CN105659935B - 一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统 - Google Patents
一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统Info
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Abstract
一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统，由信号接收模块、解调处理模块、基带处理模块和通用测试设备组成。本发明通过下变频处理，将X波段和Ka波段信号都统一下变频到720MHz中频，由此两个通道信号可以共用后续处理设备，减少了解调设备，提高了测试系统的通用性，有效节省了测试成本。本发明已经成功应用于遥感卫星的整星阶段测试，实践表明，该测试系统功能完备，能够满足遥感卫星及同类卫星的整星测试任务，相比现有测试系统提高了测试效率。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统，属于遥感卫星整星测试领域。
背景技术
数传分系统是遥感卫星的重要分系统之一。它的主要作用是对来自相机的原始观测数据进行基带处理、射频调制、功率放大，然后通过数传天线向外发送。卫星数传分系统可以工作在多个频段，典型的两个频段是X波段和Ka波段。某型号卫星具备对地和中继两个数传通道，分别工作在X波段和Ka波段，该星通过对地通道将数传信号下传至地面，通过中继通道与中继卫星通信。目前的测试系统只具备X波段的测试通道，不具备Ka波段信号测试的能力。而且目前的测试设备下变频处理和解调处理由专门研制的设备来完成，只具备对X波段信号进行处理的能力，在不对该设备重新研制的情况下，无法兼容Ka波段信号的处理功能，通用性、适应性较差，改造成本高。因此设计一种同时具备X波段和Ka波段数传通道的数传分系统整星测试系统集成是一个新课题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统，能够兼容X波段和Ka波段数传信号的整星测试，并且测试成本低，测试效率高。
本发明的技术解决方案是：一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统，由信号接收模块、解调处理模块和基带处理模块组成；
信号接收模块，包括第一大功率衰减器、第一耦合器、第一程控衰减器、第二大功率衰减器、第二耦合器、第二程控衰减器，遥感卫星数传分系统输出的X波段射频信号经过第一大功率衰减器进行30dB衰减后，由第一耦合器耦合输出至第一程控衰减器进行程控衰减；遥感卫星数传分系统输出的Ka波段射频信号经过第二大功率衰减器进行30dB衰减后，由第二耦合器耦合输出至第二程控衰减器进行程控衰减；
解调处理模块，包括X波段下变频处理器、Ka波段下变频处理器、第一开关矩阵、解调单元，X波段下变频处理器和Ka波段下变频处理器分别对经过程控衰减的X波段射频信号和Ka波段射频信号进行下变频处理，使X波段射频信号和Ka波段射频信号下变频成统一的720MHz中频信号，第一开关矩阵对X波段下变频处理器、Ka波段下变频处理器进行切换，解调单元对经过第一开关矩阵切换的720MHz中频信号进行解调处理，经过解调处理后的中频信号生成基带数据输出至基带处理模块；
基带处理模块，对解调处理模块输出的基带数据进行解扰、解格式处理后进行分包处理，其中需要解压缩的基带数据经过解压缩处理成遥感卫星数传分系统的原始观测数据并通过图像显示设备进行显示，不需要解压缩的基带数据直接输出到图像显示设备进行显示。
