专利名称：基于b模式的二次雷达天线在线检测方法
技术领域：
本发明涉及一种二次雷达的检测方法，尤其是一种可在现场进行二次雷达性能检 测的方法，具体地说是一种基于B模式的二次雷达天线在线检测方法。
背景技术：
正常情况下，二次雷达天线只有安装在专用场地、使用专用仪表才能对天线进行 测试，若天线安装到用户现场或其他场所后，就无法对天线进行测试。如发生天线损坏情况 或对天线性能质疑时，也无法通过测天线波瓣图对天线状态进行判断。在必须要对天线进 行测试时，就只能将天线重新安装到天线专用测试台上，用专用设备进行测试。由于二次雷 达天线尺寸达数米，重量达数百公斤，安装到使用现场后如要拆装，不仅工程量大，耗费人 力物力，而且拆装过程中有意外风险存在。设计一个能在线测试天线波瓣图的方法就显得 尤为重要和实用。发明内容
本发明的目的是针对安装在使用现场的二次雷达性能检测存在的不便之处，发明 一种无需将二次雷达运到专用测试台，而在使用现场即可完成测试的基于B模式的二次雷 达天线在线检测方法。
本发明的技术方案是一种基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，其特征是它包括以下步骤 首先，由雷达控制系统发出控制信号使二次雷达进入测试状态并工作于B模式下，此 时Σ通道不发射信号，只从Ω通道发射信号；其次，从Ω通道发射的脉冲信号符合B模式询问信号要求，标校应答机或机载应答机 收到并识别B模式询问后，以固定的1. 2kHz重频、无衰减、无延迟的方式连续输出应答信 号，应答码为标校应答机或机载应答机已设置的A模式应答码，标校应答机或机载应答机 在收到最后一个B模式询问信号后再持续发射40秒时间应答信号；第三，在B模式工作方式下，信号处理不做常规的A、C模式交替应答解码，而是只进行 A模式解码，相应的数据处理只提取指定A代码的目标信息，并以方位为横坐标、信号幅度 为纵坐标进行图形显示，描绘出天线的波瓣图；最后，根据所得的波瓣图对二次雷达天线性能作出判断。
二次雷达天线测试包括Σ、Δ、Ω三个通道，当测试Σ通道时，信号处理按正常 工作方式，对来自Σ通道接收机的输入信号进行A/D转换、反窄、门限检测和视频预处理操 作，再以A模式解码得到目标应答报告，送数据处理筛选并显示；当测试△通道时，信号处 理将来自Δ通道接收机的输入信号切换进信号处理的Σ通道，进行A/D转换、反窄、门限 检测和视频预处理，再以A模式解码得到目标应答报告，送数据处理筛选并显示；同样测试 Ω通道时，也是将来自Ω通道接收机的输入信号切换进信号处理的Σ通道，产生目标应答 报告送数据处理筛选并显示；所述的信号处理对Σ、Δ、Ω通道接收信号的选择根据测试波束的选择确定。
标校应答机或机载应答机不具备B模式识别和应答功能时，先由人工将标校应答 机或机载应答机设为无衰减、无延迟状态，二次雷达进入天线测试模式后，以单A模式进行 询问，标校应答机或机载应答机以单A模式应答，通过对接收通道的选择和信号处理通道 的切换，并通过延长天线测试时间分别对天线的Σ、Δ、Ω三个波束进行测试直至获取足 够的应答信号，画出连续的波瓣图为止。
二次雷达天线的Σ、Δ、Ω波瓣图即可单独显示和输出，也可三个波束在一张图 上显示和输出。
在天线测试状态下，根据测试通道的选择，将被测通道接收机的输入信号切换到 信号处理的Σ通道，对该信号进行与Σ通道相同的视频预处理、应答处理、A模式应答解 码，产生A模式应答报文送数据处理。
本发明的有益效果本发明针对二次雷达架设到使用现场后无法进行天线波瓣测试的问题，提出了切实可 行解决方法。适用于类似场合的天线波瓣测试，具有原理清晰、控制简单、实现方便、根据需 要可随时进行测试等优点。本发明已在一部提供民航使用的二次雷达上实现了天线现场测 试的功能，实践证明它具有测试方便，效率高，成本低的优点，为二次雷达天线的测试和维 护提供了方便快捷的手段，有利于降低维护成本。
