一种相控阵天线供电模拟系统及检测系统

技术领域

本申请涉及天线领域，具体而言，涉及一种相控阵天线供电模拟系统及检测系统。

背景技术

相控阵天线作为一种新型的程控阵列天线，相对于传统结构扫描天线具有功能多样化、结构轻量化、波束扫描更快、精度高等优点。在卫星通信、军工领域都得到越来越广泛的应用，伴随着相控阵天线系统功能的高增长需求，其复杂性和集成度变得越来越高，开发成本呈现了快速增长，整个相控阵天线系统的可靠性问题也越来越突出。因此对相控阵天线系统进行可靠性测试，评估系统的可靠性水平，发现影响系统可靠的因素，使整个系统的可靠性得到快速增强变得越来越重要。作为一种电子产品，电源的稳定性和可靠性是保障系统能否正常运行的最关键也是最核心的要素，同时电源问题本身也是电子产品中最为常见和普遍的问题，所以电源的可靠性测试是最为的迫切和重要。

现有的电源可靠性验证测试手段，通常是通过专业的EMC实验室进行电源专项验证测试，但是EMC实验室作为一种专业的实验室，其价格相对昂贵，并且EMC实验室作为一种紧缺的专业资源，每次测试都需要提前预约和联系资源，需要花费大量的时间，对于研发阶段中的常规电源可靠性专项验证来说，就显得不太适用。

因此，开发一种便于相控阵天线系统进行电源稳定性检测的装置，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种相控阵天线供电模拟系统及检测系统，以至少部分改善上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种相控阵天线供电模拟系统，所述相控阵天线供电模拟系统包括：控制器、电源模块、线性开关模块以及储能模块，所述控制器分别与所述电源模块的控制端、所述线性开关模块的控制端连接，所述线性开关模块的输入端连接于所述电源模块的输出端，所述线性开关模块的输出端连接于相控阵天线的输入端连接，所述储能模块的一端连接于所述线性开关模块与所述相控阵天线的输入端之间；

所述控制器用于向所述电源模块发送电压指令，还用于按照预设的线性度向所述线性开关模块发送驱动电压；

所述电源模块用于在接收到所述电压指令后，输出与所述电压指令对应的电压；

所述线性开关模块用于在接收到所述驱动电压后，切换为与所述驱动电压对应的开合度；

所述储能模块用于为所述相控阵天线进行缓存供能。

可选地，所述相控阵天线供电模拟系统还包括采集模块，所述采集模块与所述相控阵天线、所述控制器电连接；

所述采集模块用于采集加载至所述相控阵天线的当前电压，并将当前电压传输给所述控制器；

所述控制器依据所述当前电压对调整所述线性度，以使所述当前电压按照预设定的斜率进行变化。

可选地，所述线性开关模块包括第一NMOS管和充电泵；

所述第一NMOS管的栅极与所述控制器连接，所述第一NMOS管的漏极与所述电源模块的输出端连接，所述第一NMOS管的源极与所述相控阵天线连接；

所述控制器用于按照预设的线性度向所述第一NMOS管的栅极施加高边的驱动电压，以改变所述第一NMOS管的开合度；

所述充电泵用于当所述第一NMOS管导通后，依据所述第一NMOS管的源极的电平，对所述第一NMOS管的栅极进行电压补偿，以使所述第一NMOS管的栅极与源极之间的压差保持为高边的驱动电压。

可选地，所述线性开关模块还包括第二NMOS管；

所述第二NMOS管的栅极与所述控制器连接，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的漏极连接于所述储能模块与所述第一NMOS管的源极之间；

所述控制器用于当高边的驱动电压为0时，向所述第二NMOS管的栅极施加低边的驱动电压，以改变所述第二NMOS管的开合度；

所述第二NMOS管用于按照与所述第二NMOS管的开合度对应的电流大小，对所述储能模块进行放电。

可选地，所述线性开关模块还包括转换模块和功率放大模块，所述转换模块的两个输入端与所述控制器连接，所述转换模块的两个输出端分别与所述功率放大模块的两个输入端连接，所述功率放大模块的两个输出端分别与所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极连接；

所述转换模块用于将所述控制器输出的数字信号转换为对应的电压信号，并通过于所述数字信号对应的输出端传输给所述功率放大模块；

所述功率放大模块用于对所述电压信号进行放大，获得对应的高边的驱动电压或底边的驱动电压，并将高边的驱动电压加载至所述第一NMOS管的栅极，将低边的驱动电压加载至所述第二NMOS管的栅极。

