CN112311483A - 卫星导航信号无源互调测试评估方法 - Google Patents

卫星导航信号无源互调测试评估方法 Download PDF

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CN112311483A CN202011001034.4A CN202011001034A CN112311483A CN 112311483 A CN112311483 A CN 112311483A CN 202011001034 A CN202011001034 A CN 202011001034A CN 112311483 A CN112311483 A CN 112311483A
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Abstract

本发明涉及一种卫星导航信号无源互调测试评估方法，步骤一，对卫星导航信号的无源互调产物进行预测试，如果未测试到，则结束；如果测试到，则记录无源互调产物的频率，并进入步骤二；步骤二，评估卫星无源互调产物对卫星接收载波噪声密度比的影响，得到卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值；步骤三，评估无源互调产物对卫星接收性能的影响；步骤四，测试卫星无源互调产物的功率。本发明首次提出了卫星导航信号无源互调产物的预测试方法和功率测试方法，以及无源互调产物对卫星导航信号接收性能的影响评估方法。实现了对导航卫星无源互调产物的准确测试和全面评估，为导航卫星研制提供基础。

Description

卫星导航信号无源互调测试评估方法
技术领域
本发明涉及卫星导航信号无源互调测试评估方法，对于导航卫星自收发干扰情况检查、无源互调效应抑制和出厂放行评判具有重要作用。
背景技术
面对卫星导航系统的服务多样化和性能提升需求，卫星导航信号呈现数量增多、频率带宽增大、频谱拥挤、发射信号功率提高的趋势，随之而来的是愈加严重的卫星导航信号无源互调产物。无源互调产物恶化导航卫星的测距精度、抗干扰能力等信号接收性能，严重时阻碍导航卫星接收信号，逐渐成为导航卫星研制过程中不可忽视的问题。无源互调本质上是一种多信号的非线性效应，其诱发因素和关联因素众多，作用机理复杂，难以准确描述产品特性与无源互调产物的关系，因此对导航卫星无源互调产物的准确测试和全面评估是导航卫星研制的关键环节。
《正向无源互调测试系统》(专利号：CN201611062434.X，高勇等)、《一种多载波无源互调测试装置》(专利号：CN201520339621.2，陶长英)等专利给出了射频部件无源互调的检测方法。由于射频部件与导航卫星的技术差异大，而且上述文献没有涉及无源互调影响评估方法，因此上述文献不适用于卫星导航信号无源互调测试与评估。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出卫星导航信号无源互调测试评估方法。
本发明解决技术的方案是：
卫星导航信号无源互调测试评估方法，该方法的步骤包括：
步骤一，对卫星导航信号的无源互调产物进行预测试，如果未测试到，则结束；如果测试到，则记录无源互调产物的频率，并进入步骤二；
步骤二，评估卫星无源互调产物对卫星接收载波噪声密度比的影响，得到卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值；
步骤三，评估无源互调产物对卫星接收性能的影响；
步骤四，测试卫星无源互调产物的功率。
所述步骤一的实现方法如下：
(1.1)建立卫星导航信号无源互调预测试系统，所述卫星导航信号无源互调预测试系统包括待测卫星、接收测试天线、卫星接收信号预选器和频谱分析仪，待测卫星和接收测试天线位于微波暗室中，接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接；
(1.2)将卫星置为不发射信号状态，通过频谱分析仪观察卫星接收频段内的噪声频谱；
(1.3)将卫星置为发射信号状态，设置发射信号为正常工作模式，通过频谱分析仪观察卫星接收频段内噪声频谱相对于步骤(1.2)的变化；
(1.4)将卫星发射信号设置为载波工作模式，观察卫星接收频段内频谱相对于步骤(1.2)是否出现额外信号，如果未出现额外信号，说明未测试到无源互调产物，结束；如果出现额外信号，说明测试到无源互调产物，记录其频率，并进入步骤二。
所述步骤(1.1)中，卫星接收信号预选器以导航卫星接收信号频段为通带，带外抑制应达到60dB以上；接收测试天线为线极化天线。
所述步骤二的实现方法如下：
(2.1)建立卫星接收载波噪声密度比影响测试系统，所述卫星接收载波噪声密度比影响测试系统包括待测卫星、发射测试天线和专用信号源，其中待测卫星和发射测试天线位于微波暗室中，发射测试天线通过电缆与专用信号源连接；
