CN111541495A - 一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统及方法，属于卫星测试技术领域。其包括天线设备、发射组件、接收组件、频谱仪、信号源和数据存储装置。本发明系统简单实用、技术状态稳定可靠，能够对卫星无线电测定业务转发载荷在轨运行时的功能和性能进行全面精确的测试，填补了该领域的空白。同时，本发明能够对测试数据自动读取和存储，大大提高了在轨测试的效率。

Description

一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统及方法

技术领域

本发明涉及卫星测试技术领域，特别是指一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统及方法。

背景技术

卫星无线电测定业务为用户提供快速定位、短报文通信和授时服务，在国民经济建设、军事斗争以及抢险救灾等中发挥了不可替代的作用，体现出了巨大的经济、军事和社会价值。其中，卫星无线电测定业务转发载荷的功能和性能直接影响卫星无线电测定业务服务的优劣。

卫星在发射进入轨道后，面对复杂的太空环境，卫星无线电测定业务转发载荷的功能和性能是否正常，能否满足服务需要，都需要进行验证，这就需要对卫星无线电测定业务转发载荷的在轨运行状态进行测试，为卫星无线电测定业务转发载荷的验收交付及组网运行提供依据。

但是，目前国内并无此类成熟产品，相关产品无法对卫星无线电测定业务转发载荷的在轨运行状态进行全面精确的测试，因此建设一套能够对卫星无线电测定业务转发载荷在轨运行时的功能和性能进行全面精确测试的在轨测试系统显的尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统及方法，其具有设备简单实用、稳定可靠等特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统，其包括天线设备、发射组件、接收组件、频谱仪、信号源和数据存储装置；其中，

天线设备用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷，同时接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；

发射组件用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波、功率放大后输出给天线设备；

接收组件用于将天线设备输送的下行出站信号功率放大后输出给频谱仪；

频谱仪用于测试接收组件输送的下行出站信号的信号特性，并将测试数据输出给数据存储装置，所述信号特性包括功率和频率；

信号源用于产生上行入站信号并输出给发射组件；

数据存储装置用于自动读取频谱仪对下行出站信号的测试数据和信号源的参数并进行存储。

进一步的，所述天线设备包括发射天线、接收天线和天线支架；其中，

发射天线用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷；

接收天线用于接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；

发射天线和接收天线均为由螺旋振子和反射面构成的背射天线；

天线支架用于安置发射天线和接收天线，并控制发射天线和接收天线的方位和俯仰角度。

进一步的，所述发射组件包括滤波器和放大器；其中，

滤波器用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波，并输出给放大器；

放大器用于将滤波器输送的上行入站信号进行功率放大，并输出给天线设备，放大器的输出端留有耦合口，用于监测放大器的工作状态。

此外，本发明还提供一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试方法，其采用如上所述的卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统对卫星无线电测定业务转发载荷进行在轨测试，包括以下步骤：

（1）由地面中心站发射设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发上行出站信号，并根据卫星无线电测定业务转发载荷和在轨测试系统的经纬度调节天线设备的方位和俯仰角度，使天线设备指向卫星无线电测定业务转发载荷；

（2）卫星无线电测定业务转发载荷接收上行出站信号并变频转化成下行出站信号播发，在轨测试系统接收下行出站信号并用频谱仪测试其信号特性；

（3）在轨测试系统通过信号源产生上行入站信号并通过天线设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发；

（4）卫星无线电测定业务转发载荷接收上行入站信号并变频转化成下行入站信号播发；

（5）地面中心站接收设备接收下行入站信号并测试其信号特性；

（6）在轨测试系统通过数据存储装置读取频谱仪的测试数据和信号源的参数并进行存储，结合地面中心站接收设备对下行入站信号的测试数据，查看信号特性的功率、频率是否正常，从而得出卫星无线电测定业务转发载荷是否正常，完成测试。

本发明相对于背景技术的有益效果在于：

（1）本发明率先提出了一种能够对卫星无线电测定业务转发载荷在轨运行时的功能和性能进行全面精确测试的在轨测试系统及方法，填补了该领域的空白。

（2）本发明简单实用、稳定可靠，能够对卫星无线电测定业务转发载荷进行高效稳定测试。

（3）本发明能够自动读取频谱仪的测试数据和信号源的参数并存储，大大节省了人力，简便快捷，提高了在轨测试的效率。

附图说明

图1是本发明实施例中卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统的一种结构框图。

图2是本发明实施例中卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统，其包括天线设备、发射组件、接收组件、频谱仪、信号源和数据存储装置；其中：

