CN104158603A - 发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统，主要包括1台多通道扩频复用信号源、1台功率放大器、1台S波段下变频器、1台S波段信号预处理器、5台信号分析器处理器、1台信号评估计算机、便携调试终端、远程控制终端、1台评估监视终端、1台多路信号监视控制计算机、发射天线和接收天线。本发明优点在于通过信号预处理、下变频、数字信号处理可直观显示多路信号的频谱，操作人员可依据此系统对信号质量进行评估，通过天线接收指向调整以及对预处理设备的调控使得多路信号均衡，达到各地面设备可解调的要求，从而确保系统在最短时间内从调试状态达到工作状态。

Description

发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统

技术领域

本发明涉及发射场地面测发控系统技术领域，尤其涉及一种发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统。

背景技术

目前，在发射场远距离测发中，现有微波光纤转发系统是根据频分转发体制进行研制的，即传输多路信号使用频分复用的方式、不同的信号占用不同的频点。卫星的多路测控和数传信号均使用不同的频点，各信号通带间具有一定隔离，转发系统可利用天线、滤波等综合手段以满足不同频同时转发的一箭单星、一箭双星的测试要求。

由于通信体制的改变，要求多颗卫星在同一个平面上完成同频、同时转发。此种模式下，各星的测控信号选用了同一个频率，以往依靠多天线及滤波等手段将无法区分各路信号，各卫星之间接口不统一，造成了同时满足多路信号通信质量造成了较大的技术困难。主要体现在以下几个方面：一是现场环境更复杂，现有技术手段无法满足要求。采用扩频体制转发后，塔架电磁环境的影响更加复杂。不同卫星遥测信号的工作频率相同，而且多个航天器之间的天线布设在垂直距离不超过4米的同一平面内。以往通过频率及空间隔离的方法进行信号区分是无法解决此问题的。二是不同卫星发射的信号的幅频特性不易保证。不同卫星信号的信号幅度差异不能过大，否则同频干扰过强后将造成地面设备无法正常解调。三是扩频体制转发时，现有仪器无法监测信号，不利于现场实时调试。卫星遥测信号采用扩频体制传输时，多路信号工作频带一致，在调试过程中使用的频谱分析仪等通用设备无法判别各星的频谱特性。另外，接口匹配性不易保证，多星之间的接口要求不同，现有转发系统无法保证同时满足多星需求。

发明内容

本发明的目的就在于为多星同时同频在发射场测发提供一个质量判决分系统，以克服现有技术不足，解决当前发射场多星同时同频远距离测试转发的现实需求，提高一箭多星同时同频在发射场测试的效率和精确度，实现满足多卫星在发射场的同时、同频测试转发的精确实时调控以及多星并行测试中对信号质量进行判决评估。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统，包括1台多通道扩频复用信号源、1台功率放大器、1台S波段下变频器、1台S波段信号预处理器、5台信号分析器处理器、1台信号评估计算机、便携调试终端、远程控制终端、1台评估监视终端、1台多路信号监视控制计算机、发射天线和接收天线；

其中，1台多通道扩频复用信号源与1台功率放大器通过SMA射频接口相连，功率放大器与发射天线通过N-K射频接口相连，接收天线与S波段信号预处理器通过N-K射频接口相连，S波段信号预处理器与S波段下变频器通过SMA射频接口相连，S波段下变频器通过SMA射频接口连接5台信号分析器处理器，5台信号分析器处理器安装在信号评估计算机内的CPCI卡槽上，多路信号监视控制计算机与多通道扩频复用信号源通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与S频段信号预处理器通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与信号评估计算机通过LAN RJ45网口相连，便携调试终端包括便携式调试终端1和便携式调试终端2，多路信号监视控制计算机与便携式调试终端1通过RS-232转RS-485连接，多路信号监视控制计算机与便携式调试终端2通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与远程控制终端通过网口RJ45相连接，多路信号监视控制计算机与网络交换机通过网口RJ45连接；远程控制终端安装并运行在便携式调试终端1和便携式调试终端2上，远程控制终端安装并运行在远程控制计算机上。

