合成孔徑雷達衛星射頻兼容的地面測試方法與流程

本發明涉及航天測試領域，具體涉及一種合成孔徑雷達衛星射頻兼容的地面測試方法。

背景技術：

合成孔徑雷達(SAR)衛星的大功率脈沖工作方式和星上電源母線負載的頻繁變化，使得在頻譜密集、電磁環境復雜的有限空間內，電子設備的工作極易受到來自各種途徑的干擾。干擾輻射能量有時間、空間和頻譜域的串擾，能量的時間分布取決于發射機制式，空間分布主要取決于發射天線的方向圖及其布局，頻譜域的分布取決于互調、交調和諧波產生的雜散譜和接收機的頻率響應特性。

隨著合成孔徑雷達(SAR)衛星對地遙感應用需求的提高，不但星載合成孔徑雷達采用更高頻段、更大帶寬和脈寬的技術，而且衛星平臺采用更多樣化的傳輸技術，衛星集中了X頻段對地展開式數傳、Ka頻段對中繼展開式數傳、S頻段測控(含對地和中繼)、L頻段導航接收以及其它電子儀器設備和部件。在有限的面積和容積內，存在著大功率發射鏈路、高靈敏接收鏈路和高速數字處理電路等復雜的電子系統和無線收發系統。因此，衛星射頻兼容性測試是合成孔徑雷達衛星地面測試領域的一個技術難點。

目前合成孔徑雷達衛星射頻兼容性地面測試采用天線收攏式測試，不但無法有效模擬展開式天線的在軌運行狀態，無法同時實現衛星對地面內與對天面內的兼容性測試，而且合成孔徑雷達系統無法在天線收攏狀態下進行滿功率工作，無法完整驗證星上所有電子設備是否能協調工作。因此現有技術的合成孔徑雷達衛星射頻兼容性地面測試方法主要存在狀態不真實，工況不全面，測試不完整的技術問題。

技術實現要素：

針對上述缺陷，本發明的目的是提供一種合成孔徑雷達衛星射頻兼容的地面測試方法，以解決現有技術無法完成大帶寬、多頻段、多展開式的合成孔徑雷達衛星鏈路射頻兼容性能無法地面測試的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用了以下的技術方案：一種合成孔徑雷達衛星射頻兼容的地面測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：梳理合成孔徑雷達衛星的射頻鏈路，按照衛星對天面和對地面的空間布局，形成基于各鏈路時間與頻譜域特性的對天面和對地面射頻兼容性測試矩陣表；

步驟二：衛星對天面模擬展開射頻兼容性測試；

步驟三：衛星對地面模擬展開射頻兼容性測試；

步驟四：根據對天面與對地面射頻兼容性測試結果，優化固定式天線布局設計，明確展開式天線在軌波束指向使用范圍。

優選地，所述步驟二中具體包括以下步驟：

步驟二十一：衛星分艙，服務平臺艙對天面朝天；

步驟二十二：將各收發天線布局、安裝在服務平臺艙對天面；

步驟二十三：利用支撐工裝，模擬對天展開式天線空間展開位置；

步驟二十四：調整支撐工裝，依次模擬對天展開式天線與固定式天線間波束指向關系，完成對天面各鏈路間射頻兼容性測試；

步驟二十五：若對天展開式天線與某一路固定天線鏈路間不兼容，則需要調整支撐工裝，模擬對天展開式天線與該固定天線間波束指向變化，并進行該鏈路射頻兼容性復測，直至滿足工作兼容要求。

優選地，所述步驟三包括以下步驟：

步驟三十一：衛星合艙，對地展開式天線安裝面朝天，合成孔徑雷達天線水平展開；

步驟三十二：將各收發天線布局、安裝在有效載荷艙；

步驟三十三：通過轉動工裝組件安裝在支撐工裝上，模擬對地展開式天線空間展開位置；

步驟三十四：調整轉動工裝，模擬對地展開式天線與合成孔徑雷達天線及固定式天線間波束指向關系，完成對地面各鏈路間射頻兼容性測試；

步驟三十五：若對地展開式天線與與合成孔徑雷達天線，或某一路固定式天線鏈路間不兼容，則需要調整轉動工裝，模擬對地展開式天線與合成孔徑雷達天線，或某一路固定式天線波束指向變化，并進行該鏈路射頻兼容性復測，直至滿足工作兼容要求。

