在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)是一種不可或缺的電子技術(shù)裝備，起到遠(yuǎn)距離獲取信息、預(yù)警探測(cè)和態(tài)勢(shì)感知的作用。如今，雷達(dá)已被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)地面、海上、空中、空間甚至地下的目標(biāo)，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事（如防空、導(dǎo)彈制導(dǎo)、火控、戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)偵測(cè)等）、遙感（如氣象、測(cè)繪等）、空中交通管制ATC、飛行導(dǎo)航和安全、太空探測(cè)等。
根據(jù)原理不同，雷達(dá)又可以分為連續(xù)波雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、脈沖壓縮雷達(dá)、捷變頻雷達(dá)、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)、單脈沖雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等。無(wú)論哪種雷達(dá)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都是重要的組成部分，因?yàn)樵诶走_(dá)硬件的研發(fā)過(guò)程中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)需要做大量的測(cè)試工作，所以也是我們關(guān)注的重點(diǎn)。
相位差是測(cè)量測(cè)向（DF）場(chǎng)景時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)。分析DF設(shè)備時(shí)，需要先測(cè)定相位差，然后再測(cè)量方位角等其他參數(shù)。羅德與施瓦茨（簡(jiǎn)稱R&S公司）的VSE-K6A多通道脈沖分析軟件和示波器相結(jié)合， 即使在復(fù)雜環(huán)境中也能利用測(cè)試設(shè)備的高級(jí)觸發(fā)功能測(cè)量相位差。
我們的任務(wù)
雷達(dá)預(yù)警接收機(jī)（簡(jiǎn)稱RWR）通常由多個(gè)接收機(jī)組成，評(píng)估這些接收機(jī)以確定輸入雷達(dá)脈沖的方向。一般而言，接收機(jī)數(shù)量越多，方位的角度精度越高。 測(cè)向方法因相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景而異，一般包括到達(dá)時(shí)間差法（TDOA）和相關(guān)干涉法。在任何情況下，都需要使用相位相參接收機(jī)來(lái)測(cè)量接收機(jī)之間的相位差。研發(fā)階段的接收機(jī)性能測(cè)量在理想條件下進(jìn)行，通常也會(huì)在更為嚴(yán)苛的場(chǎng)景中進(jìn)行。
我們的解決方案
R&S公司RTO和RTP示波器輸入通道可用于采集時(shí)間相參信號(hào)。支持調(diào)整測(cè)量裝置可能導(dǎo)致的偏移。高級(jí)觸發(fā)功能可以隔離并更加詳細(xì)地分析事件。下文將說(shuō)明一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的場(chǎng)景，并展示示波器作為調(diào)試工具的強(qiáng)大功能。
測(cè)試設(shè)置
該測(cè)量裝置包括Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件以模擬X頻段（8 GHz至12 GHz）的應(yīng)用場(chǎng)景， 和雙通道SMW200A矢量信號(hào)發(fā)生器以提供所需信號(hào)。RTP示波器和VSE矢量信號(hào)分析軟件執(zhí)行分析。為了展示相位差，示例只模擬RWR的兩個(gè)天線。這兩個(gè)天線分別位于飛機(jī)的右舷和左舷翼尖，彼此相距11米。此外，為了確保模擬更加簡(jiǎn)單，每個(gè)物體都放置在相同的高度，僅保留兩個(gè)維度（即橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)）。
圖 1: RWR的空間配置，接收器向左舷和右舷稍微傾斜
應(yīng)用情景通常不會(huì)靜止不變，RWR必須應(yīng)對(duì)不斷變化的場(chǎng)景。示例場(chǎng)景包含一個(gè)移動(dòng)發(fā)射機(jī)（產(chǎn)生不同的幅度） 和一個(gè)固定發(fā)射機(jī)。RWR保持靜止。在X頻段工作的機(jī)載雷達(dá)（巡邏機(jī)）追蹤RWR并相對(duì)其橫向移動(dòng)。另有一個(gè)在X頻段工作的雷達(dá)（地面雷達(dá)），且其在RWR輸入端的功率電平與機(jī)載雷達(dá)相近。此雷達(dá)在RWR分析中充當(dāng)干擾器。