(2.2)将卫星置为不发射信号状态，在不超过卫星接收设备最大输入功率要求的前提下，以最小步进从小到大逐步提高专用信号源的输出信号功率，成对记录专用信号源输出信号功率与卫星接收设备的载波噪声密度比，确定卫星接收设备的线性工作区，即载波噪声密度比的变化与专用信号源输出信号功率的变化近似相等的输出信号功率范围；记录卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)1时专用信号源输出信号功率P0，其中(C/N0)1为当卫星实际接收信号功率达到星地或星间接口协议规定的卫星接收设备最小输入功率时，卫星接收设备的载波噪声密度比测量值；
(2.3)将卫星置为发射信号状态，在不超过卫星接收设备最大输入功率要求的前提下，以最小步进从小到大逐步提高专用信号源的输出信号功率，使卫星接收设备的载波噪声密度比达到(C/N0)1；
(2.4)将卫星置为不发射信号状态，专用信号源保持步骤(2.3)的输出信号功率，记录卫星接收设备的载波噪声密度比(C/N0)2，(C/N0)2-(C/N0)1为载波噪声密度比恶化的预估值；
(2.5)选择专用信号源的输出信号功率P1，使P2＝P1-((C/N0)2-(C/N0)1)和P1+Δ均在卫星接收设备的线性工作区内，其中Δ为卫星接收设备载波噪声密度比的最小分辨率；将专用信号源的输出信号功率设置为P2，此时卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)3；以最小步进将输出信号功率提高至P3，使载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ；
(2.6)将卫星置为发射信号状态，以最小步进逐步提高专用信号源的输出信号功率至P4，使卫星接收设备的载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ；
(2.7)卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值为P4–P3。
所述步骤(2.1)的实现方法如下：
专用信号源具备生成符合星地接口协议或星间接口协议的卫星接收信号的能力，输出信号功率可调，调整分辨率应不大于0.5dB；发射测试天线与卫星接收天线的极化匹配。
所述步骤三的实现方法如下：
(3.1)建立卫星接收性能影响测试系统，所述卫星接收性能影响测试系统包括待测卫星、发射测试天线、合路器、通用信号源和专用信号源，其中待测卫星和发射测试天线位于微波暗室中，发射测试天线通过电缆与合路器输出端口连接，通用信号源和专用信号源分别通过电缆与合路器的两个输入端口连接；
(3.2)在无干扰情况下，测试无源互调产物对卫星接收性能的影响，测试过程如下：
(3.2.1)将卫星置为不发射信号状态，将通用信号源置为输出关闭状态，将专用信号源的输出信号功率调整为P0，测试卫星接收设备的测距精度和误码率；
(3.2.2)将卫星置为发射信号状态，保持专用信号源的输出信号功率为P0，测试卫星接收设备的测距精度和误码率；
(3.2.3)将步骤(3.2.2)得到的测距精度与步骤(3.2.1)的测距精度进行对比，将步骤(3.2.2)得到的误码率与步骤(3.2.1)的误码率进行对比，得到无干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3)在干扰情况下，测试无源互调产物对卫星接收性能的影响，测试方法如下：
(3.3.1)关闭专用信号源的有用信号输出，设置专用信号源输出多址干扰信号，调整多址干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗多址干扰能力要求；开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到多址干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3.2)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为宽带干扰信号，调整宽带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗宽带干扰能力要求；开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到宽带干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3.3)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为窄带干扰信号，调整窄带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗窄带干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到窄带干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3.4)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为脉冲干扰信号，调整脉冲干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗脉冲干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到脉冲干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
