[发明专利]阵列天线故障诊断系统

说明书

本发明公开了一种阵列天线故障诊断系统，包括M个测试天线、M通道同步接收机和故障诊断装置，故障诊断装置通过波控系统对阵列天线进行分区，对每个分区进行无故障测试和故障模拟测试，使分区波束依次对准M个测试天线；测试天线每次得到M个幅度值，通过M通道同步接收机上传至故障诊断装置，故障诊断装置将其构成标准测试向量后保存至故障数据库；在进行测试时，得到所测分区的测试向量，如果与数据库中所测分区对应的无故障标准测试向量的相似度小于阈值则所测分区无故障，否则在所有故障对应的标准测试向量中搜索与本次测试向量最接近的标准测试向量，其对应的故障即为所测分区的故障。本发明可以快速、准确地对外场的大型阵列天线进行故障诊断。

技术领域

本发明属于天线故障诊断技术领域，更为具体地讲，涉及一种阵列天线故障诊断系统。

背景技术

天线测量是天线研制和使用过程中最为重要的一个方面，特别是阵列天线，由于其结构复杂，测试成本较高，一直以来都是阵列天线研制和使用过程中的热点和难点问题。目前国内外对阵列天线的故障诊断方法，可以分为直接性能参数测试与故障推理两大类。

直接性能测试是在微波暗室内通过探头对阵面单元的辐射特性进行测试，由此可直接判断阵面单元故障，该方法准确性较高，技术较为成熟，但受微波暗室的限制，阵面规模不能太大。

故障推理是在外场对阵列天线的辐射特性进行测试，获取天线增益、波束零点、波束宽度、波束指向、副瓣位置、副瓣电平、跟踪范围、极化方式等基本故障特征参数，利用所获取的先验故障信息，依据相应的故障诊断方法定位具体故障辐射单元所在的位置，以此实现阵列天线的故障诊断。诊断之后即可采取包括直接更换异常单元或者利用一定的补偿算法的故障维修方案进行维修，使阵列天线恢复到正常工作状态。该方法由于在外场进行，因此，阵列天线的规模不受场地限制，但实现起来较为复杂。

当阵列天线发生故障后，在无需雷达完全停止工作的前提下，如何通过监测其状态，获取关键性能参数，及时对出现故障的天线单元进行快速定位并排除故障，迅速恢复相控阵天线的技战术指标，目前仍然是一项十分复杂的技术难题。如何实现设计满足性能指标要求并在使用过程中保持设计性能，对相控阵天线的快速测试性和快速可诊断性等可测试性指标均提出了越来越高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阵列天线故障诊断系统，快速、准确地对外场的大型阵列天线进行故障诊断。

为实现上述发明目的，本发明阵列天线故障诊断系统，包括M个测试天线、M通道同步接收机和故障诊断装置，其中：

M个测试天线在阵列天线的测试场中固定设置，分别接收阵列天线信号，将接收信号的幅度值发送给M通道同步接收机；

M通道同步接收机将接收到的M个幅度值按测试天线序号排列，作为一组数据上传给故障诊断装置；

故障诊断装置包括参数配置模块、数据处理模块、故障数据库、故障判定模块，其中参数配置模块用于用户配置阵列天线的分区参数、阵列天线与测试天线的坐标以及所测分区序号，并根据分区参数以及阵列天线与测试天线的坐标，向阵列天线的波控系统发送控制信号，使所测分区波束依次指向各个测试天线；数据处理模块从M通道同步接收机接收得到本次测试的M组幅度值数据，按波束指向测试天线的序号排列，构成测试向量发送给故障判定模块；故障数据库中保存预先通过模拟故障测试得到的各分区所有故障对应的标准测试向量以及无故障对应的标准测试向量；故障判定模块接收本次分区测试的测试向量，在故障数据库中读取对应分区的无故障标准测试向量，如果本次测试向量和无故障标准测试向量的相似度大于预设阈值，则该分区无故障，否则进一步在该分区所有故障的标准测试向量中搜索与本次测试向量最接近的标准测试向量，该标准测试向量对应的故障即为所测分区的故障。