WRSP6TK 雷达 TR 测试软件源码精讲（3）：外校准——接收与发射

本篇详解模式 2（外接收校准）与模式 3（外发射校准）。外校准与内校准的数学核心完全一样（GetCalibrationFactor），差别在信号怎么进来/出去、怎么扫描。

一、外校准 vs 内校准的本质区别

内校准：信号在雷达内部走
  机内信号源 ──► 校准网络 ──► 各接收通道（或从发射通道取样）

外校准：信号从天线口进出
  外部信号源 ──► 天线 ──► 各接收通道     （模式2 外接收）
  各发射通道 ──► 天线 ──► 外部接收设备    （模式3 外发射）

外校准的特点：

经过完整天线链路（含天线本身），校准结果更真实
需要外部仪器（信号源、频谱仪等）
需要转台/扫描机构配合——测不同单元时，转台或信号源移动到不同位置（这就是为什么外校准要开 UART 串口）
需要微波暗室或外场（避免多径干扰）

术语注释：

微波暗室：四壁贴吸波材料的房间，消除反射，模拟自由空间。

远场条件：天线测试距离需满足 $R \ge \frac{2D^2}{\lambda}$ （ $D$ 为口径， $\lambda$ 为波长），此时天线处于平面波照射下。

二、模式 2：外接收校准（AntRecvAdjust）

2.1 完整流程

┌─ AntRecvAdjustInit ─────────────────────────────────────┐
│ 1. 检查外接收校准参数文件                                 │
│ 2. 关所有 TR、波束系数                                     │
│ 3. 设 DIFR/DBF 直通系数                                    │
│ 4. 打开 UART 串口（TRTestOpenUart，发 0x5a 握手）         │
│    —— 外校准必须知道转台位置，所以需要串口同步             │
│ 5. 下发外接收校准 Difr/Calibtate 参数到 DSP               │
│ 6. 下发波束/校正系数（直通）                               │
│ 7. 开所有 DIFR 接收通道                                    │
│ 8. m_StartTrTest = TRUE（等待 UART 位置帧驱动）            │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
        │ UART 位置帧到达（OnComm）→ 位置有效 → 定时器 → 取数
        ▼
┌─ AntRecvAdjustDataProcess（每帧）───────────────────────┐
│ 按当前扫描位置（m_ArrayScanDir 正/反向）计算 DIFR/Chl     │
│ 提取该单元 I/Q → m_AdjustSrcIQ[m_CurScanArrayNum]        │
│ m_CurScanArrayNum++；SetEvent                            │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
        │
        ▼
┌─ AntRecvAdjustDataProc ─────────────────────────────────┐
│ if (m_CurScanArrayNum >= m_NeedScanArrayNum)             │
│ {   // 所有单元扫完                                       │
│   1. 关 TR/波束、关 UART                                 │
│   2. 若反向扫描 → 数据反转（m_AdjustSrcIQ 前后对调）      │
│   3. GetCalibrationFactor 计算系数                        │
│   4. 保存"外校准H/V校准系数 + 源数据"文件                │
│   5. 刷新显示，弹窗完成                                   │
│ }                                                        │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

2.2 扫描方向与数据反转（重点）

// 正向扫描
m_CurrentHDifrId = g_ArrayMapDIFR[m_CurScanArrayNum];
m_CurrentHChlId  = g_ArrayMapChannel[m_CurScanArrayNum];

// 反向扫描
m_CurrentHDifrId = g_ArrayMapDIFR[m_NeedScanArrayNum - 1 - m_CurScanArrayNum];
m_CurrentHChlId  = g_ArrayMapChannel[m_NeedScanArrayNum - 1 - m_CurScanArrayNum];

为什么反向扫描后要反转数据？

if(m_ArrayScanDir)  // 反向
{
    HalfBeamArrayNum = m_NeedScanArrayNum>>1;
    for(i=0; i<HalfBeamArrayNum; i++)
    {
        // 交换 i 与 N-1-i 的 I/Q
        tmpI = m_AdjustSrcIQ[i][0];
        ...
        m_AdjustSrcIQ[i][0] = m_AdjustSrcIQ[m_NeedScanArrayNum-i-1][0];
        ...
    }
}

