一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试方法与流程

1.本发明属于航空电子技术领域，尤其是涉及一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试方法。


背景技术：

2.随着现代高技术装备的飞速发展，对导弹制导技术提出了更高要求。导引头是精确制导武器的核心部件，用来完成对目标的预定、自动搜索、识别和跟踪。导引头装载的正交矢量合成通道中频接收机(以下称ak中频接收机)，采用了相位和差单脉冲测角系统，通过对天线上4个子波束进行和差运算，获得目标在空间的方位角和俯仰角。在这个二维测角系统中，和差运算产生的和通道信号、俯仰信号和方位信号在各自的信道中被放大、滤波，系统对和差通道信号进行归一化处理、和差比相后，便可实现二维测角。该ak中频接收机的整机设计方案采用了典型的超外差技术，在对输入的第一中频信号进行两次下变频后，利用间接调频技术(正交矢量合成的通道合并方案)，将∑、
△
1、
△
2三路信号合并归一化为两路
△
1/∑、
△
2/∑信号。对于采用通道合并技术的雷达接收机而言，在通道合并之前和、差通道的相位不平衡和幅度不平衡对输出信号有很大的影响，也是精确测试的难题。研究表明：和差通道存在的幅度和相对相位差，必然会导致测角出现误差；因此，通道合并前的幅度和相位一致性测试非常重要。
3.现有技术中，幅度和相位测试采用增益相位计或矢网测试。2009年3月出版的《电子测量技术》第34卷第3期中的论文《一种利用矢网测试接收机幅相特性的方法》公开了一种检测方法，该方法是利用矢网仿照被测接收机的变频次数，选择相关的混频器和滤波器，搭建外部参考接收机和校准接收机，在被测接收机的工作频率内，完成校准；然后利用相同的校准数据，完成不同接收通道幅度和相位参数的测试。该方法的缺点是测试复杂，测试步骤极其繁琐，每次测量前需要先搭建校正参考接收机和校准接收机，测试时间长，测试仪器价格昂贵，测试成本很高。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试方法。
5.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试方法，其包括以下步骤：
7.s1、依据正交矢量合成通道中频接收机的输入信号，推导中频接收机输出中频信号公式，建立信号模型；
8.建立信号模型的具体过程是：比相单脉冲的天线两个子波束的接收信号分别为：
[0009][0010]
式中：k表示固定系数，回波信号的幅度系数；θ表示目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角；f0表示射频信号频率；d表示子波束间隔；λ表示射频信号波长；θ0表示目标对天线轴线的偏角；
[0011]
设微波通道的振幅不平衡系数为g、相对相位差为φ，则输入到正交矢量合成通道中频接收机的和通道信号s
σ(t,θ)
、差通道信号s
δ(t,θ)
为：
[0012][0013][0014]
式中：表示接收天线信号由于波程差引起的相位差；
[0015]
在忽略中频接收机输入信号存在的幅相不一致性的前提下，公式(3)中的和通道信号s
σ(t,θ)
、差通道信号s
δ(t,θ)
经过归一化处理后分别为：
[0016][0017]
比相器输出的信号为：
[0018][0019]
式中：k
p
表示接收机和差通道振幅不平衡系数；k
δ
表示和通道幅度系数；k
σ
表示差通道幅度系数；
[0020]
假设微波通道幅相平衡，即g＝1、φ＝0时，比相器输出的信号为：
[0021][0022]
当φ
δ
＝φ
σ
且θ0很小时，sinθ0≈θ0，
[0023][0024]
此公式与单脉冲比相测角系统分析结果相同；
[0025]
若同时考虑到中频接收机的幅相不一致性，则公式(6)变换为：
[0026][0027]
式中：p表示中频接收机和差通道振幅不平衡系数；φ
δ
表示中频接收机差通道相移；φ
σ
表示中频接收机和通道相移；
[0028]
当通道幅度一致，即g＝1，p＝1时，公式(8)变换为：
[0029][0030]
将用一阶泰勒级数近似，则得到：
[0031][0032]
根据公式(10)得知，相位不一致通过控制误差角电压输出的增益来调整；通过调整导引头计算机移相电压补偿和通道、差通道间的相对相位差；当和通道、差通道相对相位差为零时，检验角度输出信号随和、差信号幅度的变化规律；
[0033]
s2、中频接收机中对通道合并后的信号进行归一化、解调，输出为两个携带有目标空间位置信息的直流电压信号，分别为
△
1/∑、
△
2/∑，其中信号的幅度与通道合并前的幅度值之比成正比，反映的是目标偏离导引头天线轴线角度的大小；直流电压信号
△
1/∑、直流电压信号
△
2/∑的极性反映的是归一化后的信号相位与基准信号相位相比，表示目标偏离导引头天线轴线的方向；
[0034]
s3、将归一化后的两路直流电压信号
△
1/∑、直流电压信号
△
2/∑进行检波放大输出后的直流信号定义为
△
1、
△
2角度通道输出电压；采用角度通道输出电压测试方法对
△
1、
△
2角度通道输出电压进行测试，方法为：和输入信号、差输入信号使用同一信号源输出的同频、同幅正弦信号，将和通道、差通道衰减器的衰减量均设置为0db，将导引头幅度控制电压设置为0v，调整导引头计算机移相控制电压，检测
△
1、
△
2角度输出直流电压；
[0035]
s4、在完成中频接收机∑、
△
1、
△
2三路信号幅度和相位一致性调整的基础，采用方位特性测试方法对
△
1、
△
