CN102798869A - 一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法，采用具备脉冲调制功能的信号源、功分器和可调衰减器作为测试***，功分器的使用增加了被测对象的数量，衰减器的运用使测试***可以测试各颗卫星上的电子载荷在不同功率情况下的时差性能，实现了对每颗星的脉冲信号强度的单独控制，增强了测试信号的覆盖范围；采用有线测试，避免外界环境的电磁干扰，提高了星座电子载荷脉冲信号的配对(从各星的载荷数据中找出同一脉冲信号的到达时间)效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法，特别是一种利用脉冲信号测试进行星座电子载荷时差测量性能的测试方法，属于测试技术领域。
背景技术
时差定位应用于卫星，使得时差测量性能成为了星座电子载荷的主要性能。为确保卫星发射上天前星座电子载荷的时差性能是满足要求的，必须在地面完成对星座电子载荷的时差性能测试。在国内尚无应用于卫星地面测试的该项技术，而对于在地面应用的时差定位***多采用真实目标进行测试，如利用飞机搭载信号源与发射天线飞临被测时差定位***来进行测试。
现有的技术条件主要采用无线测试，由信号源将信号传输到发射天线，信号通过发射天线经空间传播达到星座的各个卫星。在星座(多星联合工作)的情况下，采用无线测试对星座电子载荷进行时差测量，则存在以下制约因素：(1)地面测试时外界干扰信号多，增加了对脉冲信号进行配对的难度，甚至无法配对，降低了测试效率；(2)若在微波暗室中采用无线测试，由于多颗卫星同时进行测试，则需要较大的暗室，这点国内现有暗室能保证条件的较少。(3)由于发射天线与各卫星的相对位置确定后，对每颗星的脉冲信号强度只能同时增大或减小，不能单独进行控制。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服了地面测试环境的电磁干扰问题，提供一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法，实现了对每颗星的脉冲信号强度的单独控制，增强了测试信号的覆盖范围，提高了测试效率。
本发明的技术解决方案是：一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法，步骤如下：
(1)将测试端口S与第一一分二功分器的输入端相连接，第一一分二功分器的输出端分别接第二一分二功分器和第三一分二功分器的输入端，第二一分二功分器和第三一分二功分器的输出端分别连接一个可调衰减器，四个可调衰减器的输出端记作端口A、B、C、D；
(2)利用矢量网络分析仪测出测试端口S分别到端口A、B、C、D的插损和时延，四路插损分别记作LA、LB、LC、LD，四路时延分别记作τA、τB、τC、τD；
(3)将信号源与测试端口S相连接，四个端口A、B、C、D分别连接一个卫星电子载荷；
(4)将信号源设置为脉冲调制状态，输出一系列周期脉冲信号；
(5)调整信号源输出功率和四个可调衰减器的衰减量，使四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号的功率相等；
(6)对四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号进行解析，获得四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间，分别记作tAi、tBi、tCi、tDi，其中i为卫星电子载荷收到的周期脉冲信号序号；
(7)按照公式t′Xi＝tXi-τX对四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间进行时延消除处理，X＝A、B、C、D；
(8)对消除时延后的四个卫星电子载荷接收的系列周期脉冲信号按照周期脉冲信号到达时间进行配对，配对方法为：以其中卫星电子载荷A接收到的系列周期脉冲信号到达时间为基准，将其余三个卫星电子载荷接收到的系列周期脉冲信号到达时间分别与基准进行比较，其中与基准的时间差值小于3倍时差精度的周期脉冲信号为配对成功的周期脉冲信号，配对成功的周期脉冲信号认为是来自信号源输出的同一周期脉冲信号，记录四个卫星电子载荷接收并配对成功的周期脉冲信号，配对成功的周期脉冲信号到达时间序列记为TAi、TBi、TCi、TDi，i＝1…n，n为配对成功的周期脉冲信号数；
(9)利用卫星电子载荷A接收并配对成功的周期脉冲信号到达时间序列分别与其余卫星电子载荷接收并配对成功的周期脉冲信号到达时间序列相减，得到周期脉冲信号时差TAXi＝TAi-TXi，X＝B、C、D；
(10)按照公式