所述步骤(3.1)中，专用信号源具备产生卫星接收信号和多址干扰信号的能力；通用信号源作为干扰信号源，具备产生宽带信号、窄带信号和脉冲信号的能力，其功率调整分辨率应不大于0.5dB；合路器用于合路卫星接收信号与干扰信号。
所述卫星接收信号和多址干扰信号能够单独输出或同时输出。
所述步骤四的实现方法如下：
(4.1)建立卫星无源互调产物功率测试系统，所述卫星无源互调产物功率测试系统包括待测卫星、水平线极化接收测试天线、卫星接收信号预选器和频谱分析仪；待测卫星和水平线极化接收测试天线位于微波暗室中，水平线极化接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接；
(4.2)将卫星置为发射信号状态，并设置发射信号为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIH；
(4.3)拆除卫星接收信号预选器，将水平线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪，使用频谱分析仪测量卫星某发射频段内的信号积分功率PSH；
(4.4)架设垂直线极化接收测试天线替换水平线极化接收测试天线，垂直线极化接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接；
将卫星置为发射信号状态，并设置发射信号为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIV；
(4.5)拆除卫星接收信号预选器，将垂直线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪，测量与步骤(4.3)中相同卫星发射频段内的信号积分功率PSV；
(4.6)根据PIH、PSH、PIV、PSV计算卫星无源互调产物与发射信号的功率比RIS；
(4.7)根据与步骤(4.3)中相同卫星发射频段内的卫星发射信号功率和RIS，计算得出卫星无源互调产物的功率。
所述步骤(4.6)中，卫星无源互调产物与发射信号的功率比
Figure BDA0002694316560000061
Figure BDA0002694316560000062
其中，GH为水平线极化接收测试天线的增益，GV为垂直线极化接收测试天线的增益。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明首次明确了卫星导航信号无源互调产物的检测和功率测试方法；首次明确了卫星导航信号无源互调产物对导航卫星接收信号载波噪声密度比以及测距精度、误码率、抗干扰能力等信号接收性能的影响评估方法。本发明实现了对导航卫星无源互调产物的准确测试和全面评估。
附图说明
图1为卫星导航信号无源互调预测试系统图；
图2为卫星接收载波噪声密度比影响测试系统图；
图3为卫星接收性能影响测试系统图；
图4为卫星无源互调产物功率测试系统图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提出一种卫星导航信号无源互调测试评估方法，步骤如下：
步骤一、对卫星导航信号的无源互调产物进行预测试，如果未测试到，则结束；如果测试到，则记录无源互调产物的频率，并进入步骤二。
具体实现方法如下：
a)按照图1建立卫星导航信号无源互调预测试系统，卫星导航信号无源互调预测试系统包括待测卫星、接收测试天线、卫星接收信号预选器和频谱分析仪，待测卫星和接收测试天线位于微波暗室中，接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接。其中，卫星接收信号预选器以导航卫星接收信号频段为通带，带外抑制应达到60dB以上；接收测试天线为线极化天线。微波暗室的吸波材料的反射功率应低于入射功率20dB以上。
b)在卫星发射信号关闭状态下，通过频谱分析仪观察卫星接收频段内噪声频谱。
c)将卫星置为发射信号状态，设置发射信号为正常工作模式，观察卫星接收频段内噪声频谱的变化。
d)将卫星发射信号设置为载波工作模式，观察卫星接收频段内频谱相对于步骤b)是否出现额外信号。如果未出现额外信号，说明未测试到无源互调产物，结束。如出现额外信号，则记录其频率，并进入步骤二。
步骤二、评估卫星无源互调产物对卫星接收载波噪声密度比的影响，得到卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值。
具体实现方法如下：
a)按照图2建立卫星接收载波噪声密度比影响测试系统，卫星接收载波噪声密度比影响测试系统包括待测卫星、发射测试天线和专用信号源，其中待测卫星和发射测试天线位于微波暗室中，发射测试天线通过电缆与专用信号源连接。其中，专用信号源具备生成符合星地接口协议或星间接口协议的卫星接收信号的能力，输出信号功率可调，调整分辨率应不大于0.5dB；发射测试天线要与卫星接收天线的极化匹配；导航卫星接收上述信号，并完成捕获、跟踪、解调、解扩、同步、译码、测距等处理。微波暗室的吸波材料的反射功率应低于入射功率20dB以上。
