WRSP6TK 雷达 TR 测试软件源码精讲（5）：暗室发射波瓣图（模式 5）

本篇详解模式 5（暗室发射波瓣图）。与模式 4（接收）的本质区别：发射波瓣图测的是"发射出去的波束长什么样"，所以要控制每个 TR 通道的发射相位/幅度，让外部接收设备逐角度测量。

一、接收 vs 发射波瓣图的对称性

	模式 4 接收波瓣图	模式 5 发射波瓣图
被测对象	DBF 形成的接收波束	TR 通道合成的发射波束
波束形成位置	数字域（DSP 求和）	模拟域（各通道相位配置）
需要外部设备	暗室信号源（照射）	暗室接收天线/频谱仪
数据来源	globalBuf 多波位 I/Q	发射取样回传（耦合取样）
系数生成	USER_SetBeamPara 下发 DBF	TRBEAMPORT 下发发射波束系数

一句话：接收波瓣图是"看自己怎么收"，发射波瓣图是"看自己怎么发"。

二、整体流程图

┌─ DarkRoomSendInit ──────────────────────────────────────┐
│ 1. 选择参数文件（多波束用 LobeSendM*，否则 LobeSend*）    │
│ 2. 关 TR、设直通系数                                      │
│ 3. 读取取样点参数（m_TrTestLLocal/SLocal/TLocal）         │
│ 4. 打开 UART                                             │
│ 5. 生成波位表：                                           │
│    单波束：m_ScanBeamBit[0] = 角度1×10+450, N=1           │
│    多波束：m_ScanBeamBit[0..2] = 角度1/2/3×10+450, N=3    │
│ 6. 下发校准/DIFR 参数、直通系数                           │
│ 7. 生成发射波束系数并下发（逐 DIFR）→ TRBEAMPORT           │
│ 8. 打开所有待测 TR 通道（按 g_HDevMask/g_VDevMask）       │
│ 9. m_StartTrTest = TRUE                                  │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
        │ 每帧取样数据到达
        ▼
┌─ DarkRoomSendDataProcess ───────────────────────────────┐
│ 单波束：从全 IQ 缓冲取 1 组 I/Q                           │
│ 多波束：从 3 个指定取样点（L/S/T Local）取 3 组 I/Q        │
│ → m_DarkRoomSouTmpHIQ[0..2][gap]                         │
│ → SetEvent                                               │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
        │
        ▼
┌─ DarkRoomSendDataProc ──────────────────────────────────┐
│ 全部扫完？                                               │
│ ├─ 否 → gap 计数 +1                                       │
│ └─ 是 → 关设备 → 蛇形重排 → 逐波位写文件 → 完成弹窗        │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

三、发射波束形成系数（核心）

3.1 单波束 vs 多波束

if(g_TrTestMoreBeam == FALSE)  // 单波束
{
    m_ScanBeamBit[0] = (USHORT)((short)(m_TrTestAngel[0]*10.0f) + 450);
    m_BeamBitNum = 1;
}
else  // 多波束（同时发 3 个波束）
{
    m_ScanBeamBit[0] = ...角度1编码;
    m_ScanBeamBit[1] = ...角度2编码;
    m_ScanBeamBit[2] = ...角度3编码;
    m_BeamBitNum = 3;
}

多波束发射：同时对 3 个方向发射 3 个波束。接收侧在 3 个取样点（L/S/T）分别取样，一次扫描得到 3 个方向的波瓣数据——用一次扫描时间测 3 个波瓣图，效率提升 3 倍。

3.2 发射波束系数生成

phase_inc = 6.2831852f * g_BeamArrayInterval * sin(θ_i) * m_RfFreqFloat / 30.0f;
for (j=0; j<g_BeamArrayNum; j++)
{
    PhaCoeff = phase_inc * j;
    TmpCoeff[i][j] = (((int)(32767*cos(PhaCoeff)) & 0xffff) << 16)
                   | (((int)(32767*sin(PhaCoeff)) & 0xffff));
}
// 然后按 DIFR×通道 映射：
Haddr = (g_ArrayMapDIFR[j] << 4) + g_ArrayMapChannel[j];
MapCoeff[i][Haddr] = TmpCoeff[i][j];

公式：第 $i$ 个波束指向 $\theta_i$ 时，第 $j$ 个单元的相位：

\varphi_j = \frac{2\pi}{\lambda} j\, d \sin\theta_i = 2\pi \cdot d[\text{cm}] \cdot \sin\theta_i \cdot \frac{f[\text{GHz}]}{30} \cdot j

打包格式（Q15 复系数）：

\text{Coeff} = \underbrace{\lfloor 32767\cos\varphi_j \rfloor}_{\text{高16位 I}} : \underbrace{\lfloor 32767\sin\varphi_j \rfloor}_{\text{低16位 Q}}

