CN114935739B - 一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿***,包括初始值获取模块、数据存贮模块、衰减偏差表和自动补偿模块,所述初始值获取模块由雷达***在启动机***频信号源进行***参数测试时自动完成,用于获取机***频信号源在衰减为0dB时输出信号偏差;数据存贮模块从属雷达健康管理***,用于存储相关标准值和衰减偏差表;所述衰减偏差表用于建立机***频信号源输出信号,以及输出信号对应的偏差值;所述自动补偿模块从属雷达健康管理***,依据衰减偏差表自动实现对机***频测试源的补偿修正。本发明为消除机***频测试源产生的测试误差,能有效提升雷达机内测试***的测量精度,并且具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及机内相干性测量技术,特别是一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿***。
背景技术
近年来随着天气变暖,短时小尺度极端恶劣天气频发,对天气雷达的时空分辨率提出更高的要求,现役采用抛物面天线的天气雷达已无法满足使用需求,而相控阵天气雷达采用电扫描波束,而且可同时形成多个波束进行空域扫描,同比能够有效减少雷达在空域中扫描的时间,具有抛物面雷达无法比拟的特性,势必成为下一代天气雷达发展的方向。
探测数据的准确性是天气雷达进行气象保障和数据应用的基础。相控阵天气雷达由于采用分布式收发***,具有大量分散的收发通道,通道故障或性能退化的概率相对较大,因此需要设计机内在线实时测试***,对雷达性能参数(比如:***灵敏度、接收通道增益、接收***一致性、***输出强度等)进行在线测量,以解决雷达自身参数变化对探测资料质量的影响。而在机内测量***中影响其测试精度的关键因素是机***频测试源输出信号的准确性,由于机***频测试源采用模拟射频器件进行设计,而且要求具有较大的动态变化范围(一般大于103dB),并且设计步进为1dB,因此在控制过程中,很难实现1dB的控制精度,而且随着控制范围的增大,会造成误差的不断累积。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种为消除机***频测试源产生的测试误差,能有效提升雷达机内测试***的测量精度,并且具有较强的实用性的相控阵天气雷达机内测试源的补偿***。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿***,包括初始值获取模块、数据存贮模块、衰减偏差表和自动补偿模块,所述初始值获取模块由雷达***在启动机***频信号源进行***参数测试时自动完成,用于获取机***频信号源在衰减为0dB时输出信号偏差;数据存贮模块从属雷达健康管理***,用于存储相关标准值和衰减偏差表;所述衰减偏差表用于建立机***频信号源输出信号,以及输出信号对应的偏差值;所述自动补偿模块从属雷达健康管理***,依据衰减偏差表自动实现对机***频测试源的补偿修正。
所述初始值获取模块的具体工作流程包括:
1.1)在启动机内测试任务后,首先由信号处理采集***噪声基底,实测当前***噪声基底;
1.2)从数据存储模块中读取***噪声基底的标准值NB;
1.3)计算出***噪声基底偏差ΔN,即用当前实测的***噪声基底NT减去***存储的标准噪声基底NB,计算公式为ΔN=NT-NB;
1.4)通过雷达控制模块控制机***频信号源衰减为0dB,使其输出射频信号最大;
1.5)通过波束合成和信号处理获取此时的射频信号幅度值,记录为ST;
1.6)从数据存储模块中读取机***频信号源在衰减为0dB时的标准值SB;
1.7)当***噪声基底变化在±0.3dB以内时,计算出机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值ΔS=ST-SB;
1.8)当***噪声基底变化超出±0.3dB时,计算出机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值为ΔS=ST-SB-ΔN。
所述衰减偏差表的建立基于机***频信号源衰减控制步进1dB获取其在各衰减量下的偏差值,通过机外测试设备进行测量,工作流程如下:
2.1)通过雷达控制模块以1dB为步进控制机***频信号源输出相应射频信号,并通过频谱仪分别进行测量,并记录;
2.2)建立整个衰减控制范围内的机***频信号源衰减偏差表;
2.3)更换雷达工作频点,按2.1)、2.2)步骤建立该频点下的机***频信号源衰减偏差表,直至雷达所用频点均建立了所需的衰减偏差表;