图1是本发明的二次雷达工作于A、C模式时的询问信号时序图。
图2是本发明的二次雷达工作于B模式时的询问信号时序图。
图3是本发明的天线测试状态下的信号流程图。
图4是本发明的天线测试系统组成示意图。
图5是利用本发明的方法实测的天线Σ、Δ、Ω三个波束在一张图上显示的波瓣 测试图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-5所示。
一种基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，它包括以下步骤首先，由雷达控制系统发出控制信号使二次雷达进入测试状态并工作于B模式下，此 时Σ通道不发射信号，只从Ω通道发射信号；其次，从Ω通道发射的脉冲信号符合B模式询问信号要求，标校应答机或机载应答机 收到并识别B模式询问后，以固定的1. 2kHz重频、无衰减、无延迟的方式连续输出应答信 号，应答码为标校应答机或机载应答机已设置的A模式应答码，标校应答机或机载应答机 在收到最后一个B模式询问信号后再持续发射40秒时间应答信号；第三，在B模式工作方式下，信号处理不做常规的A、C模式交替应答解码，而是只进行 A模式解码，相应的数据处理只提取指定A代码的目标信息，并以方位为横坐标、信号幅度 为纵坐标进行图形显示，描绘出天线的波瓣图；最后，根据所得的波瓣图和标准波瓣图对照，进而对二次雷达天线性能作出判断。
详述如下如图1所示，正常工作的二次雷达有询问波束(Σ )、差波束(Δ )、控制波束(Ω )三个高 频通道，其中Σ、Ω为收发双向通道，Δ为单接收通道。Σ为主通道，其笔状波束指向天线 阵面的发向方向，Ω为旁瓣抑制通道，波束为全向性，其作用是瓣抑询问波束主瓣外的旁瓣 信号。二次雷达正常工作时，采用A、C交替模式。每个询问周期内，Σ通道和Ω通道都要 发射信号，Σ通道发射2个脉冲信号，脉冲之间的间隔决定当前的工作模式，Ω通道发射1 个脉冲信号，Σ、Ω通道发射信号之间定时关系如图1所示。
针对二次雷达天线测试设计的B模式工作方式，不同于常规的二次雷达工作方 式，在天线测试状态，Σ通道不发射信号，而从Ω通道发射2个脉冲信号，信号时序关系如 图2所示。
在B模式工作方式下，由于Ω波束是全向性的，询问和应答都是全方位的，所以可 对天线波瓣进行全方位测试。在B模式工作方式下，信号处理不做常规的A、C模式交替应 答解码，而是只进行A模式解码，相应的数据处理只提取指定A代码的目标信息，并以方位 为横坐标、信号幅度为纵坐标进行图形显示，描绘出天线的波瓣图。二次雷达天线测试包括 Σ、Δ、Ω三个通道，当测试Σ通道时，信号处理按正常工作方式，对来自Σ通道接收机的 输入信号进行A/D转换、反窄、门限检测、视频预处理等一系列操作，再以A模式解码得到目 标应答报告，送数据处理筛选并显示；当测试△通道时，信号处理将来自△通道接收机的 输入信号切换进信号处理的Σ通道，进行A/D转换、反窄、门限检测、视频预处理等一系列 处理，再以A模式解码得到目标应答报告，送数据处理筛选并显示；同样测试Ω通道时，也 是将来自Ω通道接收机的输入信号切换进信号处理的Σ通道，产生目标应答报告送数据 处理筛选并显示。信号处理对Σ、Δ、Ω通道接收信号的选择是根据测试波束的选择来确 定的。
天线测试状态下的信号流程如图3所示。
