基于PXI模塊化儀器和LabVIEW軟件，開發(fā)二次監(jiān)視雷達自動測試系統(tǒng)

“相比于早期手動連接的臺式設(shè)備，通過使用NI PXI模塊化儀器和LabVIEW開發(fā)的二次監(jiān)視雷達（SSR）自動測試系統(tǒng)，用戶可以節(jié)省90%的雷達測試時間。相比于其它基于傳統(tǒng)盒式儀器的自動測試設(shè)備，在有效節(jié)省時間的同時，此種設(shè)計還可為用戶節(jié)省60%的成本?！?/P>

　　- Vishwanath Kalkur， Captronic Systems Pvt Ltd

　　挑戰(zhàn)：

　　運用PXI模塊化儀器和LabVIEW軟件開發(fā)二次監(jiān)視雷達自動測試系統(tǒng)。

　　圖1 SSR自動測試系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖

　　解決方案：

　　通過使用NI PXI模塊化儀器和NI LabVIEW FPGA模塊，設(shè)計一種用戶自定義的且可擴展的方案，以測試雷達的全部功能。

　　與主雷達不同，二次監(jiān)視雷達（SSR）可以通過建立雙向通信連接，收集包括身份、高度、國家代碼等信息，以計算出目標飛行器的距離和方位角。SSR被工程師應(yīng)用于軍用航空和民用航空中，前者通常包括一個敵友鑒別系統(tǒng)。

　　SSR可以工作在多種模式，以獲取目標的信息。系統(tǒng)通過雷達的雙向旋轉(zhuǎn)天線發(fā)射出1030MHZ的詢問脈沖信號。如果目標發(fā)現(xiàn)了詢問脈沖，其異頻雷達收發(fā)機會返回1090MHz的幀脈沖。地面基站的雷達將產(chǎn)生詢問脈沖并要求目標根據(jù)模式A/3A、模式C或模式S返回諸如身份、高度、國家代碼等信息。以詢問回答為依據(jù)，飛行器回復(fù)一個標準的應(yīng)答脈沖格式。系統(tǒng)便能以速度-距離關(guān)系、旋轉(zhuǎn)天線相對于北方或者前進方向的位置為依據(jù)計算出目標的距離和方位角。

　　當今的雷達在配置到軍用航天設(shè)備或民用航天設(shè)備之前都需要通過嚴格的測試。我們基于NI PXI模塊化儀器開發(fā)出的自動測試系統(tǒng)以實現(xiàn)雷達的功能測試，該系統(tǒng)同時還可以測試接收器（RX）和發(fā)送器（TX）的物理參數(shù)，包括：接收器帶寬、接收器靈敏度、發(fā)送器功率、發(fā)送器脈沖等參數(shù)。功能測試包括：目標模擬器與雷達間以1090MHz頻率通信、視頻信號檢測、基于合成的TTL邏輯視頻信號的雷達掃描變換器顯示，以及局域網(wǎng)通信。來自于目標和多目標模擬器的返回脈沖，或是靜止的或沿著軌道運動的。圖1為連接到SSR的自動測試系統(tǒng)的整體框圖。

　　系統(tǒng)概覽

　　我們開發(fā)的系統(tǒng)包含一個NI PXI-1042八槽機箱和一個NI PXI-8196嵌入式控制器。通過設(shè)置雷達工作在發(fā)送模式或接收模式，來實現(xiàn)發(fā)送器或者接收器功能；同時通過FPGA平臺產(chǎn)生和模擬外部的天線信號以及方位角計數(shù)脈沖。目標返回脈沖由NI PXI-5671矢量信號發(fā)生器（VSG）產(chǎn)生，脈沖頻率為1090MHz。系統(tǒng)通過用于接收器功能測試的示波器板卡從接受器獲得視頻解調(diào)信號。系統(tǒng)還可以通過NI PXI-5661矢量信號分析儀（VSA）獲得大功率傳輸?shù)腞F脈沖，以分析發(fā)送器的信號功率和脈沖參數(shù)。通過FPGA的數(shù)字信號輸入端口采集雷達處理單元所產(chǎn)生的合成TTL視頻數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被用于雷達掃描變換器以便在極坐標上顯示目標的距離、方位、信息碼，高度和國家代碼。圖2展示了連接到SSR上的自動測試系統(tǒng)的細節(jié)原理圖。

　　每個觸發(fā)脈沖和同步脈沖都與SSR所產(chǎn)生的RF詢問脈沖同步。由于雷達內(nèi)建有收發(fā)器模塊，為了保護設(shè)備，在RX測試中，我們選擇關(guān)掉雷達的發(fā)送器。TX和RX端口共享連接到天線上的相同物理端口。VSA（矢量信號分析儀）和VSG（矢量信號發(fā)生器）連接到這一相同的物理端口，這樣便可以代替天線的功能，生成和采集1090MHz和1030MHz的RF信號。

　　測量參數(shù)