CN102006126A - 测控系统的距离零值标校装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测控系统的距离零值标校装置，包括校零天线(1)、收发双工器(2)、本地振荡器(3)和频率变换器(4)；其中校零天线(1)设有的一个双向端口与收发双工器(2)的双向端口连接；收发双工器(2)射频输出端口连接频率变换器(4)的射频输入端口，收发双工器(2)的射频输入端口连接频率变换器(4)的射频输出端口；频率变换器(4)的本振输入端口连接本地振荡器(3)的本振输出端口。本发明具有设备简单、标校精度高、操控容易的特点；可以替代测控系统中传统的对塔距离零值标校设备；尤其适用于在没有条件建设标校塔的场合。本发明可以应用于具有测距功能的地面应用系统。

Description

测控系统的距离零值标校装置 
技术领域
本发明涉及航天测控领域的系统距离零值标校设备，特别适合于地面应用系统中的距离测量设备。 
背景技术
在航天测控系统地面应用系统中，为了获得准确的距离零值，一般都建设有标校塔，通过塔上的转发装置于地面收发系统闭环 
但是标校塔的建设增加了工程成本，由于满足标校条件的远场距离会在百公里以上，使得标校塔的高度过高而并且塔上设备工作在室外环境，设备可靠性会下降。在深空大天线系统中，无法实现，这样也要求系统设计必须探索新的距离零值标校手段。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种距离标校精度在米级、设备简单可靠、操控灵活的距离零值标校装置。可以满足各种口径的具有距离测量功能的地面系统的需要。 
本发明的目的是这样实现的： 
一种测控系统的距离零值标校装置，包括校零天线、收发双工器、本地振荡器和频率变换器；其中校零天线设有的一个双向端口与收发双工器的双向端口连接；收发双工器射频输出端口连接频率变换器的射频输入端口，收发双工器的射频输入端口连接频率变换器的射频输出端口；频率变换器的本振输入端口连接本地振荡器的本振输出端口； 
校零天线接收地面系统主天线输出的上行射频信号后，将感应到的射频信号传输到收发双工器，然后传输到频率变换器，频率变换器接收本地振荡器输出的本振信号后，将输入的射频信号和本振信号在频率变换器的混频器中实现 频率变换；变频后的射频信号输入到收发双工器，再输入到校零天线，校零天线向空间输出射频信号，被地面系统主天线接收。 
所述的校零天线为具有一定方向性的(增益≥10dB)线极化喇叭天线。 
所述的频率变换器由射频输入适配器、本振输入适配器、射频输出适配器和混频器组成；射频输入适配器的输入端口与收发双工器的射频输出端口连接，射频输入适配器的输出端口与混频器的中频输入端口连接；本振输入适配器的输入端口与本地振荡器的输出端口连接，本振输入适配器的输出端口与混频器的本振输入端口连接；射频输出适配器的输入端口与混频器的输出端口连接，射频输出适配器的输出端口与收发双工器的射频输入端口连接。 
所述的本地振荡器由参考源、频率综合器和本振输出适配器组成；参考源输出端口连接至频率综合器的参考输入端口；频率综合器输出端口连接至本振适配器的输入端口，本振适配器的输出连接至频率变换器中的本振输入适配器的射频输入端口。 
本发明与背景技术相比具有如下优点： 
1.本发明的距离标校装置的校零天线采用具有一定方向性的线极化喇叭，具有距离标校精度高，受外界环境影响小的特点。 
2.本发明的频率变换装置采用宽带变频设计，具有绝对时延小，距离零值稳定的优点。 
3.本发明的本地振荡器采用PLL设计，具有频率可以小步进控制，可以适应宽带的射频信号的转发，能够宽频段的距离标校需求。 
附图说明
图1是本发明的原理方框图。 
图2是本发明频率变换器4的实施例的电原理图。 
图3是本发明本地振荡器3实施例的电原理图。 
具体实施方式
参照图1至图3，本发明包括校零天线1、收发双工器2、本地振荡器3、 频率变换器4。 
本发明校零天线1的作用是感应空间电磁场的射频能量，并且可以向空间辐射电磁能量；它是由一个定向线极化喇叭构成的，具有一个双向同轴接口，与收发双工器2的双向同轴端口连接。本发明收发双工器2的作用是既可以接收校零天线感应的上行射频能量，也可以将频率转换后的射频信号传递给校零天线。收发双工器2的双向端口与校零天线1的双向同轴端口连接；收发双工器2的射频输出端口与频率变换器的射频输入适配器5-1连接；收发双工器2的射频输入端口与频率变换器4的射频输出适配器5-3连接。 
本发明频率变换器4的作用是完成对输入射频信号的频率转换；它由射频输入适配器5-1，本振输入适配器5-2和射频输出适配器5-3以及混频器6组成。射频输入适配器5-1的输入端口与收发双工器2的射频输出端口连接，射频输入适配器5-1的输出端口与混频器(7)的中频输入端口连接；本振输入适配器5-2的输入端口与本地振荡器3的输出适配器7的输出端口连接，本振输入适配器5-2的输出端口与混频器6的本振输入端口连接；射频输出适配器5-3的输入端口与混频器6的输出端口连接，射频输出适配器5-3的输出端口与收发双工器2的射频输入端口连接。 
本发明本地振荡器3的作用是以内置的参考频率为基准，产生频率转发比所需要的本振信号。本地振荡器3由参考源8和频率综合器9和本振输出适配器7组成；参考源8输出端口连接至频率综合器9的参考输入端口；频率综合器9输出端口连接至本振适配器7的输入端口，本振适配器7的输出端口连接至频率变换器4中的本振输入适配器5-2的射频输入端口。 
本发明简要工作原理如下： 
地面系统主天线输出的上行射频信号通过空间场被校零天线接收，校零天线将感应到的射频信号传输到收发双工器，然后传输到频率变换器，频率变换器接收本地振荡器输出的本振信号，输入射频信号和本振信号在频率变换器的混频器中实现频率变换；变频后的射频信号输入到收发双工器，再输入到校零 天线，最终向空间辐射，被地面天线接收，完成上下行链路的闭环，通过测量上行、下行信号的传输时延，并且扣除天线系统的几何传输路径时延，就可以获得地面系统的准确的距离零值。 
本发明安装结构如下：把图1中的校零天线安装在主天线口面上的合适位置，将收发双工器和频率变换器安装在一个长×宽×高为50×50×20毫米的小屏蔽盒内，安装在天线中心体内，将本地振荡器安装在一个标准的2U机箱内，放置在系统机柜上，组成本发明。 