要完成天线波瓣图的测试，与二次雷达配套使用的机载应答机需要有B模式识别 和B模式应答功能。机载应答机收到并识别B模式询问后，以固定的1. 2kHz重频、无衰减、 无延迟的方式连续输出应答信号，应答码为应答机已设置的A模式应答码，应答机在收到 最后一个B模式询问信号后再持续发射40秒时间应答信号。应答机以1. 2kHz重频连续发 送A模式应答信号的目的是为了提高天线的测试频率，在尽可能短的时间内实现天线波瓣 图的测试。如果机载应答机不具备B模式识别和应答功能，也能够完成二次雷达的天线波瓣图测 试。具体方法是人工将机载应答机设为无衰减、无延迟状态，二次雷达进入天线测试模式 后，以单A模式进行询问，应答机自然以单A模式应答，通过对接收通道的选择和信号处理 通道的切换，分别对天线的Σ、Δ、Ω三个波束进行测试。由于二次雷达重频的限制(民航 规范150Ηζ、50Ηζ之间)，同时应答机会应答所有询问信号，导致该应答机相对本二次雷达 有异步应答存在，使得天线测试时应答机的应答概率低于具有B模式功能的应答机，所以 需延长天线测试时间，以获取足够的应答信号，画出连续的波瓣图。
天线Σ、Δ、Ω波瓣图即可单独显示和输出，也可三个波束在一张图上显示和输出ο
本发明天线测试系统框图如图4所示。
标校应答机架设时要注意，应答机天线与二次雷达天线之间视距之内无遮挡，直 线距离不小于50米。显示器为雷达显示控制的监视器终端，对天线波束测试的选择和天线 波瓣图的显示均在该显示器上进行。具体测试时也可用机载应答机代替标校应答机。
二次雷达的显示界面中增加了天线测试菜单，如果雷达选择了天线测试工作方 式，雷达将自动退出正常工作状态，进入天线状态；已设的询问模式无效，自动转入B模式 工作状态。天线测试菜单中设有Σ、Δ、Ω通道的选择按钮，还有波瓣图保存的选择按钮。
信号处理收到天线测试命令后，自动进行B模式询问和A模式应答解码，并根据天 线需测通道的选择，将相应的接收通道输入信号切换到信号处理的Σ通道，进行相关的视 频预处理和应答处理，将获得的的A模式应答码装订成应答报告送数据处理。
数据处理收到天线测试命令后，只对指定的A代码目标(应答机设置的A代码)进 行目标筛选和提取，不再对其他目标进行处理。
在显控的天线测试界面，将A代码目标的幅度根据应答报告中方位在显示终端上 描绘出来，即得到指定波束的波瓣图。
具有B模式功能的地面标校应答机在收到B模式询问后，以固定的1. 2kHz重频、 无衰减、无延迟的方式连续输出应答信号，应答码为已设置的A模式应答码。应答机在收到 最后一个B模式询问信号后再持续发射40秒时间应答信号。通常40秒时间二次雷达将转 动4、圈，所以对于具有B模式功能的应答机，二次雷达只需将测试通道分别设为Σ、Δ、 Ω通道，在每个通道连续发出适当次数的B模式询问，就可很快完成三个通道相应波瓣图 的测试。
对于没有B模式功能的应答机，在进行天线测试前，先人工将应答机的衰减和延 迟设为零，测试完后恢复所需的衰减和延迟设置。二次雷达则采用连续的A模式询问和应 答解码，由于应答频率与询问频率相同，在150Hz 450Hz之间，重频较低，所以与具有B模 式功能的应答机相比，天线测试时间适当延长，也可通过观察天线波瓣图是否已画完整来 决定是否结束当前的测试而进入下一个天线波瓣的测试，或完成3个通到测试并退出测试 状态。从实际效果看，除了测试时间长短的有区别和应答机需人工设置衰减和延迟值外，2 种应答机的测试结果没有明显区别，均能很好的完成二次雷达天线在线测试功能。
天线测试完毕，通过点击测试结束按钮，控制显控、数据处理、信号处理均退出天 线测试状态，雷达自动恢复到测试前的正常工作状态。
