雷達(dá)天線罩測試領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)

隨著飛機(jī)雷達(dá)天線在精度和能力方面不斷提升, 用于在飛機(jī)飛行時保護(hù)這些天線的機(jī)頭雷達(dá)天線罩必須完美無缺,這一點正變得越來越重要。近年來，RCTA重新評估了其用于測試商用飛機(jī)雷達(dá)天線罩的指引標(biāo)準(zhǔn)，對其中的判據(jù)進(jìn)行了重大修改, 提高了維修后天線罩的測試精度要求。這些規(guī)定的變化受到了業(yè)界的歡迎, 但自從RTCA-DO-213A標(biāo)準(zhǔn)實施以來, 測試技術(shù)和設(shè)備面臨如何遵從這些變化的挑戰(zhàn)。與此同時, 像很多行業(yè)一樣, 市場需求傾向于提升時間效率和使用更少的空間。

本白皮書將探討RTCA-DO-213A標(biāo)準(zhǔn)中的變化、現(xiàn)有測試方法以及它們?nèi)绾问艿竭@些變化的影響。最新的近場技術(shù)既能讓維修廠滿足市場對快速測試和維修流程日益增長的需求, 同時還滿足新版RTCA標(biāo)準(zhǔn)中的測試精度要求。本文將對該技術(shù)進(jìn)行介紹，歡迎通過文末二維碼下載完整白皮書。

DO-213標(biāo)準(zhǔn)更新和面臨的新挑戰(zhàn)

RTCA對DO-213標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大幅更新，詳細(xì)描述了各種測試方法的改進(jìn)。這些測試旨在可靠評估天線罩可能對穿過它的無線信號的干擾情況。尤其是：

評估信號吸收和反射所造成的損耗 (傳輸效率) ；

評估輻射方向圖的畸變, 如主波束偏斜、半功率波束寬度和副瓣電平等。

評估偏振偏斜。

例如---新規(guī)明確規(guī)定：必須在真實的雷達(dá)天線+天線罩條件下測試飛機(jī)雷達(dá)天線罩。DO-213標(biāo)準(zhǔn)的修訂版A中強(qiáng)制規(guī)定遠(yuǎn)場判據(jù)R ≥ 2D2/ l, 表示在直徑D上的一個22.5°的正交相位錐減。對于每一個指定的“天線-天線罩面”，當(dāng)系統(tǒng)天線的指向是沿測試場軸時，測試場必須滿足某些要求。圖2和圖3分別顯示了兩個典型的天線/天線罩層疊順序的掃描網(wǎng)格。當(dāng)方位角或仰角接近0時，這兩個網(wǎng)格幾乎相同，但在網(wǎng)格四角處變得大不相同。新的標(biāo)準(zhǔn)要求：在任意情況下 (圖 2 或圖 3), 網(wǎng)格上的天線罩坐標(biāo)應(yīng)位于通過萬向節(jié)點的測試場軸上。第二,系統(tǒng)天線相對于天線罩的偏振方向應(yīng)與其在飛機(jī)上的相同。第三, 測試天線應(yīng)調(diào)整其偏振旋轉(zhuǎn)，以匹配系統(tǒng)天線的偏振旋轉(zhuǎn)。

關(guān)于DO-213標(biāo)準(zhǔn)更多更新描述您可以通過文末二維碼下載完整白皮書。

這些更新所帶來的制約因素開啟了創(chuàng)新之門, 不僅渴求更加精準(zhǔn)的測試, 而且渴求更快、更為靈活、更為緊湊的測試商用飛機(jī)維修后天線罩的解決方案。

常用測試方法的新局限

2016年的更新發(fā)布之前，天線罩測試場一直符合已有標(biāo)準(zhǔn)，小于遠(yuǎn)場條件下的測試結(jié)果也被接受。與此同時，緊縮場、近場龍門臂、使用喇叭天線的手動測試等新技術(shù)由于能夠節(jié)省空間和/或成本，也被陸續(xù)采用，而且在測試維修后的飛機(jī)雷達(dá)天線罩時更為常用。但是, RTCA-DO-213A 標(biāo)準(zhǔn)中的更高要求改變了游戲規(guī)則。 雖然最新的指南中幾乎刪除了使用喇叭天線的手動測試, 但緊縮場和龍門臂仍被認(rèn)為適合用于測試維修后的雷達(dá)天線罩。盡管如此，這些技術(shù)以及傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場測試裝置已不能滿足這個不斷發(fā)展的行業(yè)對物流空間和時間的限制要求。

在白皮書中非常詳細(xì)地闡述了這些常用測試方法的局限性。

遵從新規(guī)范的多探頭技術(shù)

