CN114325227B - 一种射频阵列馈电系统故障定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频阵列馈电系统故障定位方法及系统，属于射频仿真技术领域，包括：响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器；响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器；获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置；能够快速定位射频阵列馈电系统的故障位置，降低射频阵列馈电系统维护人员的技术要求，提高维护人员快速定位故障的能力，减少维修时间，提高射频阵列馈电系统的使用效率。

Description

一种射频阵列馈电系统故障定位方法及系统

技术领域

本发明涉及一种射频阵列馈电系统故障定位方法及系统，属于射频仿真技术领域。

背景技术

为了满足雷达内场测试时目标角度高速运动的要求，射频仿真实验室越来越多的采用射频阵列馈电系统来模拟目标的角运动。

射频阵列馈电系统相对于机械运动角度模拟系统结构复杂、组成设备及器件较多，更多的器件带来更多的故障隐患。

在阵列馈电系统安装调试和维修过程中，会碰到因器件故障带来的一系列问题，此时需要通过技术人员通过大量的测试才能定位故障器件，并进行相应的维修。

依靠技术人员对阵列馈电系统进行故障定位对技术人员需要较高的专业技术要求，且需要进行大量的测试才能确定故障位置需要较长的时间；这种定位故障及维修的方式，在阵列馈电系统安装施工阶段依靠施工技术人员的专业技能可以快速定位及维修；但在射频阵列馈电系统交付后，维护人员因各种原因不能很快的掌握这些专业技能，无法及时的对故障定位及维修，影响系统的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频阵列馈电系统故障定位方法及系统，实现射频阵列馈电系统的故障定位，能够快速定位射频阵列馈电系统的故障位置，降低射频阵列馈电系统维护人员的技术要求，提高维护人员快速定位故障的能力，减少维修时间，提高射频阵列馈电系统的使用效率。

为实现以上目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种射频阵列馈电系统故障定位方法，包括：

响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器；

响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器；

获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置。

结合第一方面，进一步的，若异常天线为所有天线，则故障定位为精位机箱输出。

结合第一方面，进一步的，若异常天线为某一开关上的天线，则故障定位为该开关或该开关对应的前级输出。

结合第一方面，进一步的，若异常天线为某一开关上的单独天线，而该开关上的其他天线正常，则故障定位为该开关输出至异常天线的一路。

结合第一方面，进一步的，还包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为精位机箱内公共输入端放大器。

结合第一方面，进一步的，还包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若任一支路内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为该支路的放大器或一级开关；

若任一支路的某二级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为二级开关或该二级开关对应的一级开关输出或与该一级开关输出对应的放大器；

若任一支路的某三级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为三级开关或该三级开关对应的二级开关输出或与该二级开关输出对应的放大器。

结合第一方面，进一步的，还包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若某一链路对应的增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为该链路对应的三级开关输出。

结合第一方面，进一步的，所述衰减器动态范围通过以下方法得到：

获取衰减器的测试数据，根据衰减器的测试数据测试获得系统输出功率的最大值和最小值，通过对所述最大值和最小值做差值获得衰减器的动态范围。

结合第一方面，进一步的，还包括：在故障定位完成后对故障位置进行标识。

第二方面，本发明还提供了一种射频阵列馈电系统故障定位系统，包括：

衰减器故障定位模块：用于响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器；

移相器故障定位模块：用于响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器；

最大概率故障定位模块：用于获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明提供的一种射频阵列馈电系统故障定位方法及系统，根据衰减器数据的动态范围可以确定衰减器工作状态是否正常；根据移相器移相范围可以确定移相器工作状态是否正常；通过异常天线的寻找和该异常天线在开关矩阵上的映射位置判断最大概率发生故障的位置，即通过分析系统维护过程中产生的路径测试数据配合阵列开关矩阵关系就能够判断最大概率发生故障的位置，从而实现射频阵列馈电系统的故障定位；本本发明提供的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，能够快速定位射频阵列馈电系统的故障位置，降低射频阵列馈电系统维护人员的技术要求，提高维护人员快速定位故障的能力，减少维修时间，提高射频阵列馈电系统的使用效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种射频阵列馈电系统故障定位方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种射频阵列馈电系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图2所示，本发明实施例提供的一种阵列馈电系统，包括控制系统、精位单元、开关矩阵和天线组成，所述精位单元由衰减器、移相器、功分器、射频放大器等器件组成，所述开关矩阵由多层开关和射频放大器组成，多层开关包括一级开关、二级开关、三级开关，每个三级开关连接多个天线。

本发明实施例提供的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，依据阵列馈电系统的结构形式以及构成阵列馈电系统各类器件的工作特性，通过对阵列馈电系统日常维护中产生的数据进行统计、分析和归类，从而实现对阵列馈电系统中各个射频链路中的器件的有效性进行分析和判别，并提供相应的分析报告，为阵列馈电系统维护工作人员提供参考材料，实现阵列馈电系统故障的快速定位。