具体地，所述质量判决分系统还包括前端S频段上下行转发设备和微波光纤中继转发系统，S波段信号预处理器与前端S频段上下行转发设备的信号端口连接，前端S频段上下行转发设备的信号输出端与微波光纤中继转发系统的信号输入端连接。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统，将多路混合扩频信号的调控和多路同频扩频信号的解调解算的技术应用到多星同时同频扩频通信转发测试环节，显著丰富了发射场远距离测试转发卫星测控及数传信号的形式，提高了多星型号并行测试的有效性；攻克解决了现有仪器无法监测多星同频信号质量，不利于现场调试天线和设备的情况下，可以实现同时解扩解调五路同频扩频信号，实时监测多路同频信号频谱，以适应多卫星同时测试对实时性、高精度转发控制的难题；减少发射场测试流程有效提高阵地测试反应速度，增强多星同频并行测试的可靠性、有效性和安全性。

附图说明

图1为本发明发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统的结构框图；

图2为本发明发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统的运行原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统，包括1台多通道扩频复用信号源、1台功率放大器、1台S波段下变频器、前端S频段上下行转发设备、微波光纤中继转发系统、1台S波段信号预处理器、5台信号分析器处理器、1台信号评估计算机、便携调试终端、远程控制终端、1台评估监视终端、1台多路信号监视控制计算机、发射天线和接收天线；

其中，1台多通道扩频复用信号源与1台功率放大器通过SMA射频接口相连，功率放大器与发射天线通过N-K射频接口相连，接收天线与S波段信号预处理器通过N-K射频接口相连，S波段信号预处理器与S波段下变频器通过SMA射频接口相连，S波段下变频器通过SMA射频接口连接5台信号分析器处理器，5台信号分析器处理器安装在信号评估计算机内的CPCI卡槽上，多路信号监视控制计算机与多通道扩频复用信号源通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与S频段信号预处理器通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与信号评估计算机通过LAN RJ45网口相连，便携调试终端包括便携式调试终端1和便携式调试终端2，多路信号监视控制计算机与便携式调试终端1通过RS-232转RS-485连接，多路信号监视控制计算机与便携式调试终端2通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与远程控制终端通过网口RJ45相连接，多路信号监视控制计算机与网络交换机通过网口RJ45连接；远程控制终端安装并运行在便携式调试终端1和便携式调试终端2上，远程控制终端安装并运行在远程控制计算机上。S波段信号预处理器与前端S频段上下行转发设备的信号端口连接，前端S频段上下行转发设备的信号输出端与微波光纤中继转发系统的信号输入端连接。

如图2所示，当系统转发扩频体制信号时，信号将经过前端信号处理器进行信号调控，输出信号一路分给前端S频段转发设备，另一路分给质量判决分系统，质量判决分系统对信号进行评估，信号经过下变频、解扩、对多路信号进行带内功率统计及矢量分析，当多路信号均可解调时将信号传输至S转发设备，进行转发。质量判决分系统评估计算机基于CPCI总线体系构建，所有插接在CPCI机箱中的功能模块均支持热插拔功能。本系统具有系统结构紧凑、多通道并行处理能力强大，可扩充，可互为冗余等特性。

分系统对外输入信号或本地信号源信号进行下变频处理，输出信号到信号分析处理模块，多个模块以串接/并接方式对同一信号进行处理。5个模块可动态进行功能配置，既能以并行方式进行同样的分析处理功能，也能分别执行搜索、遍历、跟踪、频谱分析等功能。

分系统最后输出为复用信号中各个单一信号可供用作接收处理的SNR及解扩后的频谱数据。该输出可作为调校信号接收转发系统的较为直观的依据。输出数据除在本地监视控制计算机显示外，还可通过有线网络传至指定的工作区域，有现场远程监视控制终端接收显示。

