商用飞机的机头雷达天线罩测试

随着飞机雷达天线在精度和能力方面不断提升, 用于在飞机飞行时保护这些天线的机头雷达天线罩必须完美无缺,这一点正变得越来越重要。近年来，RCTA 重新评估了其用于测试商用飞机雷达天线罩的指引标准，对其中的判据进行了重大修改, 提高了维修后天线罩的测试精度要求。这些规定的变化受到了业界的欢迎, 但自从 RTCA-DO-213A 标准实施以来, 测试技术和设备面临如何遵从这些变化的挑战。与此同时, 像很多行业一样, 市场需求倾向于提升时间效率和使用更少的空间。

探讨 RTCA-DO-213A 标准中的变化、现有测试方法以及它们如何受到这些变化的影响。最新的近场技术既能让维修厂满足市场对快速测试和维修流程日益增长的需求, 同时还满足新版 RTCA 标准中的测试精度要求。

DO-213 标准更新和面临的新挑战

RTCA 对 DO-213 标准进行了大幅更新，详细描述了各种测试方法的改进。这些测试旨在可靠评估天线罩可能对穿过它的无线信号的干扰情况。尤其是：

评估信号吸收和反射所造成的损耗 (传输效率) ；

评估辐射方向图的畸变, 如主波束偏斜、半功率波束宽度和副瓣电平等。

例如 --- 新规明确规定：必须在真实的雷达天线+天线罩条件下测试飞机雷达天线罩。DO-213 标准的修订版 A 中强制规定远场判据 R ≥ 2D2/ l, 表示在直径 D 上的一个 22.5°的正交相位锥减。对于每一个指定的“天线 - 天线罩面”，当系统天线的指向是沿测试场轴时，测试场必须满足某些要求。当方位角或仰角接近 0 时，这两个网格几乎相同，但在网格四角处变得大不相同。新的标准要求：在任意情况下 , 网格上的天线罩坐标应位于通过万向节点的测试场轴上。第二,系统天线相对于天线罩的偏振方向应与其在飞机上的相同。第三, 测试天线应调整其偏振旋转，以匹配系统天线的偏振旋转。

这些更新所带来的制约因素开启了创新之门, 不仅渴求更加精准的测试, 而且渴求更快、更为灵活、更为紧凑的测试商用飞机维修后天线罩的解决方案。

常用测试方法的新局限
2016 年的更新发布之前，天线罩测试场一直符合已有标准，小于远场条件下的测试结果也被接受。与此同时，紧缩场、近场龙门臂、使用喇叭天线的手动测试等新技术由于能够节省空间和 / 或成本，也被陆续采用，而且在测试维修后的飞机雷达天线罩时更为常用。但是, RTCA-DO-213A 标准中的更高要求改变了游戏规则。

虽然最新的指南中几乎删除了使用喇叭天线的手动测试, 但紧缩场和龙门臂仍被认为适合用于测试维修后的雷达天线罩。尽管如此，这些技术以及传统的远场测试装置已不能满足这个不断发展的行业对物流空间和时间的限制要求。

遵从新规范的多探头技术

由于最新版 RTCA-D0-213A 标准中提出了更高的测试结果精度要求, 企业也面临日益增高的以快于传统测试系统所能实现的速度维修和测试天线罩的压力, 而且现代企业倾向于提出一些空间限制条件, 因此, 业界一直都需要一个快速、紧凑的解决方案。

借助在多探头天线测量解决方案领域积累的丰富经验, MVG 的各个团队接受了这项挑战。他们着手创建了一个完全合规的多探头近场概念, 专门用于测量商用飞机的机头雷达天线罩。其成果就是 AeroLab。

AeroLab 旨在使用一个更快、更灵活的紧凑系统取代单探头天线罩测试系统, 以满足航空航天业的发展需求。AeroLab 是一个近场多探头测量系统, 专门用于在一个不大于 4m x 4m x 5m 的电波暗室内测试雷达天线罩。它包含一个四分之一拱桥，其上有一个由 31 个精密测量探头组成的探头阵列；它还内置过采样能力, 能够创建无限数量的虚拟探头。定位子系统包含一个天线罩方位角定位器、一个垂直平移轴定位器和一个独特的测试雷达天线用多轴万向节。

雷达天线罩测试领域的创新技术
多探头技术和过采样能力  

AeroLab 的多探头电子扫描技术能够大幅缩短测试时间。对于一个中等尺寸 (190 x 190 cm) 的雷达天线罩而言，单个位置的扫描仅需 1.3 分钟；球面上全部 92 个点的测量大约 2 小时就能完成。其过采样能力提升了测量精度，这是因为拱桥的机械运动－即相邻两个探头的间距 (3.75 度)－使得测量点的数量成倍增加，从而符合所需的近场采样判据，满足近场到远场转换的精度要求。

三脚架万向节

RTCA/DO-213A 标准要求传输效率测量必须在视轴方向上两个间距为¼ l 的天线位置处进行。在 AeroLab 中，测试雷达天线安装在一个多轴三脚架万向节定位器上。这个创新型定位器具备前半球全向定向能力，能够将雷达天线轴与任意测量网格轴对齐。

结束语

随着飞机雷达天线的性能不断增高, 维持用于保护它们的机头天线罩的质量变得越来越重要。强化 RTCA-DO-213A 标准中的要求没有遇到任何质疑。它们旨在改进飞机机头雷达天线罩维修工作的验证流程，以更好地确保雷达天线传输精度, 从而最终确保飞机的飞行安全。

由于现在要求依据真实的远场（夫琅和费）判据绘制天线罩测试结果, 天线罩的尺寸和测量时间给现有装置和测试方法带来了极大限制。我们已经阐述了远场技术为何需要更多空间才能符合这些强化后的判据；而且, 我们也看到了现有近场技术需要更多时间才能依据奈奎斯特判据和新的要求完成全面测量。

尽管测量精度要求有其必要性, 业界仍然呼吁资源的经济性。维修和测试厂一直都需要更快的维修和测试流程, 而上述标准中的变化让他们后退了一步。作为一种用于测试维修后天线罩的新型近场单探头测量技术, AeroLab 满足 RTCA-DO-213A 中的测试结果精度要求, 给测试装置增添了灵活性, 将测试占用空间保持在最小水平, 并极大缩短了维修和测试流程的时间。此外,3D 诊断可视化技术为维修流程提供了一个新的维度。

审核编辑 黄昊宇