对星座电子载荷的时差测量性能进行评价，当均方差δAX不大于时差精度指标时则星座电子载荷的时差测量性能合格，否则为不合格。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用具备脉冲调制功能的信号源、功分器和可调衰减器，功分器的使用增加了被测对象的数量，衰减器的运用，使测试***可以测试星座的各颗卫星上的电子载荷在不同功率情况下的时差性能，实现了对每颗星的脉冲信号强度的单独控制，增强了测试信号的覆盖范围；采用有线测试，避免外界环境的电磁干扰，提高了星座电子载荷脉冲信号的配对(从各星的载荷数据中找出同一脉冲信号的到达时间)效率。同时，本发明降低了对测试场地条件的要求，易于工程实现，能够提高工作效率。
附图说明
图1为本发明测试***的组成结构示意图；
图2为测试***与星座电子载荷的连接示意图；
图3为周期脉冲信号配对示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于有线测试的星座电子载荷时差性能地面测试方法。该方法采用具备脉冲调制功能的信号源、功分器、可调衰减器，采用图1的方式进行测试，将测试端口S与第一一分二功分器的输入端相连接，第一一分二功分器的输出端分别接第二一分二功分器和第三一分二功分器的输入端，第二一分二功分器和第三一分二功分器的输出端分别连接一个可调衰减器，四个可调衰减器的输出端记作端口A、B、C、D。
由信号源产生脉冲调制信号，通过电缆到达功分器后传向各可调衰减器，再由可调衰减器调节到达各卫星电子载荷信号接收端的脉冲调制信号的功率，实现脉冲调制信号按照所需信号功率传送到各卫星的电子载荷。
具体测试步骤如下：
1、一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法，其特征在于步骤如下：
(1)将测试端口S与第一一分二功分器的输入端相连接，第一一分二功分器的输出端分别接第二一分二功分器和第三一分二功分器的输入端，第二一分二功分器和第三一分二功分器的输出端分别连接一个可调衰减器，四个可调衰减器的输出端记作端口A、B、C、D；
(2)利用矢量网络分析仪测出测试端口S分别到端口A、B、C、D的插损和时延，四路插损分别记作LA、LB、LC、LD，四路时延分别记作τA、τB、τC、τD；
(3)将信号源与测试端口S相连接，四个端口A、B、C、D分别连接一个卫星电子载荷；
(4)将信号源设置为脉冲调制状态，输出一系列周期脉冲信号；
(5)调整信号源输出功率和四个可调衰减器的衰减量，使四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号的功率相等；
(6)对四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号进行解析，获得四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间，分别记作tAi、tBi、tCi、tDi，其中i为卫星电子载荷收到的周期脉冲信号序号；
(7)按照公式t′Xi＝tXi-τX对四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间进行时延消除处理，X＝A、B、C、D；
(8)对消除时延后的四个卫星电子载荷接收的系列周期脉冲信号按照周期脉冲信号到达时间进行配对，配对方法为：以其中卫星电子载荷A接收到的系列周期脉冲信号到达时间为基准，将其余三个卫星电子载荷接收到的系列周期脉冲信号到达时间分别与基准进行比较，其中与基准的时间差值小于3倍时差精度的周期脉冲信号为配对成功的周期脉冲信号，配对成功的周期脉冲信号认为是来自信号源输出的同一周期脉冲信号，记录四个卫星电子载荷接收并配对成功的周期脉冲信号，配对成功的周期脉冲信号到达时间序列记为TAi、TBi、TCi、TDi，i＝1…n，n为配对成功的周期脉冲信号数；
以图3为例，从右向左依次画出了信号源输出的连续4个周期脉冲信号，卫星电子载荷A接收到了第1、3、4个脉冲，未接收到第2个脉冲；卫星电子载荷C接收到了第1、2、4个脉冲、未接收到第3个脉冲；其余两个卫星电子载荷均接收到了4个脉冲。按照卫星电子载荷A接收的脉冲信号为基准，只有卫星电子载荷A的第1、4个脉冲配对成功。将配对成功的脉冲序列记为TAi、TBi、TCi、TDi，i＝1，2。
(9)利用卫星电子载荷A接收并配对成功的周期脉冲信号到达时间序列分别与其余卫星电子载荷接收并配对成功的周期脉冲信号到达时间序列相减，得到周期脉冲信号时差TAXi＝TAi-TXi，X＝B、C、D；
(10)按照公式
对星座电子载荷的时差测量性能进行评价，当均方差δAX不大于时差精度指标时则星座电子载荷的时差测量性能合格，否则为不合格。