b)将卫星置为不发射信号状态，在不超过卫星接收设备最大输入功率要求的前提下，以最小步进(即专用信号源输出信号功率的调整分辨率)逐步提高专用信号源的输出信号功率，并成对记录输出信号功率(单位为dBW)与载波噪声密度比(单位为dBHz)。确定卫星接收设备的线性工作区，即满足载波噪声密度比的变化与输出信号功率的变化近似相等的输出信号功率范围。记录卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)1时专用信号源输出信号功率P0，其中(C/N0)1为当卫星实际接收信号功率达到星地或星间接口协议规定的卫星接收设备最小输入功率时，卫星接收设备的载波噪声密度比测量值。
c)将卫星置为发射信号状态，从小到大逐步设置专用信号源的输出信号功率，使卫星接收设备的载波噪声密度比达到(C/N0)1。
d)将卫星置为不发射信号状态，不改变专用信号源的输出信号功率，记录卫星接收设备的载波噪声密度比(C/N0)2，(C/N0)2-(C/N0)1为载波噪声密度比恶化的预估值。
e)选择专用信号源的输出信号功率P1，使P2＝P1-((C/N0)2-(C/N0)1)和P1+Δ均在卫星接收设备的线性工作区内，其中Δ为卫星接收设备载波噪声密度比的最小分辨率(单位为dB)。将专用信号源的输出信号功率设置为P2，此时卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)3。以最小步进将输出信号功率提高至P3，使载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ，即当输出信号功率相比P3降低一个步进时，载波噪声密度比变为(C/N0)3。
f)将卫星置为发射信号状态，逐步提高专用信号源的输出信号功率至P4，使卫星接收设备的载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ，即当输出信号功率相比P4降低一个步进时，载波噪声密度比变为(C/N0)3。
g)P4-P3为卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值(单位为dB)。
步骤三、评估无源互调产物对卫星接收性能的影响
具体方法如下：
a)按照图3建立卫星接收性能影响测试系统，卫星接收性能影响测试系统包括待测卫星、发射测试天线、合路器、通用信号源和专用信号源，其中待测卫星和发射测试天线位于微波暗室中，发射测试天线通过电缆与合路器输出端口连接，通用信号源和专用信号源分别通过电缆与合路器的两个输入端口连接。其中，专用信号源具备产生卫星接收信号和多址干扰信号的能力，上述信号可单独输出或同时输出；通用信号源作为干扰信号源，具备产生宽带、窄带、脉冲等形式信号的能力，功率调整分辨率应不大于0.5dB；合路器用于合路卫星接收信号与干扰信号。微波暗室的吸波材料的反射功率应低于入射功率20dB以上。
b)将卫星置为不发射信号状态，将通用信号源置为输出关闭状态，将专用信号源的输出信号功率调整为P0，测试卫星接收设备的测距精度和误码率。
c)将卫星置为发射信号状态，保持专用信号源的输出信号功率，测试卫星接收设备的测距精度和误码率，与步骤b)对比，得到无干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
d)关闭专用信号源的有用信号输出，设置专用信号源输出多址干扰信号，调整多址干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗多址干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到多址干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
e)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为宽带干扰信号，调整宽带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗宽带干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到宽带干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
f)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为窄带干扰信号，调整窄带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗窄带干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到窄带干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