还包括频谱仪、频率计、功率计、第二开关矩阵、中频频谱仪和误码仪，其中第二开关矩阵对第一耦合器和第二耦合器进行切换，经过第二开关矩阵切换的X波段射频信号或Ka波段射频信号由频谱仪完成30dB衰减后的频谱测试，经过第二开关矩阵切换的X波段射频信号或Ka波段射频信号由频率计完成频率测试，经过第二开关矩阵切换的X波段射频信号或Ka波段射频信号由功率计完成功率测试；中频频谱仪对经过第一开关矩阵切换的X波段下变频信号或Ka波段下变频信号进行异常监测；误码仪用于测试解调单元解调生成信号的误码率。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明将X波段射频信号或Ka波段射频信号进行30dB大功率衰减，提高了信号传输的可靠性，通过下变频处理，将X波段和Ka波段信号都统一下变频到720MHz中频，由此两个通道信号可以共用后续处理设备，减少了解调设备，提高了测试系统的通用性，有效节省了测试成本。本发明已经成功应用于遥感卫星的整星阶段测试，实践表明，该测试系统功能完备，能够满足遥感卫星及同类卫星的整星测试任务，相比现有测试系统提高了测试效率。
附图说明
图1为本发明的系统组成结构图；
图2为本发明解调单元的工作原理图。
图3为本发明基带处理单元的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明：
本发明将测试系统分为信号接收模块、解调处理模块和基带处理模块以及通用测试设备。其中，信号接收模块用于接收卫星下传射频大功率信号并传输至测试系统，进行可变功率衰减后，送入解调处理部分；解调处理模块的功能是将射频信号进行下变频处理，然后进行中频解调，恢复基带信号；基带处理模块的功能是对基带信号进行解扰、解格式、解压缩等处理，恢复卫星相机分系统的原始观测数据；通用测试设备包括频谱仪、频率计、功率计和误码仪等，完成数传信号的相关性能测试，包括频谱、频率稳定度、功率和误码率等。
1、信号接收模块
信号接收模块包括第一大功率衰减器、第一耦合器、第一程控衰减器、第二大功率衰减器、第二耦合器、第二程控衰减器。遥感卫星数传分系统输出的X波段射频信号经过第一大功率衰减器30dB衰减后，由第一耦合器耦合输出，一路经过射频测试电缆后送入远端的第一程控衰减器进行程控衰减，另一路输送至通用测试设备；遥感卫星数传分系统输出的Ka波段射频信号经过第二大功率衰减器30dB衰减后，由第二耦合器耦合输出，一路经过射频测试电缆后送入远端的第二程控衰减器进行程控衰减，另一路输送至通用测试设备。
第一、第二大功率衰减器衰减量为30dB，将数传信号功率从大约50dBm衰减到20dBm。第一、第二耦合器将输入信号耦合输出，一路送远端测试设备，另一路送射频测试部分设备，即频谱仪、功率计和频率计，以完成射频特性的测试。第一、第二程控衰减器的作用是根据需要调整接收信号的功率大小，使信号处于后续设备最佳接收范围之内，衰减量可以从0dB到110dB按照1dB步进进行调整，共110档，程控衰减器的控制由软件程序控制，通过计算机控制界面完成操作。
2、解调处理模块
解调处理模块包括X波段下变频处理器、Ka波段下变频处理器、第一开关矩阵、解调单元和中频频谱仪。
解调处理通过两个步骤完成，第一步是对经过程控衰减的X波段信号经过X波段下变频处理器进行下变频处理，经过程控衰减的Ka波段信号经过Ka波段下变频处理器进行下变频处理，使X波段射频信号或Ka波段射频信号下变频至统一的720MHz中频；第二步是解调单元利用高码速率对中频信号进行解调，如图2所示，解调单元包括模拟信号处理模块、矢量解调模块、比特同步模块、译码模块，此外解调设备还具备监控和GUI用户界面功能。中频信号通过模拟信号处理模块模进行拟信号自动增益控制后，并通过A/D采样转换为数字信号，然后进行矢量解调处理，解调处理后的中频信号经过比特同步、译码、帧同步后得到基带数据，送入后续的基带处理模块。(比特同步和译码的具体处理算法参见标准“遥测同步和信道编码”，标准号CCSDS131.0-B-1，解调的具体处理算法见标准“射频调制系统”，标准号CCSDS401.0-B-17)。经过比特同步处理的中频信号误码率由误码仪进行监测。解调部分的中频频谱仪用于监测下变频后的信号是否正常，开关矩阵用于信号流向切换。
3、基带处理模块
