CN103698778B - 幅相差信号发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种幅相差信号发生器，其包括相互连接的微波信号源和幅相差控制器，微波信号源产生单频点射频信号，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪、控制计算机组成，高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪都与控制计算机连接，高精度移相器、第二开关都与功分器连接。本发明解决了在角跟踪系统测试中通常采用信号源加移相器简单组合而成方法造成的测试幅度差、相位差的精度低、稳定性差问题，实现了对跟踪系统性能指标高精度定量检测的功能。

Description

幅相差信号发生器
技术领域
本发明涉及一种幅相差信号发生器，特别涉及一种幅度相位差可监控的Ka频段信号发生器，该信号发生器输出的信号幅度差、相位差具有高精度、高稳定度的特点。
背景技术
随着跟踪与数据中继卫星系统的发展，中继用户终端系统得到广泛的应用。跟踪子系统作为中继用户终端分系统的主要组成部分，用于实现中继用户终端与中继卫星之间数据传输链路的建立。
跟踪子系统将天线馈源输出的和、差信号进行变频处理、解调输出，根据两路信号的幅度差、相位差输出天线在轨指向偏离目标的方位差信号、俯仰差信号，此方位差信号、俯仰差信号用于伺服控制系统控制天线转动指向，实现中继用户终端系统天线指向中继卫星的功能。
为保证跟踪的性能，在卫星研制过程中两路信号通路的幅度、相位特性需保持一致。由于Ka频段信号频率较高、实际使用信号幅度小，在现有的技术条件下实现两路信号幅度、相位可控的输出对工程实现提出了信号高精度的要求；由于中继用户终端长时间工作的特点，提出了信号发生器输出两路信号的特征要保持长时间的高稳定性要求；同时为确保试验测试的有效性提出了输出信号具有实时监控性能的要求。
在目前的试验方法中，通常采用信号源和移相器简单组合而成，输出信号幅度差、相位差的精度及稳定性较低。为实现对地面试验对跟踪系统性能指标定量的检测，需要解决高精度、高稳定度、可监控的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种幅相差信号发生器，其解决了在角跟踪系统测试中通常采用信号源加移相器简单组合而成方法造成的测试幅度差、相位差的精度低、稳定性差问题，实现了对跟踪系统性能指标高精度定量检测的功能。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种幅相差信号发生器，其特征在于，其包括相互连接的微波信号源和幅相差控制器，微波信号源产生单频点射频信号，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪、控制计算机组成，高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪都与控制计算机连接，高精度移相器、第二开关都与功分器连接。
优选地，所述单频点射频信形成两路信号输出，该两路信号的幅度差、相位差实时可监控。
优选地，所述功分器输出的一路信号相位进行处理，按信号发生器的要求进行移相，使功分器输出的两路信号产生可控制的相位差，以满足信号发生器相位可控的要求。
优选地，所述单频点射频信号进行控制，以实现在不同端口的输出。
优选地，所述单频点射频信号的强度进行相应衰减，以满足信号发生器高精度的要求。
优选地，所述控制计算机包含幅相信号发生器校准数据库，幅相信号发生器校准数据库用于调用。
优选地，所述幅相信号发生器校准数据库包含在参考设置下的每个通道的参考相位以及参考损耗；在任意衰减设置下，每个通道的相对参考相位的相位差以及相对参考损耗的幅度差。
优选地，所述第一开关、第二开关都具有切换功能，控制高精度移相器的移动信号相位移动，并控制第一衰减器的衰减量和第二衰减器的衰减量。
优选地，所述矢量网络分析仪试射频通道的幅度相位特性，同时对两路信号的幅度差、相位差进行监视，并将监视数据发送给控制计算机。
本发明的积极进步效果在于：本发明解决了在角跟踪系统测试中通常采用信号源加移相器简单组合而成方法造成的测试幅度差、相位差的精度低、稳定性差问题，实现了对跟踪系统性能指标高精度定量检测的功能。本发明输出两路信号之间的幅度差、相位差实时可监控，同时具有高精度、高稳定度的特点。该发生器可用于类似中继卫星系统中单脉冲角自动跟踪系统性能检测。
附图说明
图1为本发明幅相差信号发生器的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明幅相差信号发生器包括相互连接的微波信号源和幅相差控制器，微波信号源产生单频点射频信号，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪、控制计算机组成，高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪都与控制计算机连接，高精度移相器、第二开关都与功分器连接。微波信号源的型号为E8257D。第一开关、第二开关都采用安捷伦公司的产品。第一衰减器的型号、第二衰减器的型号都为84906L。功分器的型号为11636B。矢量网络分析仪采用安捷伦公司的产品。控制计算机的型号为L4491A。
所述单频点射频信形成两路信号输出，该两路信号的幅度差、相位差实时可监控。
所述功分器输出的一路信号相位进行处理，按信号发生器的要求进行移相，使功分器输出的两路信号产生可控制的相位差，以满足信号发生器相位可控的要求。
所述单频点射频信号进行控制，以实现在不同端口的输出。所述单频点射频信号的强度进行相应衰减，以满足信号发生器高精度的要求。
所述控制计算机包含幅相信号发生器校准数据库，幅相信号发生器校准数据库用于调用。所述幅相信号发生器校准数据库包含在参考设置下的每个通道的参考相位以及参考损耗；在任意衰减设置下，每个通道的相对参考相位的相位差以及相对参考损耗的幅度差。
所述第一开关、第二开关都具有切换功能，控制高精度移相器的移动信号相位移动，并控制第一衰减器的衰减量和第二衰减器的衰减量。所述矢量网络分析仪试射频通道的幅度相位特性，同时对两路信号的幅度差、相位差进行监视，并将监视数据发送给控制计算机。
高精度移相器的相位调整范围为0-360度。其中功分器的目的是为了实时进行监测通道之间的相位差。
信号源输出功率为-70dBm，各个通道只要衰减量达到50dB就可以输出-130dBm左右的信号。对信号源输出功率为-70dBm经过功分器后进行幅度、相位测试，其结果作为校准数据库的参考基准数据。同时对50dB衰减的通道进行幅度、相位测试，其结果作为校准数据库的参考基准数据。通过分段测试、标校方法解决了现有矢量网络分析仪无法在弱信号（-100dBm以下）进行幅度、相位测试的问题。
控制计算机根据矢量网络分析仪实时测量的数据及校准数据库，控制高精度移相器移动信号相位移动，控制率减器1、2衰减量，使输出信号的幅度、相位处于闭环控制系统之中，确保输出信号的性能。
通过以上设计，信号输出功率可控制在-130dBm～-100dBm，同时功率调整精度1dB可控，功率稳定度达0.5dB/2小时；输出两路微波信号相位相参,相位差控制范围:0～360°可调，同时相位调整精度可达3°，保持确定相位关系稳定时间可达2°/2小时以上。
下面举个具体的例子进行说明：比如需要输出功率达到-130dBm，并且实现相位可调。但是在这种低功率输出下，仪表无法完成相位校准。因此相位的校准必须在大功率情况下完成,一般大于-100dBm情况下可以获得比较理想的结果。在不改变信号源输出功率情况下，每个通道的相位变化主要由以下几个器件决定。矢量网络分析仪可以测量绝对幅度，但是无法测量绝对相位，只能测量相对相位。因此校准过程也是一个绝对幅度校准以及相对相位的校准过程。参考设置指的是每个通道步进衰减器衰减量都为零，移相器移相设定值为180度。参考相位在参考设置下每个通道的插入相位称之为参考相位。参考损耗在参考设置下每个通道的插入损耗称之为参考损耗。参考相位差是两个通道间的参考相位差称之为参考相位差。当获得每个通道的不同衰减量下及不同移相条件下，相对于参考相位的相位差和幅度差，再结合之前获得的参考相位差，这样就可以获得两个通道在不同衰减量下，以及不同移相下的相位差。首先需要获得的是每个通道的不同衰减下，不同移相下的幅度差以及相位差。根据测试结果做成不同频率下、不同衰减量下、不同器件的幅度差以及相位差(相对于0dB)的表格，同时在这个测试过程中可以获得参考相位以及参考损耗。对于高精度移相器来说，考虑到移相精度可以重新对移相器进行定标。通过上述测量可以获得如下信息：在参考设置下的每个通道的参考相位以及参考损耗。在任意衰减设置下以及移相下，每个通道的相对参考相位的相位差以及相对参考损耗的幅度差。以上校准数据保存在系统的数据库中，将实际测试的时候进行软件调用。为了提高功率输出精度，对信号源进行功率校准。在这个校准过程中，用来获得不同频率下信号源真正的输出功率。为了更加精确的获得输出信号相位差以及幅度差，可以采用实时监测校准的功能。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (8)

