雷达测试系统的主要考量要素

在雷达和EW方面，军事雷达的工作环境和要求变化尤其迅速。随着以下雷达趋势的发展，这些系统的复杂性不断提高，达到一种新的极端程度。

• 有源电子扫描阵列(AESA)、收发分置和无源雷达等雷达架构激增，“认知”雷达和LPI雷达内又采用了似乎无限多的软件定义技术，这些因素都促使测试系统所需的测试覆盖范围不断扩大。
• 平台小型化促使RF系统进行整合。未来的雷达、EW接收器和通信可能会共享同一个传感器平台，并作为一个单元接受测试。
• 与商用汽车市场类似，自动驾驶市场会大幅增加多传感器和多平台系统所需的测试量，从而确保安全性和可靠性。

雷达建模和目标仿真是唯一可以应用于整个设计过程的测试类型。随着雷达系统的复杂性不断增加，开发过程中的灵活雷达建模和仿真变得愈加重要，主要体现在降低昂贵的全系统测试成本、在过程中更早发现和解决设计问题以及降低进度风险方面。

软件驱动和多功能平台、低延迟、互联世界、大数据、机器学习和人工智能等较大的行业趋势相继浮现，这无疑加快了新型雷达和EW系统创新的速度。随着所有这些创新的快速兴起，您需要提前了解一些测试挑战，以便能够在测试设计过程中尽早克服。您需要了解雷达和EW行业以下创新的初始组件级和系统级测试注意事项：第五代喷气式战斗机、超音速武器、多基地传感器和无人机、网络电子战序列、认知雷达以及认知或预测性EW。

第五代喷气式战斗机是一种软件驱动型航空器，采用1000多万行代码来控制和连接一系列协同工作的传感器，使航空器能够更快地进行飞行修正。对于整合一组传感器的数据并根据这些数据进行软件驱动调整的系统而言，有两个主要的组件测试至关重要：天线的波形方差测试和系统输入输出(I/O)的信号完整性测试。由于天线用途多样，您需要对其进行测试，了解波形差异，并验证其隔离度和方向性是否都很高。传感器的混合使用以及这些传感器产生的数据导致系统I/O非常复杂。因此，您需要执行信号完整性测试，从而确保并维持高数据吞吐量，同时具备使用可自定义系统I/O的能力。对于系统级测试，重型软件套件和集成需要通过一系列的多功能仿真进行进一步测试，从而确保软件性能完备，能够应对可能出现的错误或意外输入。

超音速武器系统和反应平台需要可靠的低延迟系统，以便足够快速地适应环境。因此，雷达和EW系统有更高的范围要求，对于分布在组件层面的天线系统，每个天线必须配备更多的元件，使雷达能够通过相位和振幅控制执行更精确的光束控制。在系统层面，您需要低延迟测试，以确保系统能够与武器或反武器系统的超音速速度和决策制定与时俱进，尤其在仿真的快速更新频率下，这一需求更加迫切。为了帮助仿真器更快速地更新，并测试这些速度更快的系统，您需要的测试系统应该能够快速处理数据并更新模型的当前状态，以便准确地呈现仿真环境。

提早了解更多较小雷达目标或环境的信息十分必要，而这又加大了对多基地雷达和无人机的需求，这两者必须结合使用，才能在互联度更高的世界中有效运作。在组件层面装配互联系统需要使用频带更宽的线性组件，并且可能需要您了解和测试非传统的减损。对于相控阵列天线上的元件来说，高增益和高方向性可保证每个元件在更小的区域内发挥更高的性能，而整个元件系统则确保了整个相控阵列天线的正确覆盖。雷达拥有高方向性和更紧密的波束，可以发现更远、更小的目标。在系统层面，具有多通道紧密排列的同步功能的高分辨率和高宽带低延迟测试至关重要。为了测试这些雷达系统的稳健性和准确度，您需要借助高密度和细腻的EW仿真在更多通道之间进行平衡。

互联世界和大数据趋势也激发了网络电子战序列，即一系列新型传感器和设备协同工作，可识别和定位其他群组设备的运动、能力和层次结构，并对其进行分类。由于使用的传感器种类繁多，组件层面的测试需要更复杂的I/O分析。系统层面包括需要并行测试和高速数据分析的聚合测试结构。系统还需要复杂精细的仿真器，这类仿真器应能够提供更高的保真度，并处理更复杂的威胁场景。

所有这些系统都采用一系列传感器协同工作，使用软件来进行控制，以更快的速率产生着更多的数据。由于数据产生的速度更快，数量更多，因此您所需的系统应在制定决策和组织数据方面超越人类的速度。因此，认知雷达及认知或预测性EW系统应运而生。对于这些系统，组件和子系统测试程序集涉及的频率和带宽范围比其他系统更广。此外，传统的参数测试很可能不足以完全了解系统性能，也就是说，您需要在测试早期进行建模和仿真测试。在系统层面，开环仿真器已经无法满足需求，测试资产需要更准确地模拟目标和环境，而不是依赖无法评估认知雷达系统所有能力的传统威胁数据库。

系统复杂性的增加推动了新技术的进步，您需要在组件和系统层面上引入合适的测试仪器。您还需要制定一个深思熟虑的测试方法，以便满足新的要求，确保系统的稳健性，按计划完成测试。