Claims (4)

1.一种测控系统的距离零值标校装置，其特征在于：包括校零天线(1)、收发双工器(2)、本地振荡器(3)和频率变换器(4)；其中校零天线(1)设有的一个双向端口与收发双工器(2)的双向端口连接；收发双工器(2)射频输出端口连接频率变换器(4)的射频输入端口，收发双工器(2)的射频输入端口连接频率变换器(4)的射频输出端口；频率变换器(4)的本振输入端口连接本地振荡器(3)的本振输出端口；
校零天线接收地面系统主天线输出的上行射频信号后，将感应到的射频信号传输到收发双工器，然后传输到频率变换器，频率变换器接收本地振荡器输出的本振信号后，将输入的射频信号和本振信号在频率变换器的混频器中实现频率变换；变频后的射频信号输入到收发双工器，再输入到校零天线，校零天线向空间输出射频信号，被地面系统主天线接收。
2.根据权利要求1所述的测控系统的距离零值标校装置，其特征在于：所述的校零天线(1)为具有一定方向性的(增益≥10dB)线极化喇叭天线。
3.根据权利要求1所述的测控系统的距离零值标校装置，其特征在于：所述的频率变换器(4)由射频输入适配器(5-1)、本振输入适配器(5-2)、射频输出适配器(5-3)和混频器(6)组成；射频输入适配器(5-1)的输入端口与收发双工器(2)的射频输出端口连接，射频输入适配器(5-1)的输出端口与混频器(6)的中频输入端口连接；本振输入适配器(5-2)的输入端口与本地振荡器(3)的输出端口连接，本振输入适配器(5-2)的输出端口与混频器(6)的本振输入端口连接；射频输出适配器(5-3)的输入端口与混频器(6)的输出端口连接，射频输出适配器(5-3)的输出端口与收发双工器(2)的射频输入端口连接。
4.根据权利要求3所述的测控系统的距离零值标校装置，其特征在于：所述的本地振荡器(3)由参考源(8)、频率综合器(9)和本振输出适配器(7)组成；参考源(8)输出端口连接至频率综合器(9)的参考输入端口；频率综合器(9)输出端口连接至本振适配器(7)的输入端口，本振适配器(7)的输出连接至频率变换器(4)中的本振输入适配器(5-2)的射频输入端口。
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