2.4)补偿过程以频点为依据找到所需补偿的参数表。
所述自动补偿模块工作流程如下:
3.1)在启动***机内测试项目后,首先判断工作频点,以频点为依据在存储模块中找到对应的机***频信号源衰减偏差表;
3.2)根据机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值对衰减偏差表中***输入信号幅度进行修正;
3.3)根据测试过程中信号处理送出的数据包,以衰减码为索引找到对应补偿数据进行订正;
3.4)用衰减偏差表中衰减码对应***输入信号幅度代替信号处理数据包中的***输入信号幅度,作为机内信号源真实输出的信号幅度;
3.5)以衰减偏差表中衰减码为索引,找到对应的***输出补偿值,与信号处理数据包中的强度参数相加,作为***测试最终输出结果;
3.6)完成整个测试后,用补偿后的输入输出数据对***性能进行评估。
所述***机内测试项目包括强度测试、灵敏度或动态范围测试。
所述测试过程中信号处理送出的数据包包括核心信息为衰减码、***输入信号幅度、***输出参数。
相比于现有技术,本发明的优点在于:本发明适用于相控阵体制天气雷达的***设计。达到精度高且简单、经济的等目的,同时具备很强的实时性。
本发明采用补偿修正后的机内在线测试***实现了的相控阵天气雷达***灵敏度、接收通道增益、接收水平通道和垂直通道一致性、***输出强度等的准确测试。
附图说明
图1为本发明初始值获取模块工作流程图。
图2为本发明自动补偿模块工作流程图。
图3为本发明机***频信号源衰减偏差表。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例,对本发明作详细描述。
某相控阵天气雷达采用相控阵、双线偏振体制,包含水平极化和垂直极化收发天线(包括综合网络、监测网络、N个数字TR组件、频率源、1只监测组件、阵面电源等)、数字波束形成(DBF)、信号处理、伺服、健康管理(含数据库)、数据处理(含雷达信息显示、气象信息处理)、二次产品生成服务器以及电缆、机柜和网络等附属设备。
下面以该相控阵天气雷达***动态范围测试为例说明对机内测试源的补偿方法进行说明。
在***动态范围测试时,该方法设计与整个雷达***相融合,实现设计简洁低成本的目的,需要雷达控制模块、监测组件、波束合成、信号处理和健康管理等之间的相互协同工作,实现对雷达在动态范围测试时***的偏差进行补偿修正。
本发明主要包括初始值获取模块、数据存贮模块、衰减偏差表和自动补偿模块等组成部分。所述初始值获取模块由雷达***在启动机***频信号源进行***参数测试时自动完成,用于获取机***频信号源在衰减为0dB时输出信号偏差;数据存贮模块从属雷达健康管理分***,用于存储相关标准值和衰减偏差表;所述衰减偏差表用于建立机***频信号源输出信号,以及输出信号对应的偏差值;所述自动补偿模块从属雷达健康管理***,依据衰减偏差表自动实现对机***频测试源的补偿修正。
所述初始值获取模块的具体工作流程(见图1)如下:
1.1)在启动机内测试任务后,首先由信号处理采集***噪声基底,实测当前***噪声基底;
1.2)从数据存储模块中读取***噪声基底的标准值NB;
1.3)计算出***噪声基底偏差,即用当前实测的***噪声基底减去***存储的标准噪声基底(计算公式为ΔN=NT-NB);
1.4)通过雷达控制模块控制机***频信号源衰减为0dB,使其输出射频信号最大;
1.5)通过波束合成和信号处理获取此时的射频信号幅度值,记录为ST;
1.6)从数据存储模块中读取机***频信号源在衰减为0dB时的标准值SB;
1.7)当***噪声基底变化在±0.3dB以内时,计算出机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值ΔS=ST-SB;
1.8)当***噪声基底变化超出±0.3dB时,计算出机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值为ΔS=ST-SB-ΔN。
所述衰减偏差表的建立主要指基于机***频信号源衰减控制步进1dB获取其在各衰减量下的偏差值,主要通过机外测试设备进行测量,主要工作流程如下:
2.1)通过雷达控制模块以1dB为步进控制机***频信号源输出相应射频信号,并通过频谱仪分别进行测量,并记录;
2.2)建立整个衰减控制范围内的机***频信号源衰减偏差表(如图3所示);
2.3)更换雷达工作频点,按a)、b)步骤建立该频点下的机***频信号源衰减偏差表,直至雷达所用频点均建立了所需的衰减偏差表;
2.4)补偿过程可以频点为依据找到所需补偿的参数表。
所述自动补偿模块工作流程(见图2)如下:
3.1)在启动***机内测试项目(强度测试、灵敏度或动态范围测试等)后,首先判断工作频点,以频点为依据在存储模块中找到对应的机***频信号源衰减偏差表;
3.2)据机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值对衰减偏差表(如图3所示)中***输入信号幅度进行修正;
3.3)根据测试过程中信号处理送出的数据包(核心信息为衰减码、***输入信号幅度、***输出参数(主要是强度)),以衰减码为索引找到对应补偿数据进行订正;
3.4)用衰减偏差表中衰减码对应***输入信号幅度代替信号处理数据包中的***输入信号幅度,作为机内信号源真实输出的信号幅度;
3.5)以衰减偏差表中衰减码为索引,找到对应的***输出补偿值,与信号处理数据包中的强度参数相加,作为***测试最终输出结果;
3.6)完成整个测试后,用补偿后的输入输出数据对***性能进行评估。
Claims (3)
1.一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿***,其特征在于:包括初始值获取模块、数据存贮模块、衰减偏差表和自动补偿模块,所述初始值获取模块由雷达***在启动机***频信号源进行***参数测试时自动完成,用于获取机***频信号源在衰减为0dB时输出的信号偏差;数据存贮模块从属雷达健康管理***,用于存储相关标准值和衰减偏差表;所述衰减偏差表用于建立机***频信号源的输出信号,以及输出信号对应的偏差值;所述自动补偿模块从属雷达健康管理***,依据衰减偏差表自动实现对机内测试源的补偿修正;所述初始值获取模块用于执行以下步骤:
1.1)在启动机内测试任务后,首先由信号处理模块采集***噪声基底,实测当前的***噪声基底;
1.2)从数据存贮模块中读取***噪声基底的标准值NB;
1.3)计算出***噪声基底偏差ΔN,即用当前实测的***噪声基底NT减去***噪声基底的标准值NB,计算公式为ΔN=NT-NB;
1.4)通过雷达控制模块控制机***频信号源衰减为0dB,使机***频信号源输出射频信号最大;
1.5)通过波束合成和信号处理获取此时的射频信号幅度值,记录为ST;
1.6)从数据存贮模块中读取机***频信号源在衰减为0dB时的标准值SB;
1.7)当***噪声基底变化在±0.3dB以内时,计算出机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值ΔS=ST-SB;
1.8)当***噪声基底变化超出±0.3dB时,计算出机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值为ΔS=ST-SB-ΔN;
所述衰减偏差表的建立基于机***频信号源衰减控制步进1dB获取机***频信号源在各衰减量下的偏差值,通过机外测试设备进行测量,所述衰减偏差表通过以下步骤建立:
2.1)通过雷达控制模块以1dB为步进,控制机***频信号源输出相应射频信号,并通过频谱仪分别进行测量和记录;
2.2)建立整个衰减控制范围内的机***频信号源的衰减偏差表;
2.3)更换雷达工作频点,按2.1)、2.2)步骤建立各雷达工作频点下的机***频信号源的衰减偏差表,直至所用雷达工作频点均建立起所需的衰减偏差表;
2.4)补偿过程以雷达工作频点为依据,找到所需补偿的衰减偏差表;所述自动补偿模块用于执行以下步骤:
3.1)在启动***机内测试项目后,首先判断雷达工作频点,以雷达工作频点为依据,在数据存贮模块中找到对应的机***频信号源的衰减偏差表;
3.2)根据机***频信号源在衰减为0dB时的最大信号偏差值,对衰减偏差表中***输入信号幅度进行修正;
3.3)根据测试过程中经信号处理后送出的数据包,以衰减码为索引找到对应补偿数据进行订正;
3.4)用衰减偏差表中衰减码对应的***输入信号幅度,代替信号处理数据包中的***输入信号幅度,作为机内信号源真实输出的信号幅度;
3.5)以衰减偏差表中衰减码为索引,找到对应的***输出补偿值,与信号处理数据包中的强度参数相加,作为***测试最终输出结果;
3.6)完成整个测试后,用补偿后的输入输出数据对***性能进行评估。
2.根据权利要求1所述的一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿***,其特征在于:所述***机内测试项目包括强度测试、灵敏度或动态范围测试。
3.根据权利要求1所述的一种相控阵天气雷达机内测试源的补偿***,其特征在于:所述测试过程中经信号处理送出的数据包包括:衰减码、***输入信号幅度、***输出参数。
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