g)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为脉冲干扰信号，调整脉冲干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗脉冲干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到脉冲干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
步骤四、测试卫星无源互调产物功率
具体方法如下：
a)按照图4建立卫星无源互调产物功率测试系统。卫星无源互调产物功率测试系统包括待测卫星、水平线极化接收测试天线、卫星接收信号预选器和频谱分析仪；待测卫星和水平线极化接收测试天线位于微波暗室中，水平线极化接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接。微波暗室的吸波材料的反射功率应低于入射功率20dB以上。
b)将卫星置为发射信号状态，并设置为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIH(单位为dBW)。
c)拆除卫星接收信号预选器，将水平线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪。测量卫星某发射频段内的信号积分功率PSH(单位为dBW)。
d)架设垂直线极化接收测试天线替换水平线极化接收测试天线，通过卫星接收信号预选器连接至频谱分析仪。将卫星置为发射信号状态，并设置为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIV(单位为dBW)。
e)拆除卫星接收信号预选器，将垂直线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪。测量与步骤c)中相同卫星发射频段内的信号积分功率PSV(单位为dBW)。
f)卫星无源互调产物与发射信号的功率比为
Figure BDA0002694316560000111
Figure BDA0002694316560000112
其中，GH为水平线极化接收测试天线的增益，GV为垂直线极化接收测试天线的增益(单位均为dBi)。根据与步骤c)中相同卫星发射频段内的卫星发射信号功率和RIS，可得出无源互调产物功率。
实施例1
步骤一、对卫星导航信号的无源互调产物进行预测试
a)按照图1建立卫星导航信号无源互调预测试系统，其中，卫星接收信号预选器以导航卫星接收信号频段为通带，带外抑制达到70dB；接收测试天线为线极化天线。
b)在卫星发射信号关闭状态下，通过频谱分析仪观察卫星接收频段内只存在噪声。
c)将卫星置为发射信号状态，设置为正常工作模式，观察卫星接收频段内噪声频谱相对于b)没有明显变化。
d)将卫星发射信号设置为载波工作模式，发现卫星接收频段内相对于b)出现新增谱线，高出噪声10dB以上，该谱线反映了卫星发射载波信号形成的无源互调产物。记录其频率，并进入步骤二。
步骤二、评估卫星无源互调产物对卫星接收载波噪声密度比的影响，得到卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值
a)按照图2建立卫星接收载波噪声密度比影响测试系统，其中，专用信号源用于模拟地面站并生成卫星接收信号，信号功率可调，调整分辨率为0.5dB；发射测试天线与卫星接收天线的极化匹配；导航卫星接收上述信号，并完成捕获、跟踪、解调、解扩、同步、译码、测距等处理。
b)将卫星置为不发射信号状态，在不超过卫星接收设备最大输入功率要求的前提下，以最小步进0.5dB逐步提高专用信号源的输出信号功率，并成对记录输出信号功率与载波噪声密度比。确定卫星接收设备的线性工作区为输出信号功率-90～-60dBW。记录卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)1时输出信号功率P0＝-80dBW，其中(C/N0)1为当卫星上行接收信号功率满足星地接口协议规定的卫星接收设备最小输入功率要求时，卫星接收设备产生的载波噪声密度比测量值，等于70dBHz。
c)将卫星置为发射信号状态，从小到大逐步设置专用信号源的输出信号功率，使卫星接收设备的载波噪声密度比达到(C/N0)1。
d)将卫星置为不发射信号状态，不改变当前专用信号源的输出信号功率，记录卫星接收设备的载波噪声密度比(C/N0)2＝73dBHz，(C/N0)2-(C/N0)1＝3dB为载波噪声密度比恶化的预估值。
e)选择专用信号源的输出信号功率P1＝-75dBW，使P2＝P1-((C/N0)2-(C/N0)1)＝-78dBW和P1+Δ＝-74dBW均在卫星接收设备的线性工作区内，其中Δ为卫星接收设备载波噪声密度比的最小分辨率，为1dB。将专用信号源的输出信号功率设置为P2，此时卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)3＝72dBHz。以最小步进0.5dB将输出信号功率提高至P3＝-77.5dBW，使载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ＝73dBHz，即当输出信号功率相比P3降低一个步进时(即-78dBW)，载波噪声密度比变为(C/N0)3。