基带处理设备接收解调设备的输出基带数据，如图3所示，数据经过解扰、解格式处理后通过分包处理选择后续的处理方式：压缩数据经解压缩处理后再送入图像显示设备，未压缩数据直接输出到图像显示设备进行显示。
解扰处理根据设定的本原多项式(如1+X14+X15)生成伪随机序列，本原多项式的选择与数传分系统一致。将生成的伪随机序列与收到的数传基带数据进行逐位的异或处理，从而实现解扰。
典型的数传格式编排如表1所示(详细定义见标准AOS空间数据链路协议，标准号CCSDS732.0-B-2)。解格式处理根据检测同步头信息完成数传基带数据的帧同步处理，之后对VCDU(VCDU：虚拟信道数据单元)主导头主要信息进行判别，包括版本号和航天器标识符。格式判别无误后，进行分包处理，分包模块根据虚拟信道标识符区分各路数据，将VCDU数据单元(包含压缩或原始的科学观测数据)送往不同的后续处理模块。
表1
解压缩处理采用通用的解压缩算法(详见标准图像数据压缩，标准号CCSDS122.0-B-1)，与数传分系统采用的压缩算法一致。
4、通用测试设备
射频测试部分包括频谱仪、频率计和功率计，分别用于完成衰减后射频信号的频谱、频率和功率测试。为了保证卫星安全并且减少卫星加断电次数，测试设备的切换通过开关矩阵来完成。
中频测试部分包括中频频谱仪、误码仪。中频频谱仪对经过第一开关矩阵切换的X波段下变频信号或Ka波段下变频信号进行异常监测，由于射频测试项目是短期项目，因此中频测试频谱仪可以与射频测试部分共用。误码仪用于测试解调单元输出信号的误码率，在测试误码率时，采用频谱仪完成信号载噪比的标定。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (2)
1.一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统，其特征在于：由信号接收模块、解调处理模块和基带处理模块组成；
信号接收模块，包括第一大功率衰减器、第一耦合器、第一程控衰减器、第二大功率衰减器、第二耦合器、第二程控衰减器，遥感卫星数传分系统输出的X波段射频信号经过第一大功率衰减器进行30dB衰减后，由第一耦合器耦合输出至第一程控衰减器进行程控衰减；遥感卫星数传分系统输出的Ka波段射频信号经过第二大功率衰减器进行30dB衰减后，由第二耦合器耦合输出至第二程控衰减器进行程控衰减；
解调处理模块，包括X波段下变频处理器、Ka波段下变频处理器、第一开关矩阵、解调单元，X波段下变频处理器和Ka波段下变频处理器分别对经过程控衰减的X波段射频信号和Ka波段射频信号进行下变频处理，使X波段射频信号和Ka波段射频信号下变频成统一的720MHz中频信号，第一开关矩阵对X波段下变频处理器、Ka波段下变频处理器进行切换，解调单元对经过第一开关矩阵切换的720MHz中频信号进行解调处理，经过解调处理后的中频信号生成基带数据输出至基带处理模块；
基带处理模块，对解调处理模块输出的基带数据进行解扰、解格式处理后进行分包处理，其中需要解压缩的基带数据经过解压缩处理成遥感卫星数传分系统的原始观测数据并通过图像显示设备进行显示，不需要解压缩的基带数据直接输出到图像显示设备进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种适用于遥感卫星数传分系统的整星测试系统，其特征在于：所述信号接收模块还包括频谱仪、频率计、功率计和第二开关矩阵，其中第二开关矩阵对第一耦合器和第二耦合器进行切换，经过第二开关矩阵切换的X波段射频信号或Ka波段射频信号由频谱仪完成30dB衰减后的频谱测试，经过第二开关矩阵切换的X波段射频信号或Ka波段射频信号由频率计完成频率测试，经过第二开关矩阵切换的X波段射频信号或Ka波段射频信号由功率计完成功率测试；所述解调处理模块还包括中频频谱仪，中频频谱仪对经过第一开关矩阵切换的X波段下变频信号或Ka波段下变频信号进行异常监测；所述基带处理模块还包括误码仪，误码仪用于测试解调单元解调生成信号的误码率。
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