可选地，所述储能模块为电容。

可选地，所述控制器与工况机连接；

所述工况机用于向所述控制器输入工况配置文件，所述工况配置文件包括每一种电压指令、不同电压指令对应的时间区间、每一种线性度以及不同线性度对应的时间区间；

所述控制器用于依据所述工况配置文件调整所述电压指令和所述线性度。

第二方面，本申请实施例提供一种检测系统，所述检测系统包括数据传感器和上述的相控阵天线供电模拟系统，所述相控阵天线供电模拟系统包括：控制器、电源模块、线性开关模块以及储能模块，所述控制器分别与所述电源模块的控制端、所述线性开关模块的控制端连接，所述线性开关模块的输入端连接于所述电源模块的输出端，所述线性开关模块的输出端连接于相控阵天线的输入端连接，所述储能模块的一端连接于所述线性开关模块与所述相控阵天线的输入端之间，所述数据传感器与所述控制器连接；

所述数据传感器用于检测所述相控阵天线的待测指标，并将所述待测指标传输给所述控制器；

所述控制器用于依据所述待测指标判断所述相控阵天线是否故障。

可选地，所述数据传感器为温度传感器或电流传感器。

相对于现有技术，本申请实施例所提供的一种相控阵天线供电模拟系统及检测系统中，相控阵天线供电模拟系统包括：控制器、电源模块、线性开关模块以及储能模块，控制器分别与电源模块的控制端、线性开关模块的控制端连接，线性开关模块的输入端连接于电源模块的输出端，线性开关模块的输出端连接于相控阵天线的输入端连接，储能模块的一端连接于线性开关模块与相控阵天线的输入端之间；控制器用于向电源模块发送电压指令，还用于按照预设的线性度向线性开关模块发送驱动电压；电源模块用于在接收到电压指令后，输出与电压指令对应的电压；线性开关模块用于在接收到驱动电压后，切换为与驱动电压对应的开合度；储能模块用于为相控阵天线进行缓存供能。控制器通过调节电压指令和驱动电压可以模拟相控阵天线的供电系统所对应的各种工况，从而对相控阵天线的电源可靠性进行检测。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的相控阵天线供电模拟系统的连接示意图；

图2为本申请实施例提供的线性开关模块的连接示意图；

图3为本申请实施例提供的线性开关模块的连接示意图之一；

图4为本申请实施例提供的相控阵天线供电模拟系统的连接示意图之一；

图5为本申请实施例提供的相控阵天线的电压变化示意图；

图6为本申请实施例提供的检测系统的连接示意图。

图中：10-相控阵天线供电模拟系统；20-相控阵天线；30-工况机；40-数据传感器；101-控制器；102-电源模块；103-线性开关模块；104-储能模块；105-采集模块；103_1-充电泵；103_2-转换模块；103_3-功率放大模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有的电源可靠性验证测试手段，通常是通过专业的EMC实验室进行电源专项验证测试，但是EMC实验室作为一种专业的实验室，其价格相对昂贵，并且EMC实验室作为一种紧缺的专业资源，每次测试都需要提前预约和联系资源，需要花费大量的时间，对于研发阶段中的常规电源可靠性专项验证来说，就显得不太适用。或者是购买昂贵的专业电源仪器仪表来实现对电源的各项验证，由于这类专业仪表本身就比较昂贵，而且也是针对性的专项测试仪器，如果需要完成全面的电源验证，则需要购买多种测试仪器，代价高昂的同时，有效的利用率低。

为了克服以上问题，本申请实施例提供了一种相控阵天线供电模拟系统10，相控阵天线供电模拟系统10可以用于对相控阵天线进行电源可靠性检测。

请参图1，相控阵天线供电模拟系统10包括控制器101、电源模块102、线性开关模块103以及储能模块104，控制器101分别与电源模块102的控制端、线性开关模块103的控制端连接，线性开关模块103的输入端连接于电源模块102的输出端，线性开关模块103的输出端连接于相控阵天线20的输入端连接，储能模块104的一端连接于线性开关模块103与相控阵天线20的输入端之间，储能模块104的另一端连接于相控阵天线20的负端或接地。

