阵列天线故障诊断系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线故障诊断技术领域，更为具体地讲，设及一种阵列天线故障诊断 系统。
【背景技术】
[0002] 天线测量是天线研制和使用过程中最为重要的一个方面，特别是阵列天线，由于 其结构复杂，测试成本较高，一直W来都是阵列天线研制和使用过程中的热点和难点问题。 目前国内外对阵列天线的故障诊断方法，可W分为直接性能参数测试与故障推理两大类。
[0003] 直接性能测试是在微波暗室内通过探头对阵面单元的福射特性进行测试，由此可 直接判断阵面单元故障，该方法准确性较高，技术较为成熟，但受微波暗室的限制，阵面规 模不能太大。
[0004] 故障推理是在外场对阵列天线的福射特性进行测试，获取天线增益、波束零点、波 束宽度、波束指向、副瓣位置、副瓣电平、跟踪范围、极化方式等基本故障特征参数，利用所 获取的先验故障信息，依据相应的故障诊断方法定位具体故障福射单元所在的位置，W此 实现阵列天线的故障诊断。诊断之后即可采取包括直接更换异常单元或者利用一定的补偿 算法的故障维修方案进行维修，使阵列天线恢复到正常工作状态。该方法由于在外场进行， 因此，阵列天线的规模不受场地限制，但实现起来较为复杂。
[0005] 当阵列天线发生故障后，在无需雷达完全停止工作的前提下，如何通过监测其状 态，获取关键性能参数，及时对出现故障的天线单元进行快速定位并排除故障，迅速恢复相 控阵天线的技战术指标，目前仍然是一项十分复杂的技术难题。如何实现设计满足性能指 标要求并在使用过程中保持设计性能，对相控阵天线的快速测试性和快速可诊断性等可测 试性指标均提出了越来越高的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阵列天线故障诊断系统，快速、 准确地对外场的大型阵列天线进行故障诊断。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明阵列天线故障诊断系统，包括Μ个测试天线、Μ通道 同步接收机和故障诊断装置，其中：
[000引Μ个测试天线在阵列天线的测试场中固定设置，分别接收阵列天线信号，将接收信 号的幅度值发送给Μ通道同步接收机；
[0009] Μ通道同步接收机将接收到的Μ个幅度值按测试天线序号排列，作为一组数据上 传给故障诊断装置；
[0010] 故障诊断装置包括参数配置模块、数据处理模块、故障数据库、故障判定模块，其 中参数配置模块用于用户配置阵列天线的分区参数、阵列天线与测试天线的坐标W及所测 分区序号，并根据分区参数W及阵列天线与测试天线的坐标，向阵列天线的波控系统发送 控制信号，使所测分区波束依次指向各个测试天线；数据处理模块从Μ通道同步接收机接 收得到本次测试的Μ组幅度值数据，按波束指向测试天线的序号排列，构成测试向量发送 给故障判定模块；故障数据库中保存预先通过模拟故障测试得到的各分区所有故障对应的 标准测试向量W及无故障对应的标准测试向量；故障判定模块接收本次分区测试的测试向 量，在故障数据库中读取对应分区的无故障标准测试向量，如果本次测试向量和无故障标 准测试向量的相似度大于预设阔值，则该分区无故障，否则进一步在该分区所有故障的标 准测试向量中捜索与本次测试向量最接近的标准测试向量，该标准测试向量对应的故障即 为所测分区的故障。
[0011] 本发明阵列天线故障诊断系统，包括Μ个测试天线、Μ通道同步接收机和故障诊断 装置，故障诊断装置通过波控系统对阵列天线进行分区，对每个分区分别进行无故障测试 和故障模拟测试，使分区波束依次对准Μ个测试天线；测试天线每次得到Μ个幅度值，共计 Μ2个幅度值，通过Μ通道同步接收机上传至故障诊断装置，故障诊断装置将其构成所模拟故 障的标准测试向量，保存至故障数据库中；在进行测试时，得到所测分区的测试向量，与数 据库中所测分区对应的无故障标准测试向量进行比较，如果差异小于阔值则所测分区无故 障，否则在所有故障对应的标准测试向量中捜索与本次测试向量最接近的标准测试向量， 其对应的故障即为所测分区的故障。