地面雷達(dá)和機(jī)載雷達(dá)所發(fā)射脈沖的脈沖重復(fù)間隔(PRI)和功率電平相近。地面雷達(dá)信號(hào)在左舷接收機(jī)處較弱，在右舷接收機(jī)處較強(qiáng)，而機(jī)載雷達(dá)的功率電平在左舷接收機(jī)處最大， 并隨著機(jī)載雷達(dá)移過(guò)RWR而逐漸減小，并在右舷接收機(jī)處恢復(fù)到最大。
在DF場(chǎng)景中測(cè)定相位差非常重要。簡(jiǎn)單地初步觸發(fā) RTP示波器接收的兩個(gè)信號(hào)，得到相當(dāng)復(fù)雜的視圖。示波器針對(duì)兩個(gè)接收機(jī)顯示一個(gè)持續(xù)時(shí)間為5 μs的脈沖和5 μs信號(hào)周圍隨機(jī)分布的一個(gè)1 μs間歇信號(hào)。事實(shí)上，這是使用Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件的模擬場(chǎng)景的預(yù)定義值。
圖 2: 僅在自動(dòng)觸發(fā)的情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的觸發(fā)。但是，可以建立該場(chǎng)景的第一概覽以確定適當(dāng)?shù)挠|發(fā)條件。
如上所述，地面雷達(dá)頻繁發(fā)射脈沖，這些脈沖不應(yīng)納入分析。飛機(jī)的模擬移動(dòng)范圍為3 km，橫越速度為400 m/s， 單程耗時(shí)約7.5 秒。在此期間，飛機(jī)可能會(huì)發(fā)射約75000 次脈沖。示波器無(wú)法一次性采集7.5秒，因?yàn)檫@需要高達(dá) 600 G（2 × 40 Gsample/s × 7.5 s）的存儲(chǔ)深度。必須利用合適的觸發(fā)條件隔離時(shí)域中的1 μs脈沖信號(hào)。
觸發(fā)條件
觸發(fā)A（脈寬觸發(fā)，關(guān)斷時(shí)間超過(guò)100 ns）。為所有脈沖（包括不納入分析的脈沖）提供穩(wěn)定的觸發(fā)條件。
觸發(fā)B（超時(shí)觸發(fā)）。此觸發(fā)條件為脈沖低于閾值電平的時(shí)間達(dá)到10 ns。出現(xiàn)稍短于預(yù)期脈沖持續(xù)時(shí)間（如達(dá)到預(yù)期時(shí)間的95%）的延遲后評(píng)估觸發(fā)B（此觸發(fā)條件仍將捕獲所有持續(xù)時(shí)間超過(guò)此延遲的脈沖）。
觸發(fā)R（重置略長(zhǎng)于預(yù)期脈沖持續(xù)時(shí)間的超時(shí)時(shí)間，例如比預(yù)期時(shí)間長(zhǎng)10%）。此觸發(fā)條件拒絕所有持續(xù)時(shí)間超過(guò)指定超時(shí)時(shí)間的脈沖。 因此，通過(guò)這種方式可以分離出1μs的脈沖信號(hào)。
分析設(shè)置
可以直接使用RTP進(jìn)行分析, 或使用專用分析軟件進(jìn)行分析。VSE矢量信號(hào)分析軟件與VSE-K6A多通道脈沖分析選件相結(jié)合，能夠快速測(cè)定相位差以及脈沖寬度和脈沖頂降等其他重要的雷達(dá)參數(shù)。
示波器通道1和通道3被選作輸入通道，因此，RTP的兩個(gè)通道采樣率均可達(dá)40 Gsample/s。設(shè)置中心頻率和采集時(shí)間等重要參數(shù)并配置檢波算法之后，將VSE設(shè)為手動(dòng)觸發(fā)模式。為RTP應(yīng)用上述ABR觸發(fā)設(shè)置。現(xiàn)在，示波器已準(zhǔn)備好進(jìn)行信號(hào)采集。
主要的多通道分析工具包括翻轉(zhuǎn)脈沖相位和非翻轉(zhuǎn)脈沖相位測(cè)量功能?，F(xiàn)在，可以將標(biāo)記放在兩條曲線上并鏈接標(biāo)記，以便測(cè)量相位差。本例中，差值標(biāo)記顯示相位差為279°。相位差還可以根據(jù)結(jié)果表格（右上角窗口）中的數(shù)值加以確定。
圖 4: VSE-K6A多通道脈沖分析選件的主分析視圖. 可以通過(guò)標(biāo)記（右下窗口）或結(jié)果表中的值（右上窗口）確定相位差。
結(jié)語(yǔ)
相位差測(cè)量需要使用相位相參接收機(jī)。此外，特別是在具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜場(chǎng)景中，合適的觸發(fā)條件便于更加快速地分析感興趣的雷達(dá)信號(hào)。VSE-K6A多通道脈沖分析選件適用于 RTO和RTP示波器的所有數(shù)字觸發(fā)功能。選件結(jié)合自動(dòng)相位差測(cè)量，能夠自動(dòng)分析重要的雷達(dá)參數(shù)。
