CN109061767B - 深空探测高灵敏度测试系统及测试方法 - Google Patents

深空探测高灵敏度测试系统及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深空探测高灵敏度测试系统及测试方法，该系统包括被测试系统单机、地检设备、通用测试设备：被测试系统单机为高灵敏度接收系统及单机，其放入微波屏蔽空间；地检设备包括外部供电电源、地检遥测设备和带屏蔽低频电缆；通用测试设备包括射频合成信号发生器、功率计、可调衰减器和射频电缆。本发明解决了深空探测高灵敏度系统及单机测试的难题，提出了深空探测系统及单机的接收灵敏度射频有线的测试方法，准确地标定高灵敏度接收系统及单机的灵敏度，可准确地推算出深空探测器最远飞行距离。

Description

深空探测高灵敏度测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及深空探测系统及测试方法，特别使涉及一种深空探测高灵敏度测试系统及测试方法。
背景技术
现有近地卫星距离地球近，卫星的射频系统及单机的最高灵敏度达到-120dBm，没有达到高灵敏度的要求，也不需要精确测量，可以满足通信需求。而深空探测距离远，探测器的射频系统及单机采用高灵敏度接收机实现与地面站更远距离更大速度的通信(测量1dB误差对应距离相差12％，传输速率相差25.9％)，其系统灵敏度接近理论极限，灵敏度测试过程中极易受到外界电子设备的干扰，很难实现准确的灵敏度测量。而现有测试方法无法抑制外部电磁干扰，没有采取高精度灵敏测试系统进行正确步骤测试，无法实现深空探测系统及单机高灵度指标的测试。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种深空探测高灵敏度测试系统及测试方法，在于抑制外部电磁干扰，采取高精度灵敏测试系统进行正确步骤测试，以实现深空探测系统及单机高灵度指标的测试。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种深空探测高灵敏度测试系统,其特征在于，包括被测试系统单机、地检设备、通用测试设备：被测试系统单机为高灵敏度接收系统及单机，其放入微波屏蔽空间；地检设备包括外部供电电源、地检遥测设备和带屏蔽低频电缆；通用测试设备包括射频合成信号发生器、功率计、可调衰减器和射频电缆。
优选地，所述射频合成信号发生器使用安捷伦公司的信号发生器。
优选地，所述功率计使用安捷伦公司的功率计。
优选地，所述高灵度接收系统及单机放置一个法拉第笼中且与外部空间隔离。
优选地，所述法拉第笼由铝合金和铜网构成。
优选地，所述外部供电电源为高灵敏度接收系统及单机提供工作电压，该设备与高灵敏度接收系统及单机连接时，采用带屏蔽低频电缆防止传导辐射对高灵敏度接收系统及单机的干扰；地检遥测设备为监测高灵敏度接收系统及单机的工作状态，该设备与高灵敏度接收系统及单机连接时，采用带屏蔽低频电缆防止传导辐射对高灵敏度接收系统及单机的干扰；射频合成信号发生器产生高灵敏度接收系统及单机测试需要的稳定的射频信号，该信号为单载波信号或调制信号；功率计采用高精度的功率计，计算射频合成信号发生器输出经可调衰减器到高灵敏度接收系统及单机的输入口射频信号的强弱；可调衰减器调节射频合成信号发生器输出经射频电缆给高灵敏度接收系统及单机的信号，使该信号强度接近测试门限值。
本发明还提供一种深空探测射频地面测试方法，包括以下步骤：
步骤一：通用测试设备开机预热半小时，待设备稳定工作；射频合成信号发生器输出单载波信号，分步对有线射频链路进行标定；
步骤二：将高灵敏度接收系统及单机放置法拉第笼中，地检设备与通用测试设备放置法拉第笼外，高频电缆和低频电缆通过法拉第笼上的小孔与被测设备相连；将高灵敏度接收系统及单机预热半小时，待系统稳定工作；