優選地，所述對天面和對地面射頻兼容性測試矩陣表中，若為相鄰且互為備份鏈路，則選擇其中一個典型鏈路進行測試；若為收發一體化式鏈路，則不單獨安排自兼容性測試。

優選地，所述步驟二中，若對天面某鏈路間兼容性測試結果不符合要求，則需調整支撐工裝，模擬對天展開式天線波束指向偏離該鏈路的固定式天線，并開展該鏈路間射頻兼容性復測，直至測試結果符合要求。

優選地，所述步驟三中，若對地面某鏈路間兼容性測試結果不符合要求，則需調整轉動工裝，模擬對地展開式天線波束指向偏離合成孔徑雷達天線或該鏈路的固定式天線，并開展該鏈路間射頻兼容性復測，直至測試結果符合要求。

由于采用了以上的技術方案，使得本發明的方法相比于現有技術具有以下的優點和積極效果：本發明根據合成孔徑雷達衛星構型布局設計，結合衛星在軌應用模式，采用衛星對天面和對地面分步展開式地面測試技術，可實現天線在軌展開狀態地面模擬，滿足衛星在軌實際工況測試需求。不僅可以完整驗證星上所有電子設備是否能協調工作，而且可以優化固定式天線空間布局設計，明確展開式天線波束指向在軌使用范圍。開創了一個合成孔徑雷達衛星射頻兼容性測試的新思路，解決了技術偏見。可廣泛應用于后續合成孔徑雷達衛星射頻兼容性測試。

附圖說明

圖1是本發明合成孔徑雷達衛星射頻兼容的地面測試方法的流程圖；

圖2是本發明中步驟二的實現流程圖；

圖3是本發明中步驟三的實現流程圖。

圖4是本發明中衛星射頻鏈路示意圖；

圖5是本發明中步驟二的測試狀態圖；

圖6是本發明中步驟三的測試狀態圖。

圖中：1-對天固定式中繼接收天線a；2-對天固定式中繼接收天線b；3-對天固定式中繼發射天線b；4-對天固定式中繼發射天線a；5-對天固定式導航接收天線b；6-對天固定式導航接收天線a；7-對天固定式測控收發天線a；7-對天固定式測控收發天線b；9-對天展開式中繼收發天線；10-轉動工裝；11-對地展開式數傳發射天線；12-固定工裝；13-對地固定式測控收發天線a；14-對地固定式測控收發天線b；15-合成孔徑雷達收發天線。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的幾個優選實施例進行詳細描述，但本發明并不僅僅限于這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發明有徹底的了解，在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。

本發明的核心思想在于：通過細化梳理合成孔徑雷達衛星射頻鏈路的空間、時間和頻譜特性，將復雜的衛星射頻兼容性測試分解為衛星對天面和對地面測試，利用地面展開技術，真實模擬衛星多展開式天線的空間波束指向，全面衛星射頻兼容性設計的有效性，提高了衛星各天線在軌使用的可靠性。

以下結合附圖1，對本發明的方法做進一步詳細敘述：

S101(步驟一)：梳理合成孔徑雷達衛星的射頻鏈路，按照衛星對天面和對地面的空間布局，形成基于各鏈路時間與頻譜域特性的對天面和對地面射頻兼容性測試矩陣表。所述對天面和對地面射頻兼容性測試矩陣表中，若為相鄰且互為備份鏈路，則可選擇其中一個典型鏈路進行測試；若為收發一體化式鏈路，則可不單獨安排自兼容性測試。

S102(步驟二)：衛星對天面模擬展開射頻兼容性測試。

S103(步驟三)：衛星對地面模擬展開射頻兼容性測試。

S104(步驟四)：根據對天面與對地面射頻兼容性測試結果，優化固定式天線布局設計，明確展開式天線在軌波束指向使用范圍。

請參考圖2，步驟S102中具體包括以下步驟：

S201：衛星分艙，服務平臺艙對天面朝天；具體是衛星服務平臺艙和有效載荷艙進行分艙，將服務平臺艙翻轉180°，服務平臺艙對天面(底板反面)朝天。

S202：將各收發天線布局、安裝在服務平臺艙對天面；具體是按照設計要求在衛星服務平臺艙對天面上，將各種固定式的接收和發射天線進行布局和安裝。

S203：利用支撐工裝，模擬對天展開式天線空間展開位置；

S204：調整支撐工裝，依次模擬對天展開式天線與固定式天線間波束指向關系，完成對天面各鏈路間射頻兼容性測試；具體是依據對天面射頻兼容性測試矩陣表，依次轉動支撐工裝，模擬對天展開式天線波束指向對天面上各種固定式接收和發射天線的狀態，地面天線安放在被測產品外圍，使星地天線相互可視。

