浅谈雷达的RE103项测试

缪永君 刘畅 孙艳峰

摘 要：RE103项测试是相控阵雷达产品电磁兼容性测试中极其重要的一个项目，是必做项目之一。本文介绍了雷达产品RE103项测试时影响测试结果的主要因素，以及提高测量准确性的几种方法，在没有可调抑制网络的情况下，选择合适的衰减器和低噪放，以及利用波导的特性创造低阻高通滤波器进行分段配置，多次测量、计算、调整，也能测量准确。为雷达产品的测试提供了经验借鉴。

关键词：雷达 RE103 测试 谐波 高通滤波

中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

0引言

目前，相控阵雷达在雷达产品中已经成为主流。GJB151系列标准中（GJB151B-2013、GJB151A-97、GJB152A-97）中，RE103项（即10kHz-40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射）是为了检验发射机从天线辐射的谐波和乱真发射是否超过技术要求。本项目适用于天线不可拆卸的发射机，并可替代CE106。但应优先使用CE106，除非设备和分系统的设计妨碍其使用。对于相控阵雷达产品，已经没有传统意义上的发射机，其发射功能由分列的TR组件完成，因此不能选择CE106项检测。此时RE103项检测成为必选项。针对雷达产品高功率、天线尺寸大的特点，一般的暗室不符合近场条件，RE103项检测只能在外场进行。检测布置时，按标准要求，一般通过抑制网络过滤掉基带信号，再行检测，当抑制度够高时，能行成足够的动态范围，满足基波信号和环境底噪间80dB抑制度要求，同时避免了由于基波信号引起的非线性误差。

而可调抑制网络的价格昂贵，且使用非常不便，很多实验室都有没有条件配备；由于外场的电磁环境复杂，RE103项检测结果中，客户一般更关心谐波的辐射发射值，因此EMC测试大纲中也常常对该项进行剪裁。那么在这种情况下，我们怎么来开展RE103项检测呢，如何才能做到测量准确。本文简要介紹了测试原理和方法，分析了影响RE103项检测结果的因素，利用本文的方法能减小或避免由于缺乏测试经验，测试配置不当产生的误差，做到测量准确。

1 测试配置、计算公式和影响测量结果的因素

在GJB151B-2013中，RE103项原理测试配置如图1所示，发射机的有效辐射功率与接收机读数的关系如公式（1）所示。

和测试配置（1GHz-40GHz）

远场条件下：

公式（1）

ERP：发射机的有效辐射功率，dBW；

V：测量接收机上的读数，dB?V；

R：发射天线和接收天线之间的距离，m；

AF：接收天线系数，dB（1/m）；

从公式（1）和图1不难看出，影响测量结果的误差有以下这些：接收天线系数引入的误差；发射天线和接收天线距离引入的误差；预选放大器引入的误差；衰减器引入的误差；失配引入的误差；天线对位引入的误差；测量接收机上的读数的准确性引入的误差。

以上误差不难理解。这里，想着重提一下在没有抑制网络时EMI测试接收机测量谐波的非线性误差，即引起二次、三次谐波测量失准的最大误差来源。

2 测试方法

通常情况下，按标准要求，EUT（待测设备）在预定工作状态及工作频率f0下，输出功率P（单位dBW），该值与EUT天线增益之和即为有效辐射功率（ERP）。接收天线和发射天线对位成功后，接上抑制滤波器网络并调谐到f0，使接收机在整个测试频率范围内扫描，以寻找谐波和乱真发射。确认谐波和乱真输出由EUT产生，而非测试系统的乱真相应或测试场地的背景信号。计入电缆损耗、放大器增益、滤波损耗、衰减器系数等修正系数后，计算每个谐波和乱真输出ERP。试验完成后，需提供主要测试数据如下：基波、谐波及相对较大的乱真和发射频率；谐波和较大乱真发射的抑制度。