由于最新版RTCA-D0-213A標(biāo)準(zhǔn)中提出了更高的測試結(jié)果精度要求, 企業(yè)也面臨日益增高的以快于傳統(tǒng)測試系統(tǒng)所能實現(xiàn)的速度維修和測試天線罩的壓力, 而且現(xiàn)代企業(yè)傾向于提出一些空間限制條件, 因此, 業(yè)界一直都需要一個快速、緊湊的解決方案。 借助在多探頭天線測量解決方案領(lǐng)域積累的豐富經(jīng)驗, MVG的各個團(tuán)隊接受了這項挑戰(zhàn)。他們著手創(chuàng)建了一個完全合規(guī)的多探頭近場概念, 專門用于測量商用飛機(jī)的機(jī)頭雷達(dá)天線罩。其成果就是AeroLab。

AeroLab旨在使用一個更快、更靈活的緊湊系統(tǒng)取代單探頭天線罩測試系統(tǒng), 以滿足航空航天業(yè)的發(fā)展需求。AeroLab是一個近場多探頭測量系統(tǒng), 專門用于在一個不大于4m x 4m x 5m的電波暗室內(nèi)測試?yán)走_(dá)天線罩。它包含一個四分之一拱橋，其上有一個由31個精密測量探頭組成的探頭陣列；它還內(nèi)置過采樣能力, 能夠創(chuàng)建無限數(shù)量的虛擬探頭。定位子系統(tǒng)包含一個天線罩方位角定位器、一個垂直平移軸定位器和一個獨(dú)特的測試?yán)走_(dá)天線用多軸萬向節(jié)。

雷達(dá)天線罩測試領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)

多探頭技術(shù)和過采樣能力

AeroLab的多探頭電子掃描技術(shù)能夠大幅縮短測試時間。對于一個中等尺寸 (190 x 190 cm) 的雷達(dá)天線罩而言，單個位置的掃描僅需1.3分鐘；球面上全部92個點的測量大約2小時就能完成。其過采樣能力提升了測量精度，這是因為拱橋的機(jī)械運(yùn)動－即相鄰兩個探頭的間距 (3.75度)－使得測量點的數(shù)量成倍增加，從而符合所需的近場采樣判據(jù)，滿足近場到遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換的精度要求。

三腳架萬向節(jié)

RTCA/DO-213A標(biāo)準(zhǔn)要求傳輸效率測量必須在視軸方向上兩個間距為? l的天線位置處進(jìn)行。在AeroLab中，測試?yán)走_(dá)天線安裝在一個多軸三腳架萬向節(jié)定位器上。這個創(chuàng)新型定位器具備前半球全向定向能力，能夠?qū)⒗走_(dá)天線軸與任意測量網(wǎng)格軸對齊。

結(jié)束語

隨著飛機(jī)雷達(dá)天線的性能不斷增高, 維持用于保護(hù)它們的機(jī)頭天線罩的質(zhì)量變得越來越重要。強(qiáng)化RTCA-DO-213A 標(biāo)準(zhǔn)中的要求沒有遇到任何質(zhì)疑。它們旨在改進(jìn)飛機(jī)機(jī)頭雷達(dá)天線罩維修工作的驗證流程，以更好地確保雷達(dá)天線傳輸精度, 從而最終確保飛機(jī)的飛行安全。 由于現(xiàn)在要求依據(jù)真實的遠(yuǎn)場（夫瑯和費(fèi)）判據(jù)繪制天線罩測試結(jié)果, 天線罩的尺寸和測量時間給現(xiàn)有裝置和測試方法帶來了極大限制。我們已經(jīng)闡述了遠(yuǎn)場技術(shù)為何需要更多空間才能符合這些強(qiáng)化后的判據(jù)；而且, 我們也看到了現(xiàn)有近場技術(shù)需要更多時間才能依據(jù)奈奎斯特判據(jù)和新的要求完成全面測量。 盡管測量精度要求有其必要性, 業(yè)界仍然呼吁資源的經(jīng)濟(jì)性。維修和測試廠一直都需要更快的維修和測試流程, 而上述標(biāo)準(zhǔn)中的變化讓他們后退了一步。作為一種用于測試維修后天線罩的新型近場單探頭測量技術(shù), AeroLab滿足RTCA-DO-213A中的測試結(jié)果精度要求, 給測試裝置增添了靈活性, 將測試占用空間保持在最小水平, 并極大縮短了維修和測試流程的時間。此外,3D診斷可視化技術(shù)為維修流程提供了一個新的維度。

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