注意与接收（模式 4）的符号差异：

接收 DBF 系数：phase_inc = -2π·d·sinθ·f/30（负号）
发射波束系数（模式 5 单极化 SL 版）：phase_inc = -6.28...·d·sinθ·f/30（负号）
发射波束系数（模式 5 双极化版）：phase_inc = +6.28...·d·sinθ·f/30（正号）

收发符号差异的物理本质：接收时是"各单元信号延迟对齐到波前"（补偿空间相位差），发射时是"各单元提前辐射使波前汇聚"（预置相位差）。两者数学上互为共轭，符号相反。工程上必须与 DSP 端处理约定一致——这也是最容易出 bug 的地方。

3.3 映射表：逻辑单元 → 物理 DIFR×通道

Haddr = (g_ArrayMapDIFR[j] << 4) + g_ArrayMapChannel[j];
MapCoeff[i][Haddr] = TmpCoeff[i][j];

为什么需要映射？ 阵列的"逻辑单元号 j"（第 j 个单元）与"物理位置"（哪个 DIFR 的哪个通道）往往不一致（布线、分组、收发共用等原因）。g_ArrayMapDIFR[j] 给出 DIFR 号、g_ArrayMapChannel[j] 给出通道号，合成 8 位地址 (DIFR<<4)|Chl。下发前必须把系数按物理地址重排——逻辑到物理的地址映射，是相控阵波控软件的核心基本功。

四、逐通道发射控制

4.1 TR 通道开关（UART）

// 构造 SendMask：每个待测 TR 组件对应 2 个 bit（H/V 各一）
for (i=0; i<15; i++)
{
    if (DevMask & (0x01 << i))     // 该组有效
    {
        SendMask |= (0x01 << (2*i));    // H 通道 bit
        SendMask |= (0x01 << (2*i+1));  // V 通道 bit
    }
}
USER_SendMoniDataPack(SendMask, m_Uart0Buf, 6, UART0PORT);

SendMask 的位图语义：每一位对应一个 TR 开关，置 1 打开。g_HDevMask / g_VDevMask 是"哪些 TR 组件参与测试"的掩码（H 或 V 极化），按位展开成串口控制字节。

4.2 发射通道的"全开"

发射波瓣图测试与发射校准不同：发射波瓣图要所有通道一起发（合成波束），而发射校准要逐通道发（分离各通道误差）。所以这里：

m_Uart0Buf[3] = 0xff;  // 打开对应掩码的全部 TR
USER_SendMoniDataPack(SendMask, ...);

五、取样点的选择（多波束）

GetDlgItemText(IDC_EDIT_TRTESTLLOCAL, value);  m_TrTestLLocal = atoi(value);
GetDlgItemText(IDC_EDIT_TRTESTSLOCAL, value);  m_TrTestSLocal = atoi(value);
GetDlgItemText(IDC_EDIT_TRTESTTLOCAL, value);  m_TrTestTLocal = atoi(value);

// 多波束取样
m_DarkRoomSouTmpHIQ[0][gap] = globalBuf[m_TrTestLLocal*2];   // L 波束
m_DarkRoomSouTmpHIQ[1][gap] = globalBuf[m_TrTestSLocal*2];   // S 波束
m_DarkRoomSouTmpHIQ[2][gap] = globalBuf[m_TrTestTLocal*2];   // T 波束

L/S/T 是什么？ 这是发射取样点的索引——发射链路里，3 个波束的取样信号被安排到全 I/Q 数据缓冲的不同位置（如不同距离单元或不同通道），界面输入 3 个索引值告诉软件去哪里取。多波束复用一个采样流，通过位置索引分离，是节省采集通道的经典做法。

六、数据重排与文件输出（与模式 4 相同）

蛇形扫描数据重排（m_ArrayScanDir 决定偶数行正/反向）
逐波位写文件：ArrayNear_暗室发射H_9.100GHz_12.3°_时间.txt
每文件内容：[测试方式说明][阵列信息][阵列数据] 三节

七、暗室发射波瓣图与接收的对比总结

接收（模式4）：  DBF系数(数字) ──► 多波位I/Q ──► 每个波位一个文件
发射（模式5）：  发射系数(TR通道) ─► 取样I/Q ──► 每个波位一个文件

共同点：
  ├─ 波位表生成（角度×10+450 编码）
  ├─ 蛇形重排
  ├─ 文件格式
  └─ 完成判定（gap 计数）
差异点：
  ├─ 波束形成位置（数字 vs 模拟）
  ├─ 系数符号（收发互易）
  ├─ 取样方式（全IQ vs L/S/T 定点）
  └─ 多波束的复用方式（波位数 vs 取样点）

八、一句话总结

暗室发射波瓣图 = 给所有 TR 通道配置发射相位梯度合成波束，转台扫一圈，从取样点取回各波束响应。 核心在发射系数的 Q15 打包与逻辑-物理映射，以及多波束的取样点复用——一次扫描、三个波瓣。

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