本发明所述的质量判决分系统在转发多路同频扩频体制信号时，信号预处理器在接收多路同频扩频信号后根据设定的规则将信号均衡后分成相同两路输出，一路输出到系统转发设备，另一路输出质量判决分系统的变频器中，变频后的信号再送入信号分析处理器中进行解调。信号评估计算机配有5个信号分析处理器，5个信号分析处理器可动态进行功能配置，具备以并行方式进行同样的分析处理功能，以及分别执行搜索、跟踪、频谱分析等功能。解调后的信号同时输出到评估监视终端和便携调试控制器上。工作人员可根据便携调试控制器显示信号质量的情况，实时调节天线的位置，直至满足后端卫星地面测控设备对信号的解调要求再固化系统状态。若没有质量判决分系统，转发测试系统将处于“盲调”，工作人员无法观测到信号的质量，转发天线收到的信号直接传输给卫星地面测控设备，再由卫星测控人员将信号的质量反馈给塔架上的工作人员。这样的工作流程，不但极其不方便，调试时间无法保证(任务不允许)，也更无法保证卫星地面测控设备接收到的信号质量。

本发明通过对多路同频扩频信号进行均衡调控、下变频以及输出每路扩频信号的频谱、定时同步及评估所得误码率，并通过网络输出到本地及远程监控终端上。该输出可作为转发系统调整信号质量较为直观的依据。质量判决分系统的实现缩短了在一箭多星扩频转发时天线的调整时间，保证了转发天线接收信号的质量，使天线可以最短时间内架设在有利方位，系统的抗同频干扰调到最佳状态。

扩频信号源用于转发系统校验阶段可模拟多卫星实际扩频复用的复合射频信号输出，来实现多卫星转至塔架之前与各地面系统的对接验证测试。设备包含扩频信号发生器、多通道可变增益中频信号合成器、上变频模块及功率控制等功能模块。多通道扩频复用信号源可输出五路独立的同频扩频信号源，一路复合输出信号源，一路数字中频复合输出信号源。该信号源以RS-232为控制接口，配有VFD显示面板，可显示当前输出的频点、符号率、通道复用、输出衰减、扩频初相位；信号源控制软件具有电源指示、射频时钟锁定指示和多路复用指示等LED指示灯显示。接口包括1个RS232串口、6个BNC RF输出接口、1个BNC数据中频输出接口、12伏特电源插座及开关。

S波段5通道功率放大器主要实现S波段多通道扩频信号源输出信号的功率放大输出，用于仿真实际卫星载荷输出空间传输的特性。S波段5通道功率放大器首先与多通道扩频复用信号源相连，接收并将扩频信号源的输出信号进行放大，经功率放大器放大的五路扩频信号再分别输入的五个相对应模拟发射天线，最终通过模拟发射天线将模拟扩频信号辐射到空间。

S频段信号预处理器对从天线接收下来的各路信号进行一定的增益和衰减控制，并根据评估计算机的回馈信号，对输入的多路信号进行切换。切换后的混合信号经过分配电路输出，一路输出到前端S频段转发设备，另一路输出到质量判决分系统的下变频器输入端，当多路信号特性满足转发要求时，将状态锁定。该设备配有液晶显示器和操作键盘。通过操作按键，可以控制各射频通路的衰减量或射频通路的开与关。LCD显示操作结果。S波段信号预处理器还可通过计算机串行接口控制，通过射频信号控制系统管理软件进行操作控制。

70MHz中频信号S波段下变频器，主要完成S波段信号到70MHz中频的下变频处理。它是质量判决分系统射频通道的下变频部分。下变频器接收来自前端S频段预处理器的5路本地输出信号，并将其下变频到70MHz中频信号上，再输出给对应的5个信号处理器进行信号处理和评估。

信号分析处理器是质量判决分系统的重要组成部分，它实现多通道扩频复用信号分析功能，作为转发信号的质量评估参考及依据。信号分析处理器基于CPCI总线体系构建，所有插接在CPCI机箱中的功能模块均支持热插拔功能。多个信号分析处理器模块以并接或串接方式对同一信号进行处理。5个信号分析处理器可动态进行功能配置，既能以并行方式进行同样的分析处理功能，也能分别执行搜索、遍历、跟踪、频谱分析等功能。信号分析处理由多个功能模块构成，主要包括模拟解调功能模块、DSP功能模块、多通道可编程相关器模块、带内信号检测模块、零中频解调及载波跟踪模块、鉴频及载波捕获模块、时钟数据恢复模块、系统控制模块等十余个模块，系统其他外围辅助功能模块：PCI接口模块、板载缓存控制、IO控制、板载MCU接口、中频本振及符号参考钟频率合成器控制、增益电压生成模块及IF功率监测模块等。

