在现代战争中，雷达是一种不可或缺的电子技术装备，起到远距离获取信息、预警探测和态势感知的作用。如今，雷达已被广泛应用于检测地面、海上、空中、空间甚至地下的目标，主要应用领域包括军事（如防空、导弹制导、火控、战场目标侦测等）、遥感（如气象、测绘等）、空中交通管制ATC、飞行导航和安全、太空探测等。

根据原理不同，雷达又可以分为连续波雷达、调频连续波雷达、脉冲多普勒雷达、脉冲压缩雷达、捷变频雷达、动目标检测雷达、单脉冲雷达、合成孔径雷达、相控阵雷达等。无论哪种雷达，发射机和接收机都是重要的组成部分，因为在雷达硬件的研发过程中，发射机和接收机需要做大量的测试工作，所以也是我们关注的重点。

相位差是测量测向（DF）场景时的关键参数。分析DF设备时，需要先测定相位差，然后再测量方位角等其他参数。罗德与施瓦茨（简称R&S公司）的VSE-K6A多通道脉冲分析软件和示波器相结合， 即使在复杂环境中也能利用测试设备的高级触发功能测量相位差。

我们的任务

雷达预警接收机（简称RWR）通常由多个接收机组成，评估这些接收机以确定输入雷达脉冲的方向。一般而言，接收机数量越多，方位的角度精度越高。 测向方法因相关应用场景而异，一般包括到达时间差法（TDOA）和相关干涉法。在任何情况下，都需要使用相位相参接收机来测量接收机之间的相位差。研发阶段的接收机性能测量在理想条件下进行，通常也会在更为严苛的场景中进行。

我们的解决方案

R&S公司RTO和RTP示波器输入通道可用于采集时间相参信号。支持调整测量装置可能导致的偏移。高级触发功能可以隔离并更加详细地分析事件。下文将说明一个具有挑战性的场景，并展示示波器作为调试工具的强大功能。

测试设置

该测量装置包括Pulse Sequencer脉冲序列生成软件以模拟X频段（8 GHz至12 GHz）的应用场景， 和双通道SMW200A矢量信号发生器以提供所需信号。RTP示波器和VSE矢量信号分析软件执行分析。为了展示相位差，示例只模拟RWR的两个天线。这两个天线分别位于飞机的右舷和左舷翼尖，彼此相距11米。此外，为了确保模拟更加简单，每个物体都放置在相同的高度，仅保留两个维度（即横坐标和纵坐标）。

图 1: RWR的空间配置，接收器向左舷和右舷稍微倾斜

应用情景通常不会静止不变，RWR必须应对不断变化的场景。示例场景包含一个移动发射机（产生不同的幅度） 和一个固定发射机。RWR保持静止。在X频段工作的机载雷达（巡逻机）追踪RWR并相对其横向移动。另有一个在X频段工作的雷达（地面雷达），且其在RWR输入端的功率电平与机载雷达相近。此雷达在RWR分析中充当干扰器。

地面雷达和机载雷达所发射脉冲的脉冲重复间隔(PRI)和功率电平相近。地面雷达信号在左舷接收机处较弱，在右舷接收机处较强，而机载雷达的功率电平在左舷接收机处最大， 并随着机载雷达移过RWR而逐渐减小，并在右舷接收机处恢复到最大。

在DF场景中测定相位差非常重要。简单地初步触发 RTP示波器接收的两个信号，得到相当复杂的视图。示波器针对两个接收机显示一个持续时间为5 μs的脉冲和5 μs信号周围随机分布的一个1 μs间歇信号。事实上，这是使用Pulse Sequencer脉冲序列生成软件的模拟场景的预定义值。

图 2: 仅在自动触发的情况下，无法实现稳定的触发。但是，可以建立该场景的第一概览以确定适当的触发条件。

如上所述，地面雷达频繁发射脉冲，这些脉冲不应纳入分析。飞机的模拟移动范围为3 km，横越速度为400 m/s， 单程耗时约7.5 秒。在此期间，飞机可能会发射约75000 次脉冲。示波器无法一次性采集7.5秒，因为这需要高达 600 G（2 × 40 Gsample/s × 7.5 s）的存储深度。必须利用合适的触发条件隔离时域中的1 μs脉冲信号。

触发条件

触发A（脉宽触发，关断时间超过100 ns）。为所有脉冲（包括不纳入分析的脉冲）提供稳定的触发条件。

触发B（超时触发）。此触发条件为脉冲低于阈值电平的时间达到10 ns。出现稍短于预期脉冲持续时间（如达到预期时间的95%）的延迟后评估触发B（此触发条件仍将捕获所有持续时间超过此延迟的脉冲）。

触发R（重置略长于预期脉冲持续时间的超时时间，例如比预期时间长10%）。此触发条件拒绝所有持续时间超过指定超时时间的脉冲。 因此，通过这种方式可以分离出1μs的脉冲信号。

分析设置

可以直接使用RTP进行分析, 或使用专用分析软件进行分析。VSE矢量信号分析软件与VSE-K6A多通道脉冲分析选件相结合，能够快速测定相位差以及脉冲宽度和脉冲顶降等其他重要的雷达参数。

示波器通道1和通道3被选作输入通道，因此，RTP的两个通道采样率均可达40 Gsample/s。设置中心频率和采集时间等重要参数并配置检波算法之后，将VSE设为手动触发模式。为RTP应用上述ABR触发设置。现在，示波器已准备好进行信号采集。

主要的多通道分析工具包括翻转脉冲相位和非翻转脉冲相位测量功能。现在，可以将标记放在两条曲线上并链接标记，以便测量相位差。本例中，差值标记显示相位差为279°。相位差还可以根据结果表格（右上角窗口）中的数值加以确定。

图 4: VSE-K6A多通道脉冲分析选件的主分析视图. 可以通过标记（右下窗口）或结果表中的值（右上窗口）确定相位差。

结语

相位差测量需要使用相位相参接收机。此外，特别是在具有挑战性的复杂场景中，合适的触发条件便于更加快速地分析感兴趣的雷达信号。VSE-K6A多通道脉冲分析选件适用于 RTO和RTP示波器的所有数字触发功能。选件结合自动相位差测量，能够自动分析重要的雷达参数。

关键词:雷达 测量 罗德与施瓦茨

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来 源：罗德与施瓦茨

编辑：清风

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