物理原理：转台从 1 号单元扫到 N 号（正向），数据顺序是 1,2,...,N。反向扫时，数据按 N,N-1,...,1 到达。而后续计算（GetCalibrationFactor、保存文件）都假设"第 i 个数据 = 第 i 个单元"。所以反向扫描必须在处理前把数据反转回正向顺序，保证"数据索引 = 单元编号"的约定不变。

工程要点：扫描方向反转（蛇形扫描）能节省转台往返时间，但必须配对"数据重排"。这类"物理顺序 → 逻辑顺序"的转换，是运动控制+数据采集系统最常见的隐藏 bug 源。

2.3 接收数据偏移

if(m_TestHOrV)  // V
    DataOff = m_CurrentVDifrId * g_ValidChannelNum + m_CurrentVChlId;
else            // H
    DataOff = m_CurrentHDifrId * g_ValidChannelNum + m_CurrentHChlId;
m_AdjustSrcIQ[m_CurScanArrayNum][0] = tmpIQ[DataOff<<1];
m_AdjustSrcIQ[m_CurScanArrayNum][1] = tmpIQ[(DataOff<<1)+1];

外接收每次只取一个单元（当前扫描位置的 DIFR×通道），与内接收"一次取所有波束"不同。

三、模式 3：外发射校准（AntSendAdjust）

3.1 与模式 2 的对称性

模式 3 与模式 2 结构对称，区别在发射侧：

AntSendAdjustInit
├─ 逐单元扫描发射：
│   ├─ 波束系数：全 0，只给当前单元 0x7fff0000
│   │   m_BeamData[i][m_CurrentHChlId] = 0x7fff0000;
│   └─ TR 通道：UART0 只开当前单元
├─ 接收侧固定用校准通道取样（m_ReceiveDataOffsetI/Q）
│   m_AdjustSrcIQ[..] = tmpIQ[m_ReceiveDataOffsetI/Q]
└─ 扫完 → 数据反转（如反向）→ GetCalibrationFactor → 保存

3.2 发射波束系数的"只开一路"

// 全 0 = 全关
m_TmpBeamData[i][j] = 0;
m_BeamData[i][j] = 0;
// 只给当前通道 1.0 幅度
m_BeamData[i][m_CurrentHChlId] = 0x7fff0000;

为什么发射校准要"只开一路"？ 发射通道同时开多个，外部接收设备收到的是多路信号的矢量叠加，无法分离每路的贡献。逐路开启，一次测一路，干净利落。

3.3 发射校准的相位符号（与接收相反）

// 发射：相位取 -1 倍
I = (int)(rat*cos(m_CalibDataPhase[..]*(-1.0f)*normal_pi));
Q = (int)(rat*sin(m_CalibDataPhase[..]*(-1.0f)*normal_pi));

与内发射校准相同（见第 2 篇 §4.4），收发互易性要求符号相反。

四、外校准的 UART 串口流程

TRTestOpenUart：
  ├─ InitPort(COM号, 波特率)  → 打开串口
  ├─ StartMonitoring()        → 启动接收线程
  └─ WriteToPort(0x5a)        → 发握手，请求位置帧

OnComm（每字节到达）：
  0xa5 帧头 → 收 3 字节计数 → 拼完一帧
    ├─ Stm32Count == m_DataCount（位置连续）→ 有效 → SetTimer
    └─ 否则 → m_UartErrorCount++

位置帧的作用：转台/扫描机构每到一个新位置发一帧计数，软件据此知道"可以取下一个单元的数据了"。计数连续性校验是关键的可靠性设计——丢一帧就错位，必须有检测。

五、外校准结果文件

%.3fGHz_外校准H校准系数_20260807....txt
当前频率:9.100GHz
单元数:40
0.987654   12.345
...

同时保存"源数据"文件（校准前的原始幅相），便于事后分析。

六、一句话总结

外校准把信号引到天线口，用转台逐单元扫描，数学计算与内校准完全相同，但多了两件事：UART 位置同步和扫描方向的数据反转。 它校准的是"含天线在内的完整通道"，比内校准更真实，代价是需要暗室/外场和外部仪器。

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