基于PXI模塊化儀器和LabVIEW軟件，開(kāi)發(fā)二次監(jiān)視雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

“相比于早期手動(dòng)連接的臺(tái)式設(shè)備，通過(guò)使用NI PXI模塊化儀器和LabVIEW開(kāi)發(fā)的二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，用戶可以節(jié)省90%的雷達(dá)測(cè)試時(shí)間。相比于其它基于傳統(tǒng)盒式儀器的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，在有效節(jié)省時(shí)間的同時(shí)，此種設(shè)計(jì)還可為用戶節(jié)省60%的成本。”

　　- Vishwanath Kalkur， Captronic Systems Pvt Ltd

　　挑戰(zhàn)：

　　運(yùn)用PXI模塊化儀器和LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)二次監(jiān)視雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

　　圖1 SSR自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖

　　解決方案：

　　通過(guò)使用NI PXI模塊化儀器和NI LabVIEW FPGA模塊，設(shè)計(jì)一種用戶自定義的且可擴(kuò)展的方案，以測(cè)試?yán)走_(dá)的全部功能。

　　與主雷達(dá)不同，二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）可以通過(guò)建立雙向通信連接，收集包括身份、高度、國(guó)家代碼等信息，以計(jì)算出目標(biāo)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(gè)敵友鑒別系統(tǒng)。

　　SSR可以工作在多種模式，以獲取目標(biāo)的信息。系統(tǒng)通過(guò)雷達(dá)的雙向旋轉(zhuǎn)天線發(fā)射出1030MHZ的詢問(wèn)脈沖信號(hào)。如果目標(biāo)發(fā)現(xiàn)了詢問(wèn)脈沖，其異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)會(huì)返回1090MHz的幀脈沖。地面基站的雷達(dá)將產(chǎn)生詢問(wèn)脈沖并要求目標(biāo)根據(jù)模式A/3A、模式C或模式S返回諸如身份、高度、國(guó)家代碼等信息。以詢問(wèn)回答為依據(jù)，飛行器回復(fù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于北方或者前進(jìn)方向的位置為依據(jù)計(jì)算出目標(biāo)的距離和方位角。

　　當(dāng)今的雷達(dá)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(guò)嚴(yán)格的測(cè)試。我們基于NI PXI模塊化儀器開(kāi)發(fā)出的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的功能測(cè)試，該系統(tǒng)同時(shí)還可以測(cè)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(cè)試包括：目標(biāo)模擬器與雷達(dá)間以1090MHz頻率通信、視頻信號(hào)檢測(cè)、基于合成的TTL邏輯視頻信號(hào)的雷達(dá)掃描變換器顯示，以及局域網(wǎng)通信。來(lái)自于目標(biāo)和多目標(biāo)模擬器的返回脈沖，或是靜止的或沿著軌道運(yùn)動(dòng)的。圖1為連接到SSR的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的整體框圖。

　　系統(tǒng)概覽

　　我們開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)包含一個(gè)NI PXI-1042八槽機(jī)箱和一個(gè)NI PXI-8196嵌入式控制器。通過(guò)設(shè)置雷達(dá)工作在發(fā)送模式或接收模式，來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送器或者接收器功能；同時(shí)通過(guò)FPGA平臺(tái)產(chǎn)生和模擬外部的天線信號(hào)以及方位角計(jì)數(shù)脈沖。目標(biāo)返回脈沖由NI PXI-5671矢量信號(hào)發(fā)生器（VSG）產(chǎn)生，脈沖頻率為1090MHz。系統(tǒng)通過(guò)用于接收器功能測(cè)試的示波器板卡從接受器獲得視頻解調(diào)信號(hào)。系統(tǒng)還可以通過(guò)NI PXI-5661矢量信號(hào)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(hào)功率和脈沖參數(shù)。通過(guò)FPGA的數(shù)字信號(hào)輸入端口采集雷達(dá)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(dá)掃描變換器以便在極坐標(biāo)上顯示目標(biāo)的距離、方位、信息碼，高度和國(guó)家代碼。圖2展示了連接到SSR上的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的細(xì)節(jié)原理圖。

　　每個(gè)觸發(fā)脈沖和同步脈沖都與SSR所產(chǎn)生的RF詢問(wèn)脈沖同步。由于雷達(dá)內(nèi)建有收發(fā)器模塊，為了保護(hù)設(shè)備，在RX測(cè)試中，我們選擇關(guān)掉雷達(dá)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(hào)分析儀）和VSG（矢量信號(hào)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(hào)。

　　測(cè)量參數(shù)