CN104954084A - 一种卫星通信天线动态指向通用测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信天线动态指向通用测试系统及方法，包括通用测试转台，用于放置待测天线并模拟待测天线实际应用中的姿态变化；喇叭收发系统，用于接收待测天线发射的天线信号并传输至功率记录设备，或者将信号发生器的发射信号传输至待测天线；信号发生器，用于将发射信号发射至喇叭收发系统；功率记录设备，用于记录喇叭收发系统接收到的待测天线发射的信号功率值，或者用于记录待测天线接收到的信号功率值。本发明测试环境搭建简单，只要是满足天线远场测试即可；本发明设计的设备都是简易通用设备，系统搭建简单，价格便宜，且能够兼容多种天线；本发明能够实现相控阵扫描天线的动态性能测试。

Description

一种卫星通信天线动态指向通用测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种卫星通信中的天线动态指向测试技术，尤其涉及的是一种卫星通信天线动态指向通用测试系统及方法。

背景技术

卫星通信中，通信天线需要安装于不同的应用设备中，而不同的应用设备在正常使用时会有相应的姿态变化，为了保证通信天线使用指向卫星，确保通信不中断，通信天线的设计需要考虑天线动态指向功能，且需要配套的测试系统对天线动态指向功能进行验证。

常用的天线动态指向测试方法，仅应用于机械扫描天线设备，开发专用的伺服测试转台。在测试中通过采集待测天线的指向反馈数据和伺服测试转台的反馈数据，并对比计算待测天线的动态指向性能。该方法需要专用伺服测试转台，开发强度高、价格昂贵、兼容性弱，只能适用于形态功能相似的天线测试。且无法适用于相控阵天线的测试中，因为相控阵天线无法给出实时的待测天线指向反馈数据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种卫星通信天线动态指向通用测试系统及方法，简化天线动态指向测试内容，提高测试系统的通用性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括通用测试转台，用于放置待测天线并模拟待测天线实际应用中的姿态变化；

喇叭收发系统，用于接收待测天线发射的天线信号并传输至功率记录设备，或者将信号发生器的发射信号传输至待测天线；

信号发生器，用于将发射信号发射至喇叭收发系统；

功率记录设备，用于记录喇叭收发系统接收到的待测天线发射的信号功率值，或者用于记录待测天线接收到的信号功率值。

作为本发明的优选方式之一，锁定待测天线与喇叭收发系统之间的地理指向。

一种卫星通信天线动态指向通用测试方法，包括以下步骤：

(1)锁定待测天线与喇叭收发系统之间的地理指向；

(2)模拟待测天线在实际应用中的姿态变化；

(3)如果测试发射天线的动态性能，则开启待测天线的发射功能，实时接收并记录待测天线发射的信号功率值；

(4)如果测试接收天线的动态性能，则开启待测天线的接收功能，实时接收并记录待测天线接收到的信号功率值；

(5)根据步骤(3)或步骤(4)记录的信号功率值P₁,P₂......P_n，以信号功率最大记录值表征待测天线的方向图主瓣峰值，并根据待测天线的方向图，推算记录的不同信号功率值对应方向图主瓣峰值的偏移角度θ₁,θ₂......θ_n，进而计算出待测天线的动态指向精度 $\mathrm{\Δ\θ}=\sqrt{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{\θ}}_i^2\right)/n}.$

所述记录的不同信号功率值对应方向图主瓣峰值的偏移角度推算方法如下：

以记录的最大信号功率值为测试得到的方向图主峰最大值，其他信号功率值与最大信号功率值的功率差值，与方向图中最大值下降了功率差值的对应点相对应，该对应点与最大值之间的角度偏差，即为偏移角度。

本发明相比现有技术具有以下优点：现有技术中需要苛刻的专用测试转台安装测试环境，本发明测试环境搭建简单，只要是满足天线远场测试即可；

现有技术需要的专用测试转台，开发强度高，价格昂贵，兼容性弱，本发明设计的设备都是简易通用设备，系统搭建简单，价格便宜，且能够兼容多种天线；

现有技术无法解决相控阵扫描天线的动态性能测试，本发明能够实现相控阵扫描天线的动态性能测试。

附图说明

图1是本发明的系统框架图；

图2是本发明的系统流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例模拟测试相控阵扫描天线的动态指向性能，测试转台模拟飞机运行状态。按照图1所示进行设备的安装工作，确保测试距离符合天线远场测试要求，测试无其他电磁干扰。