f)将卫星置为发射信号状态，逐步提高专用信号源的输出信号功率至P4＝-75dBW，使卫星接收设备的载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ，即当输出信号功率相比P4降低一个步进时(即-75.5dBW)，载波噪声密度比变为(C/N0)3。
g)P4–P3＝2.5dB为卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值。
步骤三、评估无源互调产物对卫星接收性能的影响
a)按照图3建立卫星接收性能影响测试系统，其中，专用信号源具备产生卫星接收信号和多址干扰信号的能力，上述信号可单独输出或同时输出；通用信号源作为干扰信号源，具备产生宽带、窄带、脉冲等形式信号的能力，功率调整分辨率为0.1dB；合路器用于合路卫星接收信号与干扰信号。
b)将卫星置为不发射信号状态，将通用信号源置为输出关闭状态，将专用信号源的输出信号功率调整为P0＝-80dBW，测试卫星接收设备的测距精度和误码率。
c)将卫星置为发射信号状态，保持专用信号源的输出信号功率，测试卫星接收设备的测距精度和误码率。
d)关闭专用信号源的有用信号输出，设置专用信号源输出多址干扰信号，调整多址干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗多址干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率。
e)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为宽带干扰信号，调整宽带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗宽带干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率。
f)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为窄带干扰信号，调整窄带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗窄带干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率。
g)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为脉冲干扰信号，调整脉冲干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗脉冲干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率。
步骤四、测试卫星无源互调产物功率
a)按照图4建立卫星无源互调产物功率测试系统。
b)架设水平线极化接收测试天线，通过卫星接收信号预选器连接至频谱分析仪。将卫星置为发射信号状态，并设置为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIH＝-133.8dBW。
c)拆除卫星接收信号预选器，将水平线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪。测量卫星某发射频段内的信号积分功率PSH＝-33.2dBW。
d)将水平线极化接收测试天线沿天线中轴旋转90°，形成垂直线极化接收测试天线，通过卫星接收信号预选器连接至频谱分析仪。将卫星置为发射信号状态，并设置为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIV＝-134.3dBW。
e)拆除卫星接收信号预选器，将垂直线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪。测量与步骤c)中相同卫星发射频段内的信号积分功率PSV＝-33.5dBW。
f)卫星无源互调产物与发射信号的功率比为RIS＝(10^((PIH-GH)/10)+10^((PIV-GV)/10))/(10^((PSH-GH)/10)+10^((PSV-GV)/10))≈8.52×10-11(即约为-100.7dB)，其中，GH＝2dBi为水平线极化接收测试天线的增益，GV＝2dBi为垂直线极化接收测试天线的增益。根据卫星发射信号功率30dBW和RIS，可得出无源互调产物发射功率为-70.7dBW。
本发明首次提出了卫星导航信号无源互调产物的预测试方法和功率测试方法，以及无源互调产物对卫星导航信号接收性能的影响评估方法。实现了对导航卫星无源互调产物的准确测试和全面评估，为导航卫星研制提供基础。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于该方法的步骤包括：
步骤一，对卫星导航信号的无源互调产物进行预测试，如果未测试到，则结束；如果测试到，则记录无源互调产物的频率，并进入步骤二；
