高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統及其測試方法與流程

本發明涉及一種中繼天線跟蹤功能測試系統及其測試方法，特別是涉及一種高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統及其測試方法

背景技術：

跟蹤與數據中繼衛星系統，以其能較大幅度地覆蓋和轉發地球站對中低軌道航天器的跟蹤測控信號并對中低軌道航天器發回地面的數據、圖像、話音等信息進行實時、連續的中繼等優勢，逐漸成為發展航天技術越來越重要的項目。

星間目標捕獲與跟蹤指向控制技術是跟蹤與數據中繼衛星系統的一項關鍵技術，是建立星間鏈路的首要條件。近年來我國計劃發射和運行的低軌衛星急劇增多，都需要中繼衛星系統的支持，故衛星中繼跟蹤子系統的地面測試任務急劇增加。中繼跟蹤子系統涉及跟蹤天線，其接收發送信號需要較嚴格的測試場地。所以在地面測試時，大都使用地面信號模擬設備模擬出天線接收到的信號，從查閱以往研究來看，信號模擬設備設計簡單，輸出信號不穩定，只能定性的去測試跟蹤子系統的跟蹤性能。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統及其測試方法，其解決衛星中繼用戶終端跟蹤測試精度不高、測試信號簡單且不穩定的問題，能夠提供兩路自定義相位差的信號供中繼天線跟蹤測試，該裝置具備自檢能力，且和差信號采用反饋環路，使得輸出信號更加精確穩定，保證了衛星測試的安全性和有效性，能夠提高地面測試能力，顯著提升中繼跟蹤子系統的測試效果。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統，其包括：

角誤差控制器，用于安裝角誤差控制軟件，通過網絡控制信號源、信號發生器衰減箱、矢量網絡分析儀設備參數設置，同時記錄各個設備的參數值，并進行計算，來實現幅度和相位的和差信號；向軟件輸入和差信號的頻點、幅度、相位差參數，系統自動輸出高精度中繼信標信號；

信號源，用于產生中繼信標信號源，一路固定頻點的單載波信號與信號發生器衰減箱內部的功分器輸入端連接，與角誤差控制器網絡連接，并受角誤差控制器控制輸出相應頻率和幅度的信號；

信號發生器衰減箱，用于處理信號源輸出的初始信號，對其進行相位偏移、幅度調節，內部包含功分器、移相器、第一程控衰減器、第二程控衰減器、耦合器；移相器通過gpib網關受角誤差控制器控制、第一程控衰減器和第二程控衰減器直接通過網絡受角誤差控制器控制；移相器對輸入信號進行相位偏移，相位偏移量通過軟件控制，程控衰減器對輸入信號進行幅度衰減，衰減量通過軟件控制；

矢量網絡分析儀，用于接收和差信號的耦合信號，監視和差信號的相位差和幅度差，將參數反饋給角誤差控制器；由于信號發生器衰減箱的第二程控衰減器的相位值提前自檢預知，故矢量網絡分析儀接收到的耦合信號相位值和幅度值與實際輸出到衛星中繼用戶終端和差信號的相位值和幅度值為線性關系；通過控制軟件去控制信號發生器衰減箱的移相器和衰減器的輸出值，來實現和差信號。

如圖2所示，本發明高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統的測試方法包括以下步驟：

步驟一，中繼和差信號測試電纜的校準，為了確保和差輸出信號精確無誤，測試連接衛星中繼分系統單機的兩個射頻電纜的幅度差和相位差，并將該參數輸入到角誤差控制軟件中，提高和差信號的輸出精度，該步驟在電纜鋪設狀態不變的情況下校準一次；

步驟二，信號發生器衰減箱內程控衰減器校準，為了保證輸出信號相位的高精度，對兩個通道的第一程控衰減器和第二程控衰減器分別進行校準，軟件自動記錄每1db變化的情況下，程控衰減器對應的相位變化，該步驟在設備狀態不便的情況下校準一次；

步驟三，鏈路初始狀態相位和幅度測量，在角誤差發生器使用之前進行初始狀態相位和幅度測量，軟件自動記錄初始狀態相位和幅度值；

步驟四，將測試電纜連接至衛星中繼用戶終端，使用控制軟件設置第一通道、第二通道的輸出幅度值，第一通道、第二通道的相位差設置值為輸出到衛星中繼用戶終端處的和差信號的幅度值和相位差值。