本实施例包括通用测试转台，用于放置待测天线并模拟待测天线实际应用中的姿态变化；

喇叭收发系统，放置在外场对应端，用于接收待测天线发射的天线信号并传输至功率记录设备，或者将信号发生器的发射信号传输至待测天线；确保待测天线与喇叭收发系统之间的距离符合远场测试要求；测试开始前，锁定天线与喇叭首发系统之间的地理指向，确保测试中地理指向不变，之后开启测试转台，模拟测试天线实际应用中的姿态变化。

信号发生器，用于将发射信号发射至喇叭收发系统；

功率记录设备，用于记录喇叭收发系统接收到的待测天线发射的信号功率值，或者用于记录待测天线接收到的信号功率值。

如图2所示，一种卫星通信天线动态指向通用测试方法，包括以下步骤：

(1)锁定待测天线与喇叭收发系统之间的地理指向；

(2)模拟待测天线在实际应用中的姿态变化；

(3)如果测试发射天线的动态性能，则开启待测天线的发射功能，同时开启喇叭收发系统的接收功能，实时接收并记录待测天线发射的信号功率值；

(4)如果测试接收天线的动态性能，则开启待测天线的接收功能，同时开启喇叭收发系统的发射功能，实时接收并记录待测天线接收到的信号功率值；

(5)根据步骤(3)或步骤(4)记录的信号功率值P₁,P₂......P_n，以信号功率最大记录值表征待测天线的方向图主瓣峰值，并根据待测天线的方向图，推算记录的不同信号功率值对应方向图主瓣峰值的偏移角度θ₁,θ₂......θ_n，进而计算出待测天线的动态指向精度 $\mathrm{\Δ\θ}=\sqrt{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{\θ}}_i^2\right)/n}.$

记录的不同信号功率值对应方向图主瓣峰值的偏移角度推算方法如下：

以记录的最大信号功率值为测试得到的方向图主峰最大值，其他信号功率值与最大信号功率值的功率差值，与方向图中最大值下降了功率差值的对应点相对应，该对应点与最大值之间的角度偏差，即为偏移角度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种卫星通信天线动态指向通用测试系统，其特征在于，包括通用测试转台，用于放置待测天线并模拟待测天线实际应用中的姿态变化；

喇叭收发系统，用于接收待测天线发射的天线信号并传输至功率记录设备，或者将信号发生器的发射信号传输至待测天线；

信号发生器，用于将发射信号发射至喇叭收发系统；

功率记录设备，用于记录喇叭收发系统接收到的待测天线发射的信号功率值，或者用于记录待测天线接收到的信号功率值。

2.根据权利要求1所述的一种卫星通信天线动态指向通用测试系统，其特征在于，锁定待测天线与喇叭收发系统之间的地理指向。

3.一种如权利要求1所述的卫星通信天线动态指向通用测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)锁定待测天线与喇叭收发系统之间的地理指向；

(2)模拟待测天线在实际应用中的姿态变化；

(3)如果测试发射天线的动态性能，则开启待测天线的发射功能，实时接收并记录待测天线发射的信号功率值；

(4)如果测试接收天线的动态性能，则开启待测天线的接收功能，实时接收并记录待测天线接收到的信号功率值；

(5)根据步骤(3)或步骤(4)记录的信号功率值P₁,P₂......P_n，以信号功率最大记录值表征待测天线的方向图主瓣峰值，并根据待测天线的方向图，推算记录的不同信号功率值对应方向图主瓣峰值的偏移角度θ₁,θ₂......θ_n，进而计算出待测天线的动态指向精度 $\mathrm{\Δ\θ}=\sqrt{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{\θ}}_i^2\right)/n}.$

4.根据权利要求3所述的一种卫星通信天线动态指向通用测试方法，其特征在于，所述记录的不同信号功率值对应方向图主瓣峰值的偏移角度推算方法如下：

以记录的最大信号功率值为测试得到的方向图主峰最大值，其他信号功率值与最大信号功率值的功率差值，与方向图中最大值下降了功率差值的对应点相对应，该对应点与最大值之间的角度偏差，即为偏移角度。