步骤二，评估卫星无源互调产物对卫星接收载波噪声密度比的影响，得到卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值；
步骤三，评估无源互调产物对卫星接收性能的影响；
步骤四，测试卫星无源互调产物的功率。
2.根据权利要求1所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤一的实现方法如下：
(1.1)建立卫星导航信号无源互调预测试系统，所述卫星导航信号无源互调预测试系统包括待测卫星、接收测试天线、卫星接收信号预选器和频谱分析仪，待测卫星和接收测试天线位于微波暗室中，接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接；
(1.2)将卫星置为不发射信号状态，通过频谱分析仪观察卫星接收频段内的噪声频谱；
(1.3)将卫星置为发射信号状态，设置发射信号为正常工作模式，通过频谱分析仪观察卫星接收频段内噪声频谱相对于步骤(1.2)的变化；
(1.4)将卫星发射信号设置为载波工作模式，观察卫星接收频段内频谱相对于步骤(1.2)是否出现额外信号，如果未出现额外信号，说明未测试到无源互调产物，结束；如果出现额外信号，说明测试到无源互调产物，记录其频率，并进入步骤二。
3.根据权利要求2所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤(1.1)中，卫星接收信号预选器以导航卫星接收信号频段为通带，带外抑制应达到60dB以上；接收测试天线为线极化天线。
4.根据权利要求1所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤二的实现方法如下：
(2.1)建立卫星接收载波噪声密度比影响测试系统，所述卫星接收载波噪声密度比影响测试系统包括待测卫星、发射测试天线和专用信号源，其中待测卫星和发射测试天线位于微波暗室中，发射测试天线通过电缆与专用信号源连接；
(2.2)将卫星置为不发射信号状态，在不超过卫星接收设备最大输入功率要求的前提下，以最小步进从小到大逐步提高专用信号源的输出信号功率，成对记录专用信号源输出信号功率与卫星接收设备的载波噪声密度比，确定卫星接收设备的线性工作区，即载波噪声密度比的变化与专用信号源输出信号功率的变化近似相等的输出信号功率范围；记录卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)1时专用信号源输出信号功率P0，其中(C/N0)1为当卫星实际接收信号功率达到星地或星间接口协议规定的卫星接收设备最小输入功率时，卫星接收设备的载波噪声密度比测量值；
(2.3)将卫星置为发射信号状态，在不超过卫星接收设备最大输入功率要求的前提下，以最小步进从小到大逐步提高专用信号源的输出信号功率，使卫星接收设备的载波噪声密度比达到(C/N0)1；
(2.4)将卫星置为不发射信号状态，专用信号源保持步骤(2.3)的输出信号功率，记录卫星接收设备的载波噪声密度比(C/N0)2，(C/N0)2-(C/N0)1为载波噪声密度比恶化的预估值；
(2.5)选择专用信号源的输出信号功率P1，使P2＝P1-((C/N0)2-(C/N0)1)和P1+Δ均在卫星接收设备的线性工作区内，其中Δ为卫星接收设备载波噪声密度比的最小分辨率；将专用信号源的输出信号功率设置为P2，此时卫星接收设备的载波噪声密度比为(C/N0)3；以最小步进将输出信号功率提高至P3，使载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ；
(2.6)将卫星置为发射信号状态，以最小步进逐步提高专用信号源的输出信号功率至P4，使卫星接收设备的载波噪声密度比刚好达到(C/N0)3+Δ；
(2.7)卫星无源互调产物造成的接收载波噪声密度比恶化值为P4–P3。
5.根据权利要求4所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤(2.1)的实现方法如下：
专用信号源具备生成符合星地接口协议或星间接口协议的卫星接收信号的能力，输出信号功率可调，调整分辨率应不大于0.5dB；发射测试天线与卫星接收天线的极化匹配。
6.根据权利要求1所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤三的实现方法如下：
(3.1)建立卫星接收性能影响测试系统，所述卫星接收性能影响测试系统包括待测卫星、发射测试天线、合路器、通用信号源和专用信号源，其中待测卫星和发射测试天线位于微波暗室中，发射测试天线通过电缆与合路器输出端口连接，通用信号源和专用信号源分别通过电缆与合路器的两个输入端口连接；
(3.2)在无干扰情况下，测试无源互调产物对卫星接收性能的影响，测试过程如下：
(3.2.1)将卫星置为不发射信号状态，将通用信号源置为输出关闭状态，将专用信号源的输出信号功率调整为P0，测试卫星接收设备的测距精度和误码率；
(3.2.2)将卫星置为发射信号状态，保持专用信号源的输出信号功率为P0，测试卫星接收设备的测距精度和误码率；