2角度通道方位特性进行测试，方法为：使中频接收机三路输入信号幅度一致，和信号与差信号的幅度不平衡度保证在
±
0.5db以内；在完成幅度和相位一致性调整后，保持∑路信号幅度不变，以一定步进改变
△
1、
△
2输入信号的功率，检测
△
1、
△
2角度通道输出电压随输入信号的变化。
[0036]
一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试系统，其包括：
[0037]
信号源，用于产生一基准信号；
[0038]
一分三功分器，与信号源的输出端连接，以信号源的基准信号为输入，将该基准信号等分为两路相同信号输出；
[0039]
第一衰减器、第二衰减器，与一分三功分器的输出端连接，分别接收一分三功分器输出的两路信号，对信号的功率进行调节再输出；
[0040]
中频接收机，用于接收一分三功分器、第一衰减器、第二衰减器输出的信号，对信号进行归一化、解调，输出为两个携带有目标空间位置信息的直流电压信号；用于接收导引头计算机输出的两路连续可调的直流移相控制电压和幅度控制电压；
[0041]
第二本振源、第三本振源，用于为中频接收机输入第二本振信号、第三本振信号；
[0042]
中频接收机，输出端与数字万用表连接。
[0043]
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
[0044]
该正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试方法，其操作简单，成本低廉，检测快速，适合生产线模式，通过建立接收机接收信号模型，推导出接收机输出信号随幅度不一致和相位不一致的规律，应用间接测试方法，在不增加设备硬件成本和提高测试效率的情况下，有效的检测了正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性，在生产线具有较大的应用价值。
附图说明
[0045]
图1是本发明中的
△
1、
△
2角度通道输出电压和方位特性测试原理框图。
具体实施方式
[0046]
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0047]
如图1所示，一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试系统，其包括：
[0048]
信号源，用于产生一基准信号；
[0049]
一分三功分器，与信号源的输出端连接，以信号源的基准信号为输入，将该基准信号等分为两路相同信号输出；
[0050]
第一衰减器、第二衰减器，与一分三功分器的输出端连接，分别接收一分三功分器输出的两路信号，对信号的功率进行调节再输出；
[0051]
中频接收机，用于接收一分三功分器、第一衰减器、第二衰减器输出的信号，对信号进行归一化、解调，输出为两个携带有目标空间位置信息的直流电压信号；用于接收导引头的信号处理器输出的两路连续可调的直流移相控制电压和幅度控制电压；
[0052]
第二本振源、第三本振源，用于为中频接收机输入第二本振信号、第三本振信号；
[0053]
中频接收机，输出端与数字万用表连接。
[0054]
一种正交矢量合成通道中频接收机的幅相一致性测试方法，其包括以下具体步骤：
[0055]
s1、给中频接收机供电，以及经第二本振、第三本振给中频接收机输入第二本振信号、第三本振信号；
[0056]
s2、将信号源信号输入到功分器分为三路同幅同频信号，输入至中频接收机的∑、
△
1、
△
2；
[0057]
s3、给中频接收机输入两路连续可调的直流移相控制电压和幅度控制电压，并设置为0v；
[0058]
s4、调整两路计算机移相控制电压，直到中频接收机角度输出直流电压为最大值，此时表明中频接收机的∑、
△
1、
△
2三路信号同频、同幅、同相；
[0059]
s5、调整
△
1、
△
2通道衰减单元衰减量，每次衰减6db，检测每次衰减后
△
1、
△
2角度通道的输出电压；因为角度通道的输出电压在衰减单元对
△
1、
△
2信号衰减6db时，角度输出电压，即
△
1/∑和
△
2/∑同步检波后的直流电压，每次减小一半，由于中频接收机前端的天线调制度
△
1/∑和
△
2/∑为a％，表示信号的等强信号线偏移天线法线方向1度，同时由于天线的-3db方向图宽度为b
°
，相对于天线极化的法线为中心向左右各有b/2
°
方向图宽度，故选择b/2
°
来反推差通道
△
1/∑和
△
2/∑的最大调制度为a％
×
b/2
°
＝50％，为全面考核天线方向图内的中频接收机幅相一致性，选定“差”路信号分别衰减0db、12db、18db、24db、30db时，即调制度分别为100％、50％、25％、12.5％、6.25％时，检测角度通道输出电压应分别为v1、v2、v3、v4、v5，对检测的
△
1、
△
2角度通道输出电压按照公式(11)进行计算，即得到方位特性斜率；
[0060]
k＝10
×
vi
×
vσ
÷
vδi
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0061]
式中：k表示方位特性斜率，单位mv/％；vi表示角度通道的输出电压，单位v；vσ表示xs1输入信号的电压，单位μv；vδi表示第i次衰减对应的xs2(或xs3)输入信号的电压，单位μv；
[0062]
按照公式(11)计算的方位特性斜率为kmv/％，检测的角度通道输出电压均在(k
±
10)mv/％范围内，表示中频接收机幅相一致性合格。
[0063]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。