[0012] 本发明具有W下有益效果：
[0013] (1)本发明通过对阵面进行分区，可W同时测试分区内多个福射单元，相对于单通 道测试大大减少了测试次数，提高测试效率；
[0014] (2)本发明通过多个测试天线来所得到的主瓣和副瓣的幅度值来构建测试向量， 从而进行故障诊断，可W有效提高测试的准确性。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明阵列天线故障诊断系统的结构图；
[0016] 图2是阵列天线故障诊断系统实际放置示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，W便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在W下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，运些描述在运里将被忽略。
[0018] 图1是本发明阵列天线故障诊断系统的结构图。如图1所示，本发明阵列天线故 障诊断系统包括Μ个测试天线1、Μ通道同步接收机2和故障诊断装置3。
[0019] Μ个测试天线1在阵列天线的测试场中固定设置，分别接收阵列天线信号，将接收 信号的幅度值发送给Μ通道同步接收机2。Μ的取值范围为Μ>1，本实施例中采用4个标 准增益卿趴天线来作为测试天线，采用多个固定的测试天线可W解决阵列天线不能转动测 试的问题，又减少了多路径效应的影响。测试天线与阵列天线的距离可W通过实验来得到， 需要使故障情况下所得到的测试向量与正常情况下的测试向量的差异明显大于测量的随 机误差，从而更有效地检测出天线故障。
[0020] Μ通道同步接收机2将接收到的Μ个幅度值按测试天线序号排列，作为一组数据上 传给故障诊断装置。由于本实施例中有4个测试天线，相应地接收机也为四通道同步接收 机。
[0021] 如图1所示，故障诊断装置包括参数配置模块31、数据处理模块32、故障数据库 33、故障判定模块34。
[0022] 参数配置模块31用于用户配置阵列天线的分区参数、阵列天线与测试天线的坐 标W及所测分区序号，并在开始测试时，根据分区参数W及阵列天线与测试天线的坐标，向 阵列天线的波控系统发送控制信号，使所测分区波束依次指向各个测试天线。阵列天线的 分区是指将阵列天线中的福射单元进行分区，每个分区包含若干个福射单元，运样做的好 处是可W对一个分区进行一次测试即可完成故障诊断，而不需要单独对每个福射单元进行 测试。
[0023] 数据处理模块32从Μ通道同步接收机2接收得到本次测试的Μ组幅度值数据，按 波束指向测试天线的序号排列，构成测试向量发送给故障判定模块34。
[0024] 故障数据库33中保存预先通过模拟故障测试得到的各分区所有故障对应的标准 测试向量。也就是说，先通过波控系统控制关闭分区内的不同福射单元来模拟故障，包括无 故障、单福射单元故障和多福射单元故障，通过测试天线得到该故障对应的标准测试向量， 保存到故障数据库33中，作为故障判定时的对比数据。
[0025] 故障判定模块34接收本次分区测试的测试向量，在故障数据库33中读取对应分 区的无故障标准测试向量，如果本次测试向量和无故障标准测试向量的相似度大于预设阔 值，则该分区无故障，否则进一步在该分区所有故障的标准测试向量中捜索与本次测试向 量最相似的标准测试向量，该标准测试向量对应的故障即为所测分区的故障。
[0026] 本实施例中有4个测试天线，那么就需要通过波控系统将阵列天线所测分区的波 速依次聚焦到4个接收天线上，也就是天线方向图主瓣的最大值对准该天线，各个天线均 检测得到接收信号的幅度值，所对准天线的幅度值为主瓣值，其他Ξ个天线的幅度值为副 瓣值，运4个幅度值构成一组数据。在完成4个测试天线的聚焦后，可W得到4个主瓣值、 12个副瓣值，总计16个数据，由运些数据构成的测试向量，对应于当前分区的标准方向图。
[0027] 本发明的故障判定原理为：当阵列天线的某些单元出现故障时