣泛應(yīng)用于檢測地面、海上、空中、空間甚至地下的目標(biāo)，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事（如防空、導(dǎo)彈制導(dǎo)、火控、戰(zhàn)場目標(biāo)偵測等）、遙感（如氣象、測繪等）、空中交通管制ATC、飛行導(dǎo)航和安全、太空探測等。

根據(jù)原理不同，雷達(dá)又可以分為連續(xù)波雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、脈沖壓縮雷達(dá)、捷變頻雷達(dá)、動目標(biāo)檢測雷達(dá)、單脈沖雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等。無論哪種雷達(dá)，發(fā)射機和接收機都是重要的組成部分，因為在雷達(dá)硬件的研發(fā)過程中，發(fā)射機和接收機需要做大量的測試工作，所以也是我們關(guān)注的重點。

相位差是測量測向（DF）場景時的關(guān)鍵參數(shù)。分析DF設(shè)備時，需要先測定相位差，然后再測量方位角等其他參數(shù)。羅德與施瓦茨（簡稱R&S公司）的VSE-K6A多通道脈沖分析軟件和示波器相結(jié)合， 即使在復(fù)雜環(huán)境中也能利用測試設(shè)備的高級觸發(fā)功能測量相位差。

我們的任務(wù)

雷達(dá)預(yù)警接收機（簡稱RWR）通常由多個接收機組成，評估這些接收機以確定輸入雷達(dá)脈沖的方向。一般而言，接收機數(shù)量越多，方位的角度精度越高。 測向方法因相關(guān)應(yīng)用場景而異，一般包括到達(dá)時間差法（TDOA）和相關(guān)干涉法。在任何情況下，都需要使用相位相參接收機來測量接收機之間的相位差。研發(fā)階段的接收機性能測量在理想條件下進行，通常也會在更為嚴(yán)苛的場景中進行。

我們的解決方案

R&S公司RTO和RTP示波器輸入通道可用于采集時間相參信號。支持調(diào)整測量裝置可能導(dǎo)致的偏移。高級觸發(fā)功能可以隔離并更加詳細(xì)地分析事件。下文將說明一個具有挑戰(zhàn)性的場景，并展示示波器作為調(diào)試工具的強大功能。

測試設(shè)置

該測量裝置包括Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件以模擬X頻段（8 GHz至12 GHz）的應(yīng)用場景， 和雙通道SMW200A矢量信號發(fā)生器以提供所需信號。RTP示波器和VSE矢量信號分析軟件執(zhí)行分析。為了展示相位差，示例只模擬RWR的兩個天線。這兩個天線分別位于飛機的右舷和左舷翼尖，彼此相距11米。此外，為了確保模擬更加簡單，每個物體都放置在相同的高度，僅保留兩個維度（即橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)）。

圖 1: RWR的空間配置，接收器向左舷和右舷稍微傾斜

應(yīng)用情景通常不會靜止不變，RWR必須應(yīng)對不斷變化的場景。示例場景包含一個移動發(fā)射機（產(chǎn)生不同的幅度） 和一個固定發(fā)射機。RWR保持靜止。在X頻段工作的機載雷達(dá)（巡邏機）追蹤RWR并相對其橫向移動。另有一個在X頻段工作的雷達(dá)（地面雷達(dá)），且其在RWR輸入端的功率電平與機載雷達(dá)相近。此雷達(dá)在RWR分析中充當(dāng)干擾器。

地面雷達(dá)和機載雷達(dá)所發(fā)射脈沖的脈沖重復(fù)間隔(PRI)和功率電平相近。地面雷達(dá)信號在左舷接收機處較弱，在右舷接收機處較強，而機載雷達(dá)的功率電平在左舷接收機處最大， 并隨著機載雷達(dá)移過RWR而逐漸減小，并在右舷接收機處恢復(fù)到最大。

在DF場景中測定相位差非常重要。簡單地初步觸發(fā) RTP示波器接收的兩個信號，得到相當(dāng)復(fù)雜的視圖。示波器針對兩個接收機顯示一個持續(xù)時間為5 μs的脈沖和5 μs信號周圍隨機分布的一個1 μs間歇信號。事實上，這是使用Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件的模擬場景的預(yù)定義值。

圖 2: 僅在自動觸發(fā)的情況下，無法實現(xiàn)穩(wěn)定的觸發(fā)。但是，可以建立該場景的第一概覽以確定適當(dāng)?shù)挠|發(fā)條件。

如上所述，地面雷達(dá)頻繁發(fā)射脈沖，這些脈沖不應(yīng)納入分析。飛機的模擬移動范圍為3 km，橫越速度為400 m/s， 單程耗時約7.5 秒。在此期間，飛機可能會發(fā)射約75000 次脈沖。示波器無法一次性采集7.5秒，因為這需要高達(dá) 600 G（2 × 40 Gsample/s × 7.5 s）的存儲深度。必須利用合適的觸發(fā)條件隔離時域中的1 μs脈沖信號。

觸發(fā)條件

觸發(fā)A（脈寬觸發(fā)，關(guān)斷時間超過100 ns）。為所有脈沖（包括不納入分析的脈沖）提供穩(wěn)定的觸發(fā)條件。

觸發(fā)B（超時觸發(fā)）。此觸發(fā)條件為脈沖低于閾值電平的時間達(dá)到10 ns。出現(xiàn)稍短于預(yù)期脈沖持續(xù)時間（如達(dá)到預(yù)期時間的95%）的延遲后評估觸發(fā)B（此觸發(fā)條件仍將捕獲所有持續(xù)時間超過此延遲的脈沖）。

觸發(fā)R（重置略長于預(yù)期脈沖持續(xù)時間的超時時間，例如比預(yù)期時間長10%）。此觸發(fā)條件拒絕所有持續(xù)時間超過指定超時時間的脈沖。 因此，通過這種方式可以分離出1μs的脈沖信號。

分析設(shè)置

可以直接使用RTP進行分析, 或使用專用分析軟件進行分析。VSE矢量信號分析軟件與VSE-K6A多通道脈沖分析選件相結(jié)合，能夠快速測定相位差以及脈沖寬度和脈沖頂降等其他重要的雷達(dá)參數(shù)。

示波器通道1和通道3被選作輸入通道，因此，RTP的兩個通道采樣率均可達(dá)40 Gsample/s。設(shè)置中心頻率和采集時間等重要參數(shù)并配置檢波算法之后，將VSE設(shè)為手動觸發(fā)模式。為RTP應(yīng)用上述ABR觸發(fā)設(shè)置。現(xiàn)在，示波器已準(zhǔn)備好進行信號采集。

主要的多通道分析工具包括翻轉(zhuǎn)脈沖相位和非翻轉(zhuǎn)脈沖相位測量功能?，F(xiàn)在，可以將標(biāo)記放在兩條曲線上并鏈接標(biāo)記，以便測量相位差。本例中，差值標(biāo)記顯示相位差為279°。相位差還可以根據(jù)結(jié)果表格（右上角窗口）中的數(shù)值加以確定。

圖 4: VSE-K6A多通道脈沖分析選件的主分析視圖. 可以通過標(biāo)記（右下窗口）或結(jié)果表中的值（右上窗口）確定相位差。

結(jié)語

相位差測量需要使用相位相參接收機。此外，特別是在具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜場景中，合適的觸發(fā)條件便于更加快速地分析感興趣的雷達(dá)信號。VSE-K6A多通道脈沖分析選件適用于 RTO和RTP示波器的所有數(shù)字觸發(fā)功能。選件結(jié)合自動相位差測量，能夠自動分析重要的雷達(dá)參數(shù)。