天线设备用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷，同时接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；发射组件用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波、功率放大后输出给天线设备；接收组件用于将天线设备输送的下行出站信号进行功率放大后输出给频谱仪；频谱仪用于测试接收组件输送的下行出站信号的特性，并将测试数据输出给数据存储装置；信号源用于产生上行入站信号并输出给发射组件；数据存储装置用于读取频谱仪对下行出站信号的测试数据和信号源的参数，并存储。

进一步的，所述天线设备包括发射天线、接收天线和天线支架；其中：

发射天线用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷；接收天线用于接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；发射天线和接收天线是由螺旋振子和反射面构成的背射天线，安装在同一个天线支架上；天线支架用于安置发射天线和接收天线，同时控制发射天线和接收天线的方位和俯仰角度。

进一步的，所述发射组件包括滤波器和放大器；其中：

滤波器用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波，并输出给放大器；放大器用于将滤波器输送的上行入站信号进行功率放大，并输出给天线设备，放大器的输出端留有耦合口，便于监测放大器的工作状态。

进一步的，所述接收组件包括多个低噪声放大器，发射组件与接收组件均放在一个小机箱内，为防止收发互相干扰，机箱分腔；所述数据存储装置能够自动读取频谱仪对下行出站信号的测试数据和信号源的参数，并把读取的数据存储，提高了在轨测试的效率。这种自动读取、自动存储的功能可通过编程的方式实现，例如，通过一个守护进程周期性地读取数据并存储数据，这种实现方式是本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述。

一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试方法，采用如上任一项所述的卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统对卫星无线电测定业务转发载荷进行在轨测试，包括以下步骤：

（1）由地面中心站发射设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发上行出站信号，并根据卫星无线电测定业务转发载荷和在轨测试系统的经纬度调节天线设备的方位和俯仰角度，使天线设备指向卫星无线电测定业务转发载荷；

（2）卫星无线电测定业务转发载荷接收上行出站信号并变频转化成下行出站信号播发，在轨测试系统接收下行出站信号并用频谱仪测试其信号特性；

（3）在轨测试系统由信号源产生上行入站信号并通过天线设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发；

（4）卫星无线电测定业务转发载荷接收上行入站信号并变频转化成下行入站信号播发；

（5）地面中心站接收设备接收下行入站信号并测试其信号特性；

（6）在轨测试系统通过数据存储装置读取频谱仪的测试数据和信号源的参数并进行存储，结合地面中心站接收设备对下行入站信号的测试数据，查看信号特性的功率、频率是否正常，若信号特性正常，则卫星无线电测定业务转发载荷正常，如果信号特性值不正常，则载荷特性不正常，如此得到载荷特性的正常与否，完成测试。

具体来说，如图1所示，一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统，其由天线设备、发射组件、接收组件、频谱仪、信号源和数据存储装置组成，其中：

天线设备用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷，同时接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；发射组件用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波、功率放大后输出给天线设备；接收组件用于将天线设备输送的下行出站信号进行功率放大后输出给频谱仪；频谱仪用于测试接收组件输送的下行出站信号的特性，如信号功率、频率等，并将测试数据输出给数据存储装置；信号源用于产生上行入站信号并输出给发射组件；数据存储装置用于读取频谱仪对下行出站信号的测试数据和信号源的参数，并存储。

进一步的，所述天线设备包括发射天线、接收天线和天线支架；其中：

发射天线用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷；接收天线用于接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；发射天线和接收天线是由螺旋振子和反射面构成的背射天线，安装在同一个天线支架上；天线支架用于安置发射天线和接收天线，同时控制发射天线和接收天线的方位和俯仰角度；发射天线播发的上行入站信号为L频段信号，接收天线接收的下行出站信号为S频段信号，在轨测试前需要先调整天线的方位、俯仰角度，找准天线的指向。

进一步的，所述发射组件包括滤波器和放大器；其中：

滤波器用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波，并输出给放大器；放大器用于将滤波器输送的上行入站信号进行功率放大，并输出给天线设备，放大器的输出端留有耦合口，可用频谱仪对放大器输出的信号功率进行检测，监测放大器的工作状态。

进一步的，所述接收组件由低噪声放大器组成，低噪声放大器采用级联方式、级间串入滤波器防止自激，发射组件与接收组件均放在一个小机箱内，为防止收发互相干扰，机箱分腔，机箱由交流220V电源直接供电，机箱内部采用电源模块将交流变换为直流供内部分机使用，机箱面板上留有直流电源指示灯；所述数据存储装置安装在笔记本电脑中，能够自动读取频谱仪对下行出站信号的测试数据和信号源的参数，并把读取的数据存储在笔记本电脑里，提高了在轨测试的效率。

卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试的业务流程图如图2所示。卫星无线电测定业务转发载荷的在轨测试分为对入站信号和出站信号的在轨测试，而且需要地面中心站设备的配合。在轨测试前，要调整天线的方位、俯仰角度，使天线的指向对准卫星无线电测定业务转发载荷。同时要通知地面中心站，由地面中心站发射设备向卫星无线电测定业务转发载荷发射上行出站信号，卫星无线电测定业务转发载荷对接收到的上行出站信号变频后转化成下行出站信号播发，在轨测试系统接收下行出站信号，并用频谱仪测试其信号特性，数据存储装置读取频谱仪的测试数据并存储，完成对出站信号的在轨测试。同理，入站信号的在轨测试首先由在轨测试系统中的信号源产生上行入站信号并通过天线设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发，卫星无线电测定业务转发载荷对接收到的上行入站信号变频后转化成下行入站信号播发，地面中心站接收设备接收到下行入站信号并测试其信号特性，数据存储装置读取信号源的参数并存储，通过分析这些测试数据和信号源的参数得到卫星无线电测定业务转发载荷的特性，完成卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试的业务流程。

卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统的所有设备分为机房内和机房外两部分放置。其中发射组件、接收组件、频谱仪、信号源和安装数据存储装置的笔记本电脑放置在机房内，天线设备放置在机房外。天线设备通过射频线缆与发射组件、接收组件连接，笔记本电脑通过网线与频谱仪、信号源连接，信号源通过射频线缆与发射组件连接，频谱仪通过射频线缆与接收组件连接。

总之，本发明率先提出了一种能够对卫星无线电测定业务转发载荷在轨运行时的功能和性能进行全面精确测试的在轨测试系统及方法，填补了该领域的空白，是对现有技术的一种重要改进。

Claims (4)

1.一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统，其特征在于，包括天线设备、发射组件、接收组件、频谱仪、信号源和数据存储装置；其中，

天线设备用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷，同时接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；

发射组件用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波、功率放大后输出给天线设备；

接收组件用于将天线设备输送的下行出站信号功率放大后输出给频谱仪；

频谱仪用于测试接收组件输送的下行出站信号的信号特性，并将测试数据输出给数据存储装置，所述信号特性包括功率和频率；

信号源用于产生上行入站信号并输出给发射组件；

数据存储装置用于自动读取频谱仪对下行出站信号的测试数据和信号源的参数并进行存储。

2.根据权利要求1所述的卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统，其特征在于，所述天线设备包括发射天线、接收天线和天线支架；其中，

发射天线用于将发射组件输送的上行入站信号播发给卫星无线电测定业务转发载荷；

接收天线用于接收卫星无线电测定业务转发载荷播发的下行出站信号，并输出给接收组件；

发射天线和接收天线均为由螺旋振子和反射面构成的背射天线；

天线支架用于安置发射天线和接收天线，并控制发射天线和接收天线的方位和俯仰角度。

3.根据权利要求1所述的卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统，其特征在于，所述发射组件包括滤波器和放大器；其中，

滤波器用于将信号源输送的上行入站信号进行滤波，并输出给放大器；

放大器用于将滤波器输送的上行入站信号进行功率放大，并输出给天线设备，放大器的输出端留有耦合口，用于监测放大器的工作状态。

4.一种卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-3中任一项所述的卫星无线电测定业务转发载荷在轨测试系统对卫星无线电测定业务转发载荷进行在轨测试，包括以下步骤：

（1）由地面中心站发射设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发上行出站信号，并根据卫星无线电测定业务转发载荷和在轨测试系统的经纬度调节天线设备的方位和俯仰角度，使天线设备指向卫星无线电测定业务转发载荷；

（2）卫星无线电测定业务转发载荷接收上行出站信号并变频转化成下行出站信号播发，在轨测试系统接收下行出站信号并用频谱仪测试其信号特性；

（3）在轨测试系统通过信号源产生上行入站信号并通过天线设备向卫星无线电测定业务转发载荷播发；

（4）卫星无线电测定业务转发载荷接收上行入站信号并变频转化成下行入站信号播发；

（5）地面中心站接收设备接收下行入站信号并测试其信号特性；

（6）在轨测试系统通过数据存储装置读取频谱仪的测试数据和信号源的参数并进行存储，结合地面中心站接收设备对下行入站信号的测试数据，查看信号特性的功率、频率是否正常，从而得出卫星无线电测定业务转发载荷是否正常，完成测试。

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