步骤三：使高灵敏度系统及单机的射频输入信号为比较大的一个电平值，比灵敏度值大5dB；
步骤四：调节射频合成信号发生器，高灵敏度系统及单机进入锁定门限后，步进减少输入信号直至失锁，失锁前的功率电平为跟踪灵敏度；
步骤五：在失锁状态下，逐步增大输入信号，直至锁定门限，该功率电平为捕获灵敏度；
步骤六：在载波锁定状态下，射频合成信号发生器再加副载波调制，发送空闲帧，逐步增大输入信号，通过地检设备判读高灵敏度系统及单机的指令的误码率，优于误码率这一指标，则表示在此功率电平下，可以解调，该电平门限为解调灵敏度。
本发明的积极进步效果在于：本发明依靠通用测试设备搭建的测试系统，检测深空探测系统及单机的捕获灵敏度、跟踪灵敏度和解调灵敏度，灵敏度测量精度可以达到0.1dB，最高灵敏度值可以达到-165dBm，搭建了高灵度测量平台，完全可以满足深空探测系统及单机的高灵度测量要求。
附图说明
图1为本发明深空探测高灵敏度测试系统基本硬件构成图。
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，本发明深空探测高灵敏度测试系统包括被测试系统单机、地检设备、通用测试设备：被测试系统单机为高灵敏度接收系统及单机，其放入微波屏蔽空间；地检设备包括外部供电电源、地检遥测设备和带屏蔽低频电缆；通用测试设备包括射频合成信号发生器、功率计、可调衰减器和射频电缆。
高灵度接收系统及单机放置一个法拉第笼中且与外部空间隔离，即防止其他射频信号通过空间耦合到接收端，影响输入信号测试的稳定性。法拉第笼通过铝合金和铜网屏蔽耦合的射频信号，使低噪声空间电场辐射电平小于-50dBμV/m。深空探测高灵敏系统及单机通过高频电缆与衰减器相连，衰减器与射频合成信号发生器相连；射频合成信号发生器输出分辨率射频信号，例如安捷伦公司的信号发生器(E8267D)，输出功率的分辨率0.01dB。测试前，需要使用功率计对有线射频线路进行标定(例如安捷伦公司的功率计(N432)，测量精度可以达到0.002dB)，通过标定确认深空探测高灵敏度系统及单机的输入口功率值。
高灵敏度接收系统及单机为被测量设备，该设备容易受到外界电磁波干扰，其高灵敏度接近理论极限，减少外干扰将其放置到微波屏蔽空间。外部供电电源为高灵敏度接收系统及单机提供工作电压，该设备与高灵敏度接收系统及单机连接时，采用带屏蔽低频电缆防止传导辐射对高灵敏度接收系统及单机的干扰；地检遥测设备为监测高灵敏度接收系统及单机的工作状态，该设备与高灵敏度接收系统及单机连接时，采用带屏蔽低频电缆防止传导辐射对高灵敏度接收系统及单机的干扰；射频合成信号发生器产生高灵敏度接收系统及单机测试需要的稳定的射频信号，该信号为单载波信号或调制信号；功率计采用高精度的功率计，计算射频合成信号发生器输出经可调衰减器到高灵敏度接收系统及单机的输入口射频信号的强弱；可调衰减器调节射频合成信号发生器输出经射频电缆给高灵敏度接收系统及单机的信号，使该信号强度接近测试门限值。
捕获灵敏度是探测器接收系统及单机捕获到最小功率门限值也称锁定门限。跟踪灵敏度是探测器接收系统及单机跟踪到最小功率门限值也称失锁门限。解调灵敏度是探测器接收系统及单机解调出正确数据的最小功率门限值也称解调门限。
本发明深空探测高灵敏度测试方法包括如下步骤：
步骤一：通用测试设备开机预热半小时，待设备稳定工作；射频合成信号发生器输出单载波信号(例如10dBm)，分步对有线射频链路进行标定；
步骤二：将高灵敏度接收系统及单机放置法拉第笼中，地检设备与通用测试设备放置法拉第笼外，高频电缆和低频电缆通过法拉第笼上的小孔与被测设备相连；将高灵敏度接收系统及单机预热半小时，待系统稳定工作；
步骤三：使高灵敏度系统及单机的射频输入信号为比较大的一个电平值，比灵敏度值大5dB；