图5是在雷达整架场实测的天线波瓣图，为了比较二次雷达天线Σ、Δ、Ω三个波 束之间的关系，故将三个波束显示在同一幅图上，从图中可看出天线Σ、Δ波束的中心吻 合，Ω波束基本将Σ波束主瓣外的旁瓣波束包住，表示天线测试基本合格。但由于天线架 设的场地较低(在三层楼顶)，楼前又有很高的避雷针，周围还有多处较高的铁质电线杆，导 致Σ波束与Ω波束之间有多个穿刺点，这是雷达在架设中要注意和尽量避免的。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，其特征是它包括以下步骤首先，由雷达控制系统发出控制信号使二次雷达进入测试状态并工作于B模式 下，此时Σ通道不发射信号，只从Ω通道发射信号；其次，从Ω通道发射的脉冲信号符合B模式询问信号要求，标校应答机或机载应答机 收到并识别B模式询问后，以固定的1. 2kHz重频、无衰减、无延迟的方式连续输出应答信 号，应答码为标校应答机或机载应答机已设置的A模式应答码，标校应答机或机载应答机 在收到最后一个B模式询问信号后再持续发射40秒时间应答信号；第三，在B模式工作方式下，信号处理不做常规的A、C模式交替应答解码，而是只进行 A模式解码，相应的数据处理只提取指定A代码的目标信息，并以方位为横坐标、信号幅度 为纵坐标进行图形显示，描绘出天线的波瓣图；最后，根据所得的波瓣图对二次雷达天线性能作出判断。
2.根据权利要求1所述的基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，其特征是二次雷 达天线测试包括Σ、Δ、Ω三个通道，当测试Σ通道时，信号处理按原工作方式，对来自Σ 通道接收机的输入信号进行A/D转换、反窄、门限检测和视频预处理操作，再以A模式解码 得到目标应答报告，送数据处理筛选并显示；当测试△通道时，信号处理将来自△通道接 收机的输入信号切换进信号处理的Σ通道，进行A/D转换、反窄、门限检测和视频预处理， 再以A模式解码得到目标应答报告，送数据处理筛选并显示；同样测试Ω通道时，也是将来 自Ω通道接收机的输入信号切换进信号处理的Σ通道，产生目标应答报告送数据处理筛 选并显示；所述的信号处理对Σ、Δ、Ω通道接收信号的选择根据测试波束的选择确定。
3.根据权利要求1所述的基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，其特征是标校应 答机或机载应答机不具备B模式识别和应答功能时，先由人工将标校应答机或机载应答机 设为无衰减、无延迟状态，二次雷达进入天线测试模式后，以单A模式进行询问，标校应答 机或机载应答机以单A模式应答，通过对接收通道的选择和信号处理通道的切换，并延长 天线测试时间分别对天线的Σ、Δ、Ω三个波束进行测试直至获取足够的应答信号，画出 连续的波瓣图为止。
4.根据权利要求1所述的基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，其特征是二次雷 达天线的Σ、Δ、Ω波瓣图即可单独显示和输出，也可三个波束在一张图上显示和输出。
全文摘要
一种基于B模式的二次雷达天线在线检测方法，其特征是它包括以下步骤首先，由雷达控制系统发出控制信号使二次雷达进入测试状态并工作于B模式下，此时只从Ω通道发射信号；其次，从Ω通道发射的脉冲信号符合B模式询问信号要求，应答机收到并识别B模式询问后，以固定的1.2KHz重频、无衰减、无延迟的方式连续输出应答信号；第三，在B模式工作方式下，信号处理只进行A模式解码，并以方位为横坐标、信号幅度为纵坐标进行图形显示，描绘出天线的波瓣图并作出判断。此外，对于没有B模式功能的应答机，在进行天线测试时，人工将应答机的衰减和延迟设为零，二次雷达采用连续的A模式询问和应答解码，天线测试完后恢复应答机的衰减和延迟设置。本发明具有测试方便，效率高，成本低的优点。
文档编号G01R29/10GK102033225SQ20101055826
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者何康, 张虹 申请人:南京恩瑞特实业有限公司