控制器101用于向电源模块102发送电压指令，还用于按照预设的线性度向线性开关模块103发送驱动电压。

其中，线性度为驱动电压的变化速度，可能地，变化速度包括增加速度和/或降低速度。

电源模块102用于在接收到电压指令后，输出与电压指令对应的电压。

线性开关模块103用于在接收到驱动电压后，切换为与驱动电压对应的开合度。

其中，在输入端电压不变的条件下，开合度与线性开关模块103内流过的电流大小呈正相关。可能地，开合度可以理解为饱和度，在输入端电压不变的条件下，当饱和度越大，线性开关模块103内流过的电流越大。

储能模块104用于为相控阵天线20进行缓存供能。

可选地，控制器101可以通过改变电压指令调节电源模块102的输出电压的高低，控制器101还可以通过改变驱动电压调节线性开关模块103的开合度，改变流过线性开关模块103的电流大小，改变负载-相控阵天线20所加载的电压。所以，控制器101通过调节电压指令和驱动电压可以模拟相控阵天线20的供电系统所对应的各种工况。

综上所述，本申请实施例提供的相控阵天线供电模拟系统中，相控阵天线供电模拟系统包括：控制器、电源模块、线性开关模块以及储能模块，控制器分别与电源模块的控制端、线性开关模块的控制端连接，线性开关模块的输入端连接于电源模块的输出端，线性开关模块的输出端连接于相控阵天线的输入端连接，储能模块的一端连接于线性开关模块与相控阵天线的输入端之间；控制器用于向电源模块发送电压指令，还用于按照预设的线性度向线性开关模块发送驱动电压；电源模块用于在接收到电压指令后，输出与电压指令对应的电压；线性开关模块用于在接收到驱动电压后，切换为与驱动电压对应的开合度；储能模块用于为相控阵天线进行缓存供能。控制器通过调节电压指令和驱动电压可以模拟相控阵天线的供电系统所对应的各种工况，从而对相控阵天线的电源可靠性进行检测。

在图1的基础上，关于如何保障相控阵天线供电模拟系统的准确性，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图2，相控阵天线供电模拟系统10还包括采集模块105，采集模块105与相控阵天线20、控制器101电连接。

采集模块105用于采集加载至相控阵天线20的当前电压，并将当前电压传输给控制器101。

控制器101依据当前电压对调整线性度，以使当前电压按照预设定的斜率进行变化。

可选地，控制器101在接收到当前电压后，判断相控阵天线20的当前电压是否与控制器101当前输出的电压指令和驱动电压匹配；若不匹配则需要改变驱动电压对应的线性度，使其匹配；若匹配，则不用调整。

可选地，控制器101依据当前输出的电压指令和驱动电压确定一个匹配值，将相控阵天线20的当前电压与该匹配值进行比较，如果差值大于预设定的阈值，即确定二者不匹配。

其中，预设定的斜率为匹配值变化的斜率。

请继续参考图2，关于线性开关模块103的结构，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式。线性开关模块103包括第一NMOS管Q1和充电泵103_1。

第一NMOS管Q1的栅极与控制器101连接，第一NMOS管Q1的漏极与电源模块102的输出端连接，第一NMOS管Q1的源极与相控阵天线20连接。

控制器101用于按照预设的线性度向第一NMOS管Q1的栅极施加高边的驱动电压，以改变第一NMOS管Q1的开合度。

第一NMOS管Q1按照与第一NMOS管Q1的开合度对应的电流大小，对相控阵天线20进行供电。

充电泵103_1用于当第一NMOS管导通后，依据第一NMOS管Q1的源极的电平，对第一NMOS管Q1的栅极进行电压补偿，以使第一NMOS管Q1的栅极与源极之间的压差保持为高边的驱动电压。

可选地，线性开关模块103还包括第二NMOS管Q2。

第二NMOS管Q2的栅极与控制器连接，第二NMOS管Q2的源极接地，第二NMOS管Q2的漏极连接于储能模块104与第一NMOS管Q1的源极之间；

控制器101用于当高边的驱动电压为0时，向第二NMOS管Q2的栅极施加低边的驱动电压，以改变第二NMOS管Q2的开合度；

第二NMOS管Q2用于按照与第二NMOS管Q2的开合度对应的电流大小，对储能模块104进行放电。

在图2的基础上，关于如何对线性开关模块103进行控制，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图3，线性开关模块103还包括转换模块103_2和功率放大模块103_3，转换模块103_2的两个输入端与控制器101连接，转换模块103_2的两个输出端分别与功率放大模块103_3的两个输入端连接，功率放大模块103_3的两个输出端分别与第一NMOS管Q1的栅极、第二NMOS管Q2的栅极连接。