步骤四：调节射频合成信号发生器，高灵敏度系统及单机进入锁定门限后，步进减少输入信号(例如0.01dB步进)直至失锁，失锁前的功率电平为跟踪灵敏度；
步骤五：在失锁状态下，逐步增大输入信号(例如0.01dB步进)，直至锁定门限，该功率电平为捕获灵敏度；
步骤六：在载波锁定状态下，射频合成信号发生器再加副载波调制，发送空闲帧，逐步增大输入信号(例如0.01dB步进)，通过地检设备判读高灵敏度系统及单机的指令的误码率，优于误码率(通常取10-5)这一指标，则表示在此功率电平下，可以解调，该电平门限为解调灵敏度。
本发明的灵敏度测量精度可以达到0.1dB，最高灵敏度值可以达到-165dBm。该地面测试系统主要由法拉第笼、射频合成信号发生器、高精度功率计、衰减器、高频电缆、恒压电源、系统专用测试设备等组成。本发明解决了深空探测高灵敏度系统及单机测试的难题，提出了深空探测系统及单机的接收灵敏度射频有线的测试方法，准确地标定高灵敏度接收系统及单机的灵敏度，可准确地推算出深空探测器最远飞行距离。本发明主要采用深空探测系统射频有线测试技术，将高灵敏度系统及单机放置在低噪声空间，通过高精度标定的射频链路，进行深空探测系统门限状态下测试。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种深空探测高灵敏度测试系统,其特征在于，包括被测试系统单机、地检设备、通用测试设备：被测试系统单机为高灵敏度接收系统及单机，其放入微波屏蔽空间；地检设备包括外部供电电源、地检遥测设备和带屏蔽低频电缆；通用测试设备包括射频合成信号发生器、功率计、可调衰减器和射频电缆；
所述外部供电电源为高灵敏度接收系统及单机提供工作电压，该设备与高灵敏度接收系统及单机连接时，采用带屏蔽低频电缆防止传导辐射对高灵敏度接收系统及单机的干扰；地检遥测设备为监测高灵敏度接收系统及单机的工作状态，该设备与高灵敏度接收系统及单机连接时，采用带屏蔽低频电缆防止传导辐射对高灵敏度接收系统及单机的干扰；射频合成信号发生器产生高灵敏度接收系统及单机测试需要的稳定的射频信号，该信号为单载波信号或调制信号；功率计采用高精度的功率计，计算射频合成信号发生器输出经可调衰减器到高灵敏度接收系统及单机的输入口射频信号的强弱；可调衰减器调节射频合成信号发生器输出经射频电缆给高灵敏度接收系统及单机的信号，使该信号强度接近测试门限值；
所述高灵敏 度接收系统及单机放置一个法拉第笼中且与外部空间隔离。
2.如权利要求1所述的深空探测高灵敏度测试系统，其特征在于，所述法拉第笼由铝合金和铜网构成。
3.一种深空探测高灵敏度测试系统地面测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通用测试设备开机预热半小时，待设备稳定工作；射频合成信号发生器输出单载波信号，分步对有线射频链路进行标定；
步骤二：将高灵敏度接收系统及单机放置法拉第笼中，地检设备与通用测试设备放置法拉第笼外，高频电缆和低频电缆通过法拉第笼上的小孔与被测设备相连；将高灵敏度接收系统及单机预热半小时，待高灵敏度接收系统及单机稳定工作；
步骤三：使高灵敏度系统及单机的射频输入信号为比灵敏度值大5dB的一个电平值；
步骤四：调节射频合成信号发生器，高灵敏度系统及单机进入锁定门限后，步进减少输入信号直至失锁，失锁前的功率电平为跟踪灵敏度；
步骤五：在失锁状态下，逐步增大输入信号，直至锁定门限，该功率电平为捕获灵敏度；
步骤六：在载波锁定状态下，射频合成信号发生器再加副载波调制，发送空闲帧，逐步增大输入信号，通过地检设备判读高灵敏度系统及单机的指令的误码率，误码率优于10-5这一指标时，则表示在此功率电平下，可以解调，该电平门限为解调灵敏度。
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