[发明专利]有源相控阵天线阵面可靠性试验方法

说明书

本发明涉及雷达测试技术领域，具体提供了一种有源相控阵天线阵面可靠性试验方法，首先根据原天线阵面的阵元总数及正常工作阵元个数确定原天线阵面的失效率，然后确定替代阵面的规模，再确定替代阵面故障判据，当替代阵面中正常工作阵元个数小于设定值时判定阵面失效，最后确定天线阵面替代试验方法，正常工作阵元个数小于该设定值时，判定替代阵面失效；该试验方法采用冗余系统可靠性指标计算的方法，可实现用部分阵元代替全阵面等效参试并对可靠性指标进行验证，处理流程简单、易于实现，可依据不同试验要求灵活调整该方法。

技术领域

本发明涉及雷达测试技术领域，特别涉及有源相控阵天线阵面可靠性试验方法。

背景技术

有源相控阵体制雷达天线阵面信号的发射和接收是由一组独立的收/发和辐射单元组成，少数单元失效对系统性能影响不大。试验表明，10％的单元失效时，对系统性能无显著影响，不需立即维修；30％失效时，系统增益降低3分贝，仍可维持基本工作性能。这种“柔性降级”的特性可以将有源相控阵雷达的可靠性提高几个数量级。

由于有源相控阵天线的这种特性，只有当性能下降到低于某个特定的可接受水平时，天线失效，在可靠性试验过程中判定为出现一次故障。这里的“故障”指天线性能降到低于可接受水平，通常由峰值和/或平均旁瓣电平相对于额定值(没有部件失效时的旁瓣电平)的增量来确定。为了便于在试验中进行直观判断并符合雷达的BIT报故形式，我们将这个故障判据转化为收/发和辐射单元(统称有源辐射阵元，简称阵元)的失效个数，即正常工作阵元个数低于限定数量时判定为天线阵面故障，这个量值是在可靠性指标论证时就确定的。

在复杂雷达系统中，一部有源相控阵天线阵面通常由成百上千个相同的有源辐射阵元组成，由于其收/发模块的高成本，一部有源相控阵天线的成本是非常巨大的。这导致开展可靠性试验及其它科研试验(如环境试验等)都将预算大量的经费，造成经济利益的大大降低。为解决这一问题，基于有源相控阵天线每个阵元的失效分布都是相同的这一因素，考虑用部分阵元替代全阵进行可靠性试验的可行性，实现降低试验成本，提高经济利益。

发明内容

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了一种有源相控阵天线阵面可靠性试验方法，包括如下步骤：

步骤一，设天线全阵面由n个有源辐射阵元组成，当正常工作阵元个数小于k时，判定天线全阵面失效，k为所述天线全阵面正常工作阵元个数的最小值，所述天线全阵面的可靠性模型为冗余系统中的k/n表决模型，所述天线全阵面中单个阵元的故障率服从指数分布，所述天线全阵面的平均故障前时间MTTF_s通过下述公式(1)获得：

其中λ为单个有源辐射阵元的故障率；

步骤二，确定替代阵面的有源辐射阵元的数量；

步骤三，算出所述替代阵面阵元数量和所述天线全阵面阵元数量之比α，则步骤二中确定的替代阵面的有源辐射阵元的数量为α*n，当所述替代阵面中正常工作阵元个数小于k＇时判定阵面失效，其中k＇为所述替代阵面正常工作阵元个数的最小值，所述替代阵面的可靠性模型为冗余系统中的k＇/(α*n)表决模型，所述替代阵面的平均故障前时间MTTF_s′为：

根据公式(2)确定k＇的最小整数值，

MTTF_s′≤MTTF_s (2)；

步骤四，用阵元总数为α*n的替代阵面代替天线全阵面参与试验，当替代阵面正常工作阵元个数小于k＇时，判定替代阵面失效，根据可靠性试验，当失效次数不超过允许次数时，判定试验通过，可以得出天线全阵面满足可靠性要求的结论。