雷达系统集成和测试采用了四种传统的测试方法：延迟线、支持FPGA的商用现成(COTS)仪表或片上射频系统(RFSoC)、COTS雷达目标发生器，以及一站式测试和测量解决方案。每种测试方法都有各自的优势和缺陷。

延迟线是一种稳健、经济的解决方案，比较容易购买和开发，能够满足非常低的延迟要求。但是，延迟线的功能非常有限，只适用于简单的系统功能测试。延迟线不提供电子反对抗(ECCM)技术以及现代雷达所面临的杂波和干扰等现实环境仿真或场景仿真。

支持FPGA的COTS仪表或RFSoC的成本较低，具有低延迟功能，可根据特殊要求针对复杂系统进行灵活定制。但在开发初期中需要投入大量的人力相关成本，如非经常性的工程成本。由于编码复杂，这种仪表可能难以维护，且可靠性不佳。它通常不是真正的测试设备，因此在所有新测试程序的开始阶段，您必须进行大量的固件和软件工作，才能启动系统并使其有效运行。

COTS雷达目标发生器系统非经常性工程成本投资较低，因为其软件起点较高，并且能够根据具体的应用需求进行定制。这样，领域专家便可在测试系统设计过程中更早地运用所学知识。然而，COTS雷达目标发生器通常成本更高，需要升级和维护支持，并且缺乏灵活性，因为它们的大部分功能都是已经规定好的。其测试能力发展较为缓慢，因此您必须依赖测试供应商来实现这些发生器的新模式或功能。

封闭式或一站式测试和测量解决方案是作为完整解决方案来定义和交付的，因此具有出色的动态范围、基于核心COTS模型的精确已知支持，以及快速应用于多种程序的能力。但是，一站式测试和测量解决方案仅限于提供供应商规定的功能，并且难以针对独特的系统需求进行配置。由于这种方案没有针对特定测试进行优化，通常不具有相位相干性，并且通常属于规定或开环系统，因此也会产生较高的延迟。鉴于这些挑战，您必须依赖供应商来针对快速变化的需求添加新功能，这使得系统很难扩展到AESA和干涉量度等技术的多通道RF系统，也限制了您执行闭环测试的能力。    

影响新型雷达和EW技术的行业趋势也引发了新的测试仪表趋势，如行业融合、软件定义的平台、测试系统可维护性和测试系统架构。

测试设备供应商通常服务于多个行业，因此他们可以跨行业使用仪器，如汽车、5G和国防。随着这些行业的技术和测试在当前新互联世界中的融合，测试仪表必须扩大频率覆盖范围，在更大的工作带宽和更高的通道数下工作。由于客户很快会在选择时更加看重软件的灵活性、测试速度和可靠性，而不会选择以前的手动测试系统，因此测试和测量供应商正在加大对可运行其仪器的软件平台的投资，以期获得更多收入。与雷达测试的其他闭环选择相比，测试设备供应商可以在多个行业中利用自己的设备，见证规模经济促使测试仪表解决方案成本下降，同时创造出能力更强的测试仪表。

根据行业的情况来看，台式测试用仪器需要使用8到12年。固件更新需要每隔18到24个月进行一次，硬件升级可能每隔18到36个月进行一次。台式仪器正在模仿手机设备，加入了触摸屏，减少了物理按钮。为了增加灵活性，台式系统制造商在这些系统中加入了模块化设备，方便升级。他们还创造了“超级台式机”（台式仪器的集合），用来扩大单个系统的测试覆盖范围。

随着无线电前端、多处理器架构以及报告和存储需求的增加，模块化仪器在行业中增长幅度达到顶峰。通过使用模块化硬件和软件平台，您可以调整自己的测试系统以满足各种需求，如加快设计速度、降低进度风险以及满足未来和更复杂的系统要求。新的模块化系统采用了FPGA和RF硬件，在相同设备中的灵活性得到了提高。这意味着您可以使用同一台仪器，通过在实时处理器、频谱监视器、通道仿真器和DUT控制器等设备之间进行切换，来执行更多类型的测试。随着模块化的出现，高密集测试系统需要做出权衡，以期获得高性能测试系统。如果您愿意牺牲测试性能来换取额外的功能，可以在模块化系统中加入多功能仪表。多功能模块化测量仪器还提供了改进的测量IP、更好的组件（特别是模数转换器和数模转换器）、先进的信号处理以及更优秀的软件可操作性和架构。此外，模块化测试仪表使得测试系统更加紧凑，这样一来，多个台式仪器功能可以纳入一个基于PXI的更小模块化仪器或系统中。

总得来说，测试仪表通过利用和适应工业融合、软件定义的仪表、多功能测试仪表和模块化测试仪器，不断发展，可满足新型雷达和EW技术的需求。

许多趋势正在推动雷达和EW等多个行业的技术进步。软件驱动和多功能平台、低延迟要求、互联世界、大数据处理和信息暴露以及机器学习和人工智能正在激发组件和系统层面的测试创新。为了加快雷达和EW的技术发展速度，确保设计的稳健性，制造商正在调整传统的测试和测量设备，以便满足新的要求。借助模块化仪器和更多的建模与仿真，您可以在不同的测试阶段应对雷达和EW系统的这些发展趋势。建模和仿真还可以减少昂贵的全系统测试，帮助您在测试过程中更早地发现和解决问题，从而降低进度风险。随着新型雷达和EW技术的出现，您需要在测试设计过程中更早地克服新的测试挑战，找到合适的灵活测试系统，从而满足新的要求和您的特定应用需求。