主控服务器质量判决分系统的各硬件的核心控制部分，它控制信号评估计算机、扩频信号源、信号预处理器，通过安装和运行主控软件显示信号处理器解调后的频谱图，响应便携式远端的命令请求，及远端控制的请求响应。主控服务器采用研祥EIC-2403工控机作为计算机平台。

便携式调试终端，可以在发射塔架上同时对整套系统状态进行监控及调试。它可以简单地控制信号评估计算机、信号源、信号预处理器，能实时显示质量分析处理后输出的信号质量指标。根据信号质量指标在塔架上调整天线，直至满足后端地面测控设备对信号的要求再固定接收天线。便携终端为军用定制笔记本电脑，安装终端便携调试软件。

远程监视控制终端主要在后端完成对整套系统工作状态的监控，使后端操作员可以在10公里以外的技术区电测间远程实时了解到前端、后端各设备工作状态及进行相应的操作，远程监视控制终端由一台笔记本电脑及相应的前端、后端远程监控软件组成。

(1)质量判决分系统通过使用多通道扩频复用信号源及功率放大器的输出扩频信号作为XX系列五个卫星的模拟信号进行空间传输；

(2)信号分析处理端通过4路转发接收天线接收扩频信号，将4路接收信号送交S波段信号预处理器进行预处理(衰减、放大及合成)；

(3)下变频器将S波段合成信号下变频到70MHz中频，并分5路输出到评估计算机的5个信号分析处理器；

(4)信号分析处理器对下变到中频的扩频信号进行解扩，解调及分析处理；

(5)监视控制计算机(主控服务器)完成系统功能控制，参数调整，频谱显示，软件工作模块调度，以及对便携调试控制器、扩频信号源、S频段预处理器、评估计算机、远程监控终端的交互功能。

上面的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统，其特征在于：包括1台多通道扩频复用信号源、1台功率放大器、1台S波段下变频器、1台S波段信号预处理器、5台信号分析器处理器、1台信号评估计算机、便携调试终端、远程控制终端、1台评估监视终端、1台多路信号监视控制计算机、发射天线和接收天线；

其中，1台多通道扩频复用信号源与1台功率放大器通过SMA射频接口相连，功率放大器与发射天线通过N-K射频接口相连，接收天线与S波段信号预处理器通过N-K射频接口相连，S波段信号预处理器与S波段下变频器通过SMA射频接口相连，S波段下变频器通过SMA射频接口连接5台信号分析器处理器，5台信号分析器处理器安装在信号评估计算机内的CPCI卡槽上，多路信号监视控制计算机与多通道扩频复用信号源通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与S频段信号预处理器通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与信号评估计算机通过LAN RJ45网口相连，便携调试终端包括便携式调试终端1和便携式调试终端2，多路信号监视控制计算机与便携式调试终端1通过RS-232转RS-485连接，多路信号监视控制计算机与便携式调试终端2通过RS-232连接，多路信号监视控制计算机与远程控制终端通过网口RJ45相连接，多路信号监视控制计算机与网络交换机通过网口RJ45连接；远程控制终端安装并运行在便携式调试终端1和便携式调试终端2上，远程控制终端安装并运行在远程控制计算机上。

2.根据权利要求1所述的发射场多模式微波光纤中继转发质量判决分系统，其特征在于：所述质量判决分系统还包括前端S频段上下行转发设备和微波光纤中继转发系统，S波段信号预处理器与前端S频段上下行转发设备的信号端口连接，前端S频段上下行转发设备的信号输出端与微波光纤中继转发系统的信号输入端连接。