本發明的積極進步效果在于：本發明能夠提供兩路自定義相位差的信號供中繼天線跟蹤測試，該系統具備自檢能力，且和差信號采用反饋環路，使得輸出信號更加精確穩定，保證了衛星測試的安全性和有效性，解決了以往地面測試信號單一且不穩定的問題；實現了為衛星中繼用戶終端跟蹤測試提供高精度的信標和差信號；所公開的措施方法對各種型號衛星中繼跟蹤地面測試具有一定的通用性，可應用于所有具有中繼跟蹤功能的衛星地面測試，能夠提高地面測試能力，顯著提升中繼跟蹤子系統的測試效果。

附圖說明

圖1為本發明的系統框架圖。

圖2為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。

如圖1所示，本發明高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統包括：

角誤差控制器，用于安裝角誤差控制軟件，通過網絡控制信號源、信號發生器衰減箱、矢量網絡分析儀設備參數設置，同時記錄各個設備的參數值，并進行計算，來實現幅度和相位的和差信號；向軟件輸入和差信號的頻點、幅度、相位差參數，系統自動輸出高精度中繼信標信號；

信號源，用于產生中繼信標信號源，一路固定頻點的單載波信號與信號發生器衰減箱內部的功分器輸入端連接，與角誤差控制器網絡連接，并受角誤差控制器控制輸出相應頻率和幅度的信號；

信號發生器衰減箱，用于處理信號源輸出的初始信號，對其進行相位偏移、幅度調節，內部包含功分器、移相器(1路)、第一程控衰減器(2路)、第二程控衰減器(2路)、耦合器(2路)；移相器通過gpib(通用接口總線)網關受角誤差控制器控制、第一程控衰減器和第二程控衰減器直接通過網絡受角誤差控制器控制；移相器對輸入信號進行相位偏移，相位偏移量通過軟件控制，程控衰減器對輸入信號進行幅度衰減，衰減量通過軟件控制；

矢量網絡分析儀，用于接收和差信號的耦合信號，監視和差信號的相位差和幅度差，將參數反饋給角誤差控制器；由于信號發生器衰減箱的第二程控衰減器的相位值提前自檢預知，故矢量網絡分析儀接收到的耦合信號相位值和幅度值與實際輸出到衛星中繼用戶終端和差信號的相位值和幅度值為線性關系；通過控制軟件去控制信號發生器衰減箱的移相器和衰減器的輸出值，來實現和差信號。

如圖2所示，本發明高精度衛星中繼天線跟蹤功能測試系統的測試方法包括以下步驟：

步驟一，中繼和差信號測試電纜的校準，為了確保和差輸出信號精確無誤，測試連接衛星中繼分系統單機的兩個射頻電纜的幅度差和相位差，并將該參數輸入到角誤差控制軟件中，提高和差信號的輸出精度，該步驟在電纜鋪設狀態不變的情況下校準一次；

步驟二，信號發生器衰減箱內程控衰減器校準，為了保證輸出信號相位的高精度，對兩個通道的第一程控衰減器和第二程控衰減器分別進行校準，軟件自動記錄每1db(分貝)變化的情況下，程控衰減器對應的相位變化，該步驟在設備狀態不便的情況下校準一次；

步驟三，鏈路初始狀態相位和幅度測量，在角誤差發生器使用之前進行初始狀態相位和幅度測量，軟件自動記錄初始狀態相位和幅度值；

步驟四，將測試電纜連接至衛星中繼用戶終端，使用控制軟件設置第一通道、第二通道的輸出幅度值，第一通道、第二通道的相位差設置值為輸出到衛星中繼用戶終端處的和差信號的幅度值和相位差值。

在測試過程中，利用信號源、信號發生器衰減箱模擬產生中繼信標和、差信號，利用矢量網絡分析儀計算出兩路信號相位的實際相位差值并反饋給控制軟件，控制軟件控制儀器裝置系統自檢、移相器、可調衰減器、矢量網絡分析儀，最終達到裝置輸出穩定可靠的兩路具有一定相位差的信號。

以上所述的具體實施例，對本發明的解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。