S205：若對天展開式天線與某一路固定天線鏈路間不兼容，則需要調整支撐工裝，模擬對天展開式天線與該固定天線間波束指向變化，并進行該鏈路射頻兼容性復測，直至滿足工作兼容要求。按照衛星各鏈路工作時序，依次進行對天面各鏈路間射頻兼容性測試。

請參考圖3，步驟S103中具體包括以下步驟：

S301：衛星合艙，對地展開式天線安裝面朝天，合成孔徑雷達天線水平展開；具體是衛星服務平臺艙和有效載荷艙進行合艙，衛星翻轉90°，對地展開式天線安裝面朝天，合成孔徑雷達天線水平展開。

S302：將各收發天線布局、安裝在有效載荷艙；具體是按照設計要求在衛星有效載荷艙上，將各種固定式的接收和發射天線進行布局和安裝。

S303：通過轉動工裝組件安裝在支撐工裝上，模擬對地展開式天線空間展開位置；

S304：調整轉動工裝，模擬對地展開式天線與合成孔徑雷達天線及固定式天線間波束指向關系，完成對地面各鏈路間射頻兼容性測試；具體是依據對地面射頻兼容性測試矩陣表，調整轉動工裝組件，模擬對地展開式天線波束指向合成孔徑雷達天線陣面以及其他固定式接收和發射天線的狀態，地面天線安放在被測產品視場外圍，使星地天線相互可視。

S305：若對地展開式天線與與合成孔徑雷達天線，或某一路固定式天線鏈路間不兼容，則需要調整轉動工裝，模擬對地展開式天線與合成孔徑雷達天線，或某一路固定式天線波束指向變化，并進行該鏈路射頻兼容性復測，直至滿足工作兼容要求。

對本發明的具體方式舉例進行說明。

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

本實例的合成孔徑雷達衛星集中了X頻段合成孔徑雷達收發鏈路、X頻段對地展開式數傳發射鏈路a、b，Ka頻段對天展開式中繼收發鏈路，S頻段對天固定式中繼發射鏈路a、b，S頻段對天固定式中繼接收鏈路a、b，S頻段對天固定式測控收發鏈路a、b，S頻段對地固定式測控收發鏈路a、b以及L頻段對天固定式導航接收鏈路a、b，共計十四路射頻鏈路，如圖4所示。

步驟1，梳理本實例中合成孔徑雷達衛星的射頻鏈路，衛星對天面配置了五路發射鏈路和7路接收鏈路，衛星對地面配置了五路發射鏈路和三路接收鏈路。按照若為相鄰且互為備份鏈路，則可選擇其中一個典型鏈路進行測試；若為收發一體化式鏈路，則可不單獨安排自兼容性測試的原則，形成基于各鏈路時間與頻譜域特性的對天面和對地面射頻兼容性測試矩陣表。

步驟2，衛星服務平臺艙和有效載荷艙進行分艙，將服務平臺艙翻轉180°，即服務平臺艙對天面(底板反面)朝天；按照設計要求在衛星服務平臺艙對天面上，將各種固定式的接收和發射天線進行布局和安裝；將對天展開式天線安裝在支撐工裝上，模擬空間展開位置，如圖5所示。

根據測試分析，本實例中對天面射頻兼容性測試可分為3個工況進行，即對天展開式中繼收發天線分別指向對天固定式中繼接收天線a、對天固定式測控收發天線和對天固定式導航接收天線，可形成9組射頻兼容性測試結果。

步驟3，衛星服務平臺艙和有效載荷艙進行合艙，衛星翻轉90°，對地展開式天線安裝面朝天，合成孔徑雷達天線水平展開；按照設計要求在衛星有效載荷艙上，將各種固定式的接收和發射天線進行布局和安裝；將對地展開式天線通過轉動工裝組件安裝在支撐工裝上，模擬空間展開位置，如圖6所示。

根據測試分析，本實例中對地面兼容性測試可以分為兩個工況進行，即對地展開式數傳天線發射天線分別指向對地固定式測控收發天線和合成孔徑雷達天線收發天線。可形成4組射頻兼容性測試結果。

步驟4，根據對天面與對地面射頻兼容性測試結果，優化固定式天線布局設計，明確展開式天線在軌波束指向使用范圍。

綜上所述，采用本發明的方法，開創了一個合成孔徑雷達衛星射頻兼容性測試的新思路，解決了大帶寬、多頻段、多展開式的合成孔徑雷達衛星鏈路射頻兼容性能無法地面測試的問題，該發明在航天器系統射頻兼容性測試領域內應用將十分廣泛。本發明驗證了衛星射頻兼容性設計有效性，提高了衛星各天線在軌使用的可靠性。

本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。