天線(xiàn)方向圖自動(dòng)測試系統的設計

　　引 言

　　天線(xiàn)是雷達的重要組成部分，天線(xiàn)方向圖的測試在雷達性能測試中占有極其重要的位置。早期人們采用手動(dòng)法進(jìn)行方向圖測量，數據的錄取、方向圖的繪制以及參數的計算都是手工方式，操作復雜，工作量大，耗時(shí)長(cháng)，精度低。隨著(zhù)微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，天線(xiàn)方向圖自動(dòng)測試逐漸取代了手動(dòng)測量，實(shí)現了信號錄取、數據處理以及方向圖繪制的自動(dòng)化，大大提高了測量速度和精度。本文介紹了一種雷達天線(xiàn)方向圖的自動(dòng)化測量系統，分析了軟硬件結構及原理。

　　1 方向圖自動(dòng)測試原理及實(shí)驗配置

　　根據天線(xiàn)的互易性原理，將被測天線(xiàn)作為接收天線(xiàn)，固定的輻射天線(xiàn)作為發(fā)射天線(xiàn)，由發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射電磁波，轉動(dòng)被測天線(xiàn)進(jìn)行接收，測出被測范圍內不同角度處的信號電平，便可得到被測天線(xiàn)的方向圖[1]。

　　方向圖的自動(dòng)測量與手動(dòng)測量原理相同，不同的是利用電子和計算機技術(shù)，實(shí)現了數據采集、處理和方向圖繪制的自動(dòng)化。圖1是某雷達天線(xiàn)方向圖自動(dòng)測試的實(shí)驗配置。

　　方向圖的自動(dòng)測量屬于動(dòng)態(tài)測量。測量時(shí)被測天線(xiàn)連續轉動(dòng)，并接收信號源通過(guò)喇叭天線(xiàn)發(fā)射的微波信號。接收信號送天線(xiàn)幅度信號采集電路，經(jīng)變換放大及A/D轉換后送給微機。天線(xiàn)轉動(dòng)的同時(shí)，天線(xiàn)角度信號錄取裝置將天線(xiàn)位置轉換成角度數字信號送給微機。這樣就可以得到測量范圍內每一位置的幅度信號電平，根據這組數據，微機就可以進(jìn)行數據處理并由輸出裝置輸出計算結果。

　　2 硬件電路設計

　　系統硬件包括微機控制部分、天線(xiàn)幅度信號錄取裝置、天線(xiàn)角度信號錄取裝置和繪圖儀。組成框圖如圖2所示。

　　2.1 微機控制電路

　　微機控制電路采用51系列單片機，由CPU、程序存儲器、外部數據存儲器和地址譯碼器等組成[2]。

　　2.2 天線(xiàn)幅度信號錄取裝置

　　幅度信號錄取裝置由測量放大器、采樣/保持電路s/H和A/D轉換電路組成。

　　天線(xiàn)接收的微波信號送至測量放大器，對微波信號進(jìn)行高頻檢波，輸出調制方波信號，然后進(jìn)行放大、檢波、濾波等處理，輸出一個(gè)幅度滿(mǎn)足要求、波形較好的直流信號。該信號經(jīng)采樣S/H后送到A/D，A/D在單片機控制下將模擬信號轉換成數字信號，并存入外部數據存儲器，從而完成幅度信號的錄取。

　　測量放大器是該系統的信號變換放大電路，有較高的靈敏度、大的動(dòng)態(tài)范圍、穩定的工作特性和快的響應速度。

　　S/H的選取原則是：如果在A(yíng)/D轉換期間輸入信號電平的變化小于1個(gè)LSB，可以不加S/H;否則，必須加S/H。下式是不加S/H時(shí)信號變化率應滿(mǎn)足的關(guān)系：

　　式中：

　　A/D芯片采用AD574，其參數為：Vm=10 V，n=12，T=25μs，代入式(1)得