在現代戰爭中，雷達是一種不可或缺的電子技術裝備，起到遠距離獲取信息、預警探測和態勢感知的作用。如今，雷達已被廣泛應用于檢測地面、海上、空中、空間甚至地下的目標，主要應用領域包括軍事（如防空、導彈制導、火控、戰場目標偵測等）、遙感（如氣象、測繪等）、空中交通管制ATC、飛行導航和安全、太空探測等。

根據原理不同，雷達又可以分為連續波雷達、調頻連續波雷達、脈沖多普勒雷達、脈沖壓縮雷達、捷變頻雷達、動目標檢測雷達、單脈沖雷達、合成孔徑雷達、相控陣雷達等。無論哪種雷達，發射機和接收機都是重要的組成部分，因為在雷達硬件的研發過程中，發射機和接收機需要做大量的測試工作，所以也是我們關注的重點。

相位差是測量測向（DF）場景時的關鍵參數。分析DF設備時，需要先測定相位差，然后再測量方位角等其他參數。羅德與施瓦茨（簡稱R&S公司）的VSE-K6A多通道脈沖分析軟件和示波器相結合， 即使在復雜環境中也能利用測試設備的高級觸發功能測量相位差。

我們的任務

雷達預警接收機（簡稱RWR）通常由多個接收機組成，評估這些接收機以確定輸入雷達脈沖的方向。一般而言，接收機數量越多，方位的角度精度越高。 測向方法因相關應用場景而異，一般包括到達時間差法（TDOA）和相關干涉法。在任何情況下，都需要使用相位相參接收機來測量接收機之間的相位差。研發階段的接收機性能測量在理想條件下進行，通常也會在更為嚴苛的場景中進行。

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間相參信號。支持調整測量裝置可能導致的偏移。高級觸發功能可以隔離并更加詳細地分析事件。下文將說明一個具有挑戰性的場景，并展示示波器作為調試工具的強大功能。

測試設置

該測量裝置包括Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件以模擬X頻段（8 GHz至12 GHz）的應用場景， 和雙通道SMW200A矢量信號發生器以提供所需信號。RTP示波器和VSE矢量信號分析軟件執行分析。為了展示相位差，示例只模擬RWR的兩個天線。這兩個天線分別位于飛機的右舷和左舷翼尖，彼此相距11米。此外，為了確保模擬更加簡單，每個物體都放置在相同的高度，僅保留兩個維度（即橫坐標和縱坐標）。

圖 1: RWR的空間配置，接收器向左舷和右舷稍微傾斜

應用情景通常不會靜止不變，RWR必須應對不斷變化的場景。示例場景包含一個移動發射機（產生不同的幅度） 和一個固定發射機。RWR保持靜止。在X頻段工作的機載雷達（巡邏機）追蹤RWR并相對其橫向移動。另有一個在X頻段工作的雷達（地面雷達），且其在RWR輸入端的功率電平與機載雷達相近。此雷達在RWR分析中充當干擾器。

地面雷達和機載雷達所發射脈沖的脈沖重復間隔(PRI)和功率電平相近。地面雷達信號在左舷接收機處較弱，在右舷接收機處較強，而機載雷達的功率電平在左舷接收機處最大， 并隨著機載雷達移過RWR而逐漸減小，并在右舷接收機處恢復到最大。

在DF場景中測定相位差非常重要。簡單地初步觸發 RTP示波器接收的兩個信號，得到相當復雜的視圖。示波器針對兩個接收機顯示一個持續時間為5 μs的脈沖和5 μs信號周圍隨機分布的一個1 μs間歇信號。事實上，這是使用Pulse Sequencer脈沖序列生成軟件的模擬場景的預定義值。

圖 2: 僅在自動觸發的情況下，無法實現穩定的觸發。但是，可以建立該場景的第一概覽以確定適當的觸發條件。

如上所述，地面雷達頻繁發射脈沖，這些脈沖不應納入分析。飛機的模擬移動范圍為3 km，橫越速度為400 m/s， 單程耗時約7.5 秒。在此期間，飛機可能會發射約75000 次脈沖。示波器無法一次性采集7.5秒，因為這需要高達 600 G（2 × 40 Gsample/s × 7.5 s）的存儲深度。必須利用合適的觸發條件隔離時域中的1 μs脈沖信號。

觸發條件

觸發A（脈寬觸發，關斷時間超過100 ns）。為所有脈沖（包括不納入分析的脈沖）提供穩定的觸發條件。

觸發B（超時觸發）。此觸發條件為脈沖低于閾值電平的時間達到10 ns。出現稍短于預期脈沖持續時間（如達到預期時間的95%）的延遲后評估觸發B（此觸發條件仍將捕獲所有持續時間超過此延遲的脈沖）。

觸發R（重置略長于預期脈沖持續時間的超時時間，例如比預期時間長10%）。此觸發條件拒絕所有持續時間超過指定超時時間的脈沖。 因此，通過這種方式可以分離出1μs的脈沖信號。

分析設置

可以直接使用RTP進行分析, 或使用專用分析軟件進行分析。VSE矢量信號分析軟件與VSE-K6A多通道脈沖分析選件相結合，能夠快速測定相位差以及脈沖寬度和脈沖頂降等其他重要的雷達參數。

示波器通道1和通道3被選作輸入通道，因此，RTP的兩個通道采樣率均可達40 Gsample/s。設置中心頻率和采集時間等重要參數并配置檢波算法之后，將VSE設為手動觸發模式。為RTP應用上述ABR觸發設置。現在，示波器已準備好進行信號采集。

主要的多通道分析工具包括翻轉脈沖相位和非翻轉脈沖相位測量功能。現在，可以將標記放在兩條曲線上并鏈接標記，以便測量相位差。本例中，差值標記顯示相位差為279°。相位差還可以根據結果表格（右上角窗口）中的數值加以確定。

圖 4: VSE-K6A多通道脈沖分析選件的主分析視圖. 可以通過標記（右下窗口）或結果表中的值（右上窗口）確定相位差。

結語

相位差測量需要使用相位相參接收機。此外，特別是在具有挑戰性的復雜場景中，合適的觸發條件便于更加快速地分析感興趣的雷達信號。VSE-K6A多通道脈沖分析選件適用于 RTO和RTP示波器的所有數字觸發功能。選件結合自動相位差測量，能夠自動分析重要的雷達參數。