1.一种幅相差信号发生器，其特征在于，其包括相互连接的微波信号源和幅相差控制器，微波信号源产生单频点射频信号，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪、控制计算机组成，高精度移相器、第一开关、第二开关、第一衰减器、第二衰减器、矢量网络分析仪都与控制计算机连接，高精度移相器、第二开关都与功分器连接；
所述功分器的一个输出端与高精度移相器相连，功分器的另一端与第二开关相连，高精度移相器的输出端与第一开关相连，第一开关的一个输出端与第一衰减器相连，第一开关的另一端与矢量网络分析仪相连，第二开关的一个输出端与第二衰减器相连，第二开关的另一端与矢量网络分析仪相连。
2.如权利要求1所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述单频点射频信号形成两路信号输出，该两路信号的幅度差、相位差实时可监控。
3.如权利要求1所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述功分器输出的一路信号由高精度移相器进行相位处理，按信号发生器的要求进行移相，使功分器输出的两路信号产生可控制的相位差，以满足信号发生器相位可控的要求。
4.如权利要求1所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述单频点射频信号的强度进行相应衰减，以满足信号发生器高精度的要求。
5.如权利要求1所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述控制计算机包含幅相信号发生器校准数据库，幅相信号发生器校准数据库用于调用。
6.如权利要求5所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述幅相信号发生器校准数据库包含在参考设置下的每个通道的参考相位以及参考损耗；在任意衰减设置下，校准每个通道的相对参考相位的相位差以及相对参考损耗的幅度差。
7.如权利要求1所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述第一开关、第二开关都具有切换功能，控制高精度移相器的移动信号相位移动，并控制第一衰减器的衰减量和第二衰减器的衰减量。
8.如权利要求1所述的幅相差信号发生器，其特征在于，所述矢量网络分析仪测量射频通道的幅度相位特性，同时对两路信号的幅度差、相位差进行监视，并将监视数据发送给控制计算机。
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