RE103项检测结果中，基波的测量结果是否准确，可以通过公式（1）来计算验证，当测试结果中的基波值与理论推算相一致时，证明发射天线和接收天线的对位准确（即接收天线对准了发射天线主瓣），此时检测结果初步可信，否则应查明原因，再次测试。实际外场测试时，雷达产品一般都具有搜索信号的能力，此时可以先将接收天线大致对准雷达天线所处方位，再发射一个带内信号让雷达搜索，搜索成功后，雷达系统记住方位，此后，雷达再向这个方位辐射发射，微调接收天线的方向或角度寻找到最大值，此时对位基本是准确的。

前面我们提到，对于EMI测量接收机这样的超宽带接收机来说，不采用抑制网络时，其谐波的测试结果就会产生较大的误差，一般来说谐波测量值会偏大。因此，为了保证谐波测量值的准确可靠，按必须控制进入接收通道基波幅度的大小。实际进行外场测试时，在合适的气像条件，能找到符合远场条件的测试地点就已不易，常常相对于特定的雷达产品，在所能选择的距离位置上，经接收天线到达接收机的基波幅度值常常大于0dBm。若使用大衰减量衰减器，测试系统会将衰减量补偿到测试结果中，这样测试结果的底噪值将变大。严重时甚至淹没原本较弱的谐波及乱真信号，当谐波谐波及乱真信噪比不够时，就测不准，甚至测不到。因此，衰减器一般用于保护EMI测试接收机（即在接收机输入端功率过大时采用），一般情况下，大衰减量的衰减器尽量不要使用，否则会引入较大的误差。另外，只有在基波被抑制掉的情况下，使用低噪放才是最佳的选择。

若没有可调基波抑制网络，又要降低基波幅度，避免EMI测量接收机的非线性误差，怎么办？下面介绍一个实用的高通低阻滤波方法。

截止波导滤波法。用一对波导同轴转换对接组成输入端口和输出端口都是同轴接头的“直通”，这样的“直通”中间部分是波导，能耐受较大的功率，也能抑制掉低频部分的能量，成为实际的低阻高通滤波，部分频段可替代抑制滤波网络。实物见图2。

根据矩形波导理论，根矩形的边长，利用截止频率计算公式可以计算出矩形波导的截止频率，详见公式2：

公式（2）

实际工作中，我们遇到的波导可能是标准矩形波导，也可能有双脊波导，因此利用矢量网络分析仪直接测量S12参数更方便准确。三个自制高通滤波器低阻高通实测结果详见图3-图5。

由图3～图5的检测结果不难看出，三个高通滤波器在不同的频段都有着出色的低阻高通的性能。

3检测案例及结果

下面我们用自制高通滤波器来演示实际的检测效果。假定一个功率大于1KW的雷达进行RE103项检测，此时二次、三次谐波的抑制度要求为80dB。

我们首先利用信号源模拟接收天线所接收并输入到EMI测试接收机内的信号，设置频率f=4.5GHz，P=-5dBm，直接输入到接收机接收端口，运行RE103检测程序（为演示方便，设置检测频率范围为1GHz-40GHz，也不再进行电缆修正补偿），检测结果见图6。二次谐波抑制度為44dB，三次谐波抑制度为31dB。

在此基础上，我们先保持其它条件不变，运行RE103检测程序，当基波信号检测过以后，再在信号源和接收机间接入一个用波导同轴转换自制的高通滤波器，继续检测，检测结果见图7。二次谐波抑制度为66dB，三次谐波已经淹没在底噪中了。

由此可见两种方法下，二次谐波的检测结果相差22dB，三次谐波检测结果相差至少40dB。由两次检测结果不难得出如下结论：RE103项检测若不采用抑制网络（即带阻或高通滤波器）时，EMI测试接收机测量的谐波值将失准（偏大）。采用自制高通滤波器组后，有效地避免了因基波而引起的非线性误差。

4 结论

在没有可调谐抑制网络的情况下，根据基波频段范围和有效功率大小，选择合适的衰减器和低噪放，以及利用波导的特性创造低阻高通滤波器进行分段配置，多次测量、计算、调整，也能测量准确。

参考文献

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