实施例：
以四个卫星电子载荷测量***时差性能为例，测试星座电子载荷3GHz信号且功率相等的情况下时差测量性能，时差精度要求100ns。
(1)按照图1连接电缆、功分器和可调衰减器；
(2)利用矢量网络分析仪测出3GHz信号从测试端口S分别到端口A、B、C、D的插损和时延，四路插损LA、LB、LC、LD分别为9.0dB、9.5dB、8.7dB、9.1dB，四路时延τA、τB、τC、τD分别为9ns、11ns、10ns、9ns；
(3)将信号源与测试端口S相连接，四个端口A、B、C、D分别连接一个卫星电子载荷，如图2所示；
(4)设置信号源输出的信号重复频率为20Hz，脉冲宽度为1us。
(5)调整信号源功率和四个可调衰减器的衰减量，使四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号的功率相等。
(6)对四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号进行解析，提取四个卫星电子载荷在1秒钟内侦收到一系列周期脉冲信号所到达的时间，分别记作tAi、tBi、tCi、tDi，按照公式t′Xi＝tXi-τX对四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间进行时延消除处理，X＝A、B、C、D，具体测试结果见表1。
表1
(7)对消除时延后的测试结果进行配对。按照卫星电子载荷A接收的周期脉冲信号为基准，在其它三星的脉冲在A星接收的脉冲时间的±300ns以内视为配对成功，配对结果见图3所示。
(8)将四个卫星电子载荷接收并成功配对的脉冲，以卫星电子载荷A的脉冲到达时间为基准与其余卫星分别相减，获取时差TAXi＝TAi-TXi(X＝B、C、D)，如表2所示。
表2
(10)按照公式对星座电子载荷的时差测量性能进行评价，X＝B、C、D，δAB、δAC、δAD的时差均方差分别为42.37ns、40.72ns、38.48ns，满足时差精度要求100ns。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (1)
1.一种测试星座电子载荷时差测量性能的方法，其特征在于步骤如下：
(1)将测试端口S与第一一分二功分器的输入端相连接，第一一分二功分器的输出端分别接第二一分二功分器和第三一分二功分器的输入端，第二一分二功分器和第三一分二功分器的输出端分别连接一个可调衰减器，四个可调衰减器的输出端记作端口A、B、C、D；
(2)利用矢量网络分析仪测出测试端口S分别到端口A、B、C、D的插损和时延，四路插损分别记作LA、LB、LC、LD，四路时延分别记作τA、τB、τC、τD；
(3)将信号源与测试端口S相连接，四个端口A、B、C、D分别连接一个卫星电子载荷；
(4)将信号源设置为脉冲调制状态，输出一系列周期脉冲信号；
(5)调整信号源输出功率和四个可调衰减器的衰减量，使四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号的功率相等；
(6)对四个卫星电子载荷接收到的周期脉冲信号进行解析，获得四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间，分别记作tAi、tBi、tCi、tDi，其中i为卫星电子载荷收到的周期脉冲信号序号；
(7)按照公式t′Xi＝tXi-τX对四个卫星电子载荷侦收一系列周期脉冲信号所到达的时间进行时延消除处理，X＝A、B、C、D；
(8)对消除时延后的四个卫星电子载荷接收的系列周期脉冲信号按照周期脉冲信号到达时间进行配对，配对方法为：以其中卫星电子载荷A接收到的系列周期脉冲信号到达时间为基准，将其余三个卫星电子载荷接收到的系列周期脉冲信号到达时间分别与基准进行比较，其中与基准的时间差值小于3倍时差精度的周期脉冲信号为配对成功的周期脉冲信号，配对成功的周期脉冲信号认为是来自信号源输出的同一周期脉冲信号，记录四个卫星电子载荷接收并配对成功的周期脉冲信号，配对成功的周期脉冲信号到达时间序列记为TAi、TBi、TCi、TDi，i＝1…n，n为配对成功的周期脉冲信号数；
(9)利用卫星电子载荷A接收并配对成功的周期脉冲信号到达时间序列分别与其余卫星电子载荷接收并配对成功的周期脉冲信号到达时间序列相减，得到周期脉冲信号时差TAXi＝TAi-TXi，X＝B、C、D；
(10)按照公式
对星座电子载荷的时差测量性能进行评价，当均方差δAX不大于时差精度指标时则星座电子载荷的时差测量性能合格，否则为不合格。
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