如图1所示，本发明实施例提供的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，包括：

S1、响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器。

通过分析系统维护过程中产生的衰减器数据，根据衰减器动态范围可以确定精位单元中衰减器工作状态是否正常。

获取衰减器的测试数据，根据衰减器的测试数据测试获得系统输出功率的最大值和最小值，通过对所述最大值和最小值做差值获得衰减器的动态范围，并以此判断衰减器工作是否正常。

在本实施例中，第一预设阈值为45dB，射频阵列馈电系统对衰减器动态范围的要求是不小于45dB，若衰减器动态范围小于45dB则射频阵列馈电系统无法正常使用。

S2、响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器。

通过分析系统维护过程中产生的移相器数据，根据移相器移相范围可以确定精位单元中移相器工作状态是否正常。

在本实施例中，第二预设阈值为360°，射频阵列馈电系统对移相器移相范围的要求是满足360°，根据移相器的测试数据通过测试可以获得系统输出信号的相位变化，看是否达到360°，并以此判断移相器工作是否正常。

S3、获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置。

首先根据系统实际链路组成和空间距离以及测试频率可以计算获得系统输出信号幅度的理论值，然后通过路径数据文件获取实际系统天线输出信号幅度值（即系统输出信号幅度的实际值），将上述理论值和实际值进行比较，计算其差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，在本实施例中，第三预设阈值为10dB。

获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置。

若异常天线为所有天线，则故障定位为精位机箱输出；若异常天线为某一开关上的天线，则故障定位为该开关或该开关对应的前级输出；若异常天线为某一开关上的单独天线，而该开关上的其他天线正常，则故障定位为该开关输出至异常天线的一路。

根据上述判断出异常较大概率发生的位置，可以为维护人员提供相应提示信息，便于维护人员快速定位故障和快速维修。

在完成故障定位后提供数据报告给阵列馈电系统维护人员，并对发生故障位置进行区分标识，提高维护人员快速定位故障能力，减少维修时间，提高阵列馈电使用效率。

本发明实施例提供的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，通过加载天线数据和阵列校准软件软件测试获得的路径数据进行实现射频阵列馈电系统故障的故障判断和定位，包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值。

若所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为精位机箱内公共输入端放大器。

若任一支路内对应的所有链路对应的增益差值都大于第三预设阈值，则故障定位为该支路的放大器或一级开关，此故障概率较小。

若任一支路的某二级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为二级开关或该二级开关对应的一级开关输出或与该一级开关输出对应的放大器，此故障概率较小。

若任一支路的某三级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为三级开关或该三级开关对应的二级开关输出或与该二级开关输出对应的放大器，此故障概率较小。

若某一链路对应的增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为该链路对应的三级开关输出，若所有阵列馈电通道此链路都有故障可判断为天线故障或天线前段放大器故障。

实施例2

本发明实施例提供的一种射频阵列馈电系统故障定位系统，包括：

衰减器故障定位模块：用于响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器；

移相器故障定位模块：用于响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器；

最大概率故障定位模块：用于获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，包括：

响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器；

响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器；

获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置；

还包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若任一支路内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为该支路的放大器或一级开关；

若任一支路的某二级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为二级开关或该二级开关对应的一级开关输出或与该一级开关输出对应的放大器；

若任一支路的某三级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为三级开关或该三级开关对应的二级开关输出或与该二级开关输出对应的放大器。

2.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，若异常天线为所有天线，则故障定位为精位机箱输出。

3.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，若异常天线为某一开关上的天线，则故障定位为该开关或该开关对应的前级输出。

4.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，若异常天线为某一开关上的单独天线，而该开关上的其他天线正常，则故障定位为该开关输出至异常天线的一路。

5.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，还包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为精位机箱内公共输入端放大器。

6.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，还包括：

获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若某一链路对应的增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为该链路对应的三级开关输出。

7.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，所述衰减器动态范围通过以下方法得到：

获取衰减器的测试数据，根据衰减器的测试数据测试获得系统输出功率的最大值和最小值，通过对所述最大值和最小值做差值获得衰减器的动态范围。

8.根据权利要求1所述的一种射频阵列馈电系统故障定位方法，其特征在于，还包括：在故障定位完成后对故障位置进行标识。

9.一种射频阵列馈电系统故障定位系统，其特征在于，包括：

衰减器故障定位模块：用于响应于检测到衰减器动态范围小于第一预设阈值，故障定位为衰减器；

移相器故障定位模块：用于响应于检测到移相器移相范围不满足第二预设阈值，故障定位为移相器；

最大概率故障定位模块：用于获取系统输出信号幅度的理论值和实际值，计算所述理论值和实际值的差值，找出该差值大于第三预设阈值的异常天线，获取异常天线的控制字，根据控制字判断异常天线在开关矩阵上的映射位置，根据映射位置判断最大概率发生故障的位置；

还包括故障定位模块：

用于获取所有支路内的链路增益和系统增益，计算链路增益和系统增益的增益差值；

若任一支路内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为该支路的放大器或一级开关；

若任一支路的某二级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为二级开关或该二级开关对应的一级开关输出或与该一级开关输出对应的放大器；

若任一支路的某三级开关内对应的所有增益差值大于第三预设阈值，则故障定位为三级开关或该三级开关对应的二级开关输出或与该二级开关输出对应的放大器。