转换模块103_2用于将控制器101输出的数字信号转换为对应的电压信号，并通过于数字信号对应的输出端传输给功率放大模块103_3。

功率放大模块103_3用于对电压信号进行放大，获得对应的高边的驱动电压或底边的驱动电压，并将高边的驱动电压加载至第一NMOS管Q1的栅极，将低边的驱动电压加载至第二NMOS管Q2的栅极。

可选地，转换模块103_2的A输入端与转换模块103_2的a输出端对应，转换模块103_2的a输出端连接于功率放大模块103_3的A输入端，功率放大模块103_3的A输入端与功率放大模块103_3的a输出端对应，功率放大模块103_3的a输出端连接于第一NMOS管Q1的栅极。转换模块103_2的B输入端与转换模块103_2的b输出端对应，转换模块103_2的b输出端连接于功率放大模块103_3的B输入端，功率放大模块103_3的B输入端与功率放大模块103_3的b输出端对应，功率放大模块103_3的b输出端连接于第二NMOS管Q2的栅极。

请继续参考图3，可选地，储能模块104为电容C1。

可选地，电源模块102为DCDC电源。

在图1的基础上，关于控制器101如何调整电压指令和线性度，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图4，控制器101与工况机30连接。

工况机30用于向控制器101输入工况配置文件，工况配置文件包括每一种电压指令、不同电压指令对应的时间区间、每一种线性度以及不同线性度对应的时间区间。

控制器101用于依据工况配置文件调整电压指令和线性度，同时依据调整后的线性度对线性开关模块施加对应的驱动电压。

请参考图5，U1、U2、U3、U4…Un分别为需要设置的相控阵天线20对应的目标电压，t1、t2、t3、t4…tn分别为U1、U2、U3、U4…Un所保持的时间，X1、X2、X3、X4…Xn分别为U1到U2、U2到U3、U3到U4、U4到U5…Un-1到Un、Un到截止的变换时间。

工况配置文件包括的电压指令S1、S2、S3、S4…Sn分别与U1、U2、U3、U4…Un对应。不同电压指令对应的时间区间分别为t1、t2、t3、t4…tn。线性度K1、K2、K3、K4…Kn分别与X1、X2、X3、X4…Xn对应。不同线性度对应的时间区间为对应的依据该线性度线性开关模块103从断开状态到饱和状态的时间长度。

本申请实施例提供的相控阵天线供电模拟系统10通过改变工况配置文件，可以调整电压指令、不同电压指令对应的时间区间、每一种线性度以及不同线性度对应的时间区间，从而可以模拟相控阵天线20的供电系统对应的各种工况。供电系统的工况包括电源快速瞬变脉冲群(EFT)、电源电压跌落(DIP)、浪涌(Surge)、上下电等。通过相控阵天线供电模拟系统10实现对相控阵天线20的电源的自动化可靠性验证测试，减小了测试对专业仪器仪表和人员的依赖，最大程度的节省了人力和财力等成本。同时相较于传统的测试方式，该通过相控阵天线供电模拟系统10进行测试，系统简单、方便、灵活性高，不受实验室限制，不需要高昂的测试成本，可支撑和保障产品在研发阶段的电源摸底测试、专项验证、以及其他的一些特殊测试，以最低的成本实现电源可靠性的验证测试，为产品的整体可靠性设计提供技术保障。

工况机30可以电脑、手机或其他智能终端。

控制器101可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。控制器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种检测系统，可选的，该检测系统包括数据传感器40和上述的相控阵天线供电模拟系统10，相控阵天线供电模拟系统10包括：控制器101、电源模块102、线性开关模块103以及储能模块104，控制器101分别与电源模块102的控制端、线性开关模块103控制端连接，线性开关模块103的输入端连接于电源模块102的输出端，线性开关模块103的输出端连接于相控阵天线20的输入端连接，储能模块104的一端连接于线性开关模块103与相控阵天线20的输入端之间，数据传感器40与控制器101连接。

数据传感器40用于检测相控阵天线20的待测指标，并将待测指标传输给控制器101。

控制器101用于依据待测指标判断相控阵天线20是否故障。

可选地，数据传感器40为温度传感器或电流传感器。数据传感器40的安装位置和连接关系，可以根据其类型不同适应性调整。

需要说明的是，本实施例所提供的检测系统，其可以执实现上述的相控阵天线供电模拟系统10对应的技术效果。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。