(3.2.3)将步骤(3.2.2)得到的测距精度与步骤(3.2.1)的测距精度进行对比，将步骤(3.2.2)得到的误码率与步骤(3.2.1)的误码率进行对比，得到无干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3)在干扰情况下，测试无源互调产物对卫星接收性能的影响，测试方法如下：
(3.3.1)关闭专用信号源的有用信号输出，设置专用信号源输出多址干扰信号，调整多址干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗多址干扰能力要求；开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到多址干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3.2)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为宽带干扰信号，调整宽带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗宽带干扰能力要求；开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到宽带干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3.3)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为窄带干扰信号，调整窄带干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗窄带干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到窄带干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响；
(3.3.4)关闭专用信号源的信号输出，将通用信号源的输出信号设置为脉冲干扰信号，调整脉冲干扰信号的功率，使干信比达到卫星接收设备的抗脉冲干扰能力要求。开启专用信号源的有用信号输出，使其输出信号功率仍为P0，测试卫星接收设备的捕获能力、测距精度和误码率，得到脉冲干扰情况下无源互调产物对卫星接收性能的影响。
7.根据权利要求6所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤(3.1)中，专用信号源具备产生卫星接收信号和多址干扰信号的能力；通用信号源作为干扰信号源，具备产生宽带信号、窄带信号和脉冲信号的能力，其功率调整分辨率应不大于0.5dB；合路器用于合路卫星接收信号与干扰信号。
8.根据权利要求7所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述卫星接收信号和多址干扰信号能够单独输出或同时输出。
9.根据权利要求1所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤四的实现方法如下：
(4.1)建立卫星无源互调产物功率测试系统，所述卫星无源互调产物功率测试系统包括待测卫星、水平线极化接收测试天线、卫星接收信号预选器和频谱分析仪；待测卫星和水平线极化接收测试天线位于微波暗室中，水平线极化接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接；
(4.2)将卫星置为发射信号状态，并设置发射信号为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIH；
(4.3)拆除卫星接收信号预选器，将水平线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪，使用频谱分析仪测量卫星某发射频段内的信号积分功率PSH；
(4.4)架设垂直线极化接收测试天线替换水平线极化接收测试天线，垂直线极化接收测试天线通过电缆与卫星接收信号预选器连接，卫星接收信号预选器通过电缆与频谱分析仪连接；
将卫星置为发射信号状态，并设置发射信号为载波工作模式，使用频谱分析仪测量卫星接收信号频段内的信号积分功率PIV；
(4.5)拆除卫星接收信号预选器，将垂直线极化接收测试天线直接连接至频谱分析仪，测量与步骤(4.3)中相同卫星发射频段内的信号积分功率PSV；
(4.6)根据PIH、PSH、PIV、PSV计算卫星无源互调产物与发射信号的功率比RIS；
(4.7)根据与步骤(4.3)中相同卫星发射频段内的卫星发射信号功率和RIS，计算得出卫星无源互调产物的功率。
10.根据权利要求9所述的卫星导航信号无源互调测试评估方法，其特征在于，所述步骤(4.6)中，卫星无源互调产物与发射信号的功率比
Figure FDA0002694316550000051
Figure FDA0002694316550000052
其中，GH为水平线极化接收测试天线的增益，GV为垂直线极化接收测试天线的增益。
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