CN117792477A - 基于辐射模型星的同时同频收发试验系统 - Google Patents

基于辐射模型星的同时同频收发试验系统 Download PDF

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CN117792477A
CN117792477A CN202410002240.9A CN202410002240A CN117792477A CN 117792477 A CN117792477 A CN 117792477A CN 202410002240 A CN202410002240 A CN 202410002240A CN 117792477 A CN117792477 A CN 117792477A
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signal
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frequency
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CN202410002240.9A
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康成斌
庄建楼
王金刚
徐启炳
陈玲玲
丛飞
嵇景全
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Abstract

本申请公开了一种基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,该系统包括:同频收发子系统、辐射模型星子系统、信号模拟子系统和微波暗室;同频收发子系统设置在辐射模型星子系统上,辐射模型星子系统、信号模拟子系统均位于微波暗室内部;辐射模型星子系统用于模拟电磁辐射边界条件;信号模拟子系统用于发射模拟GNSS射频信号至同频收发子系统;同频收发子系统用于在微波暗室和电磁辐射边界条件下,对GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度和多径测试、自干扰对消前后信号频谱和信号载噪比测试。该系统能够准确地表达实际多径信号特性,精准地进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱和信号载噪比测试。

Description

基于辐射模型星的同时同频收发试验系统
技术领域
本发明一般涉及航天产品无线试验技术领域,具体涉及一种基于辐射模型星的同时同频收发试验系统。
背景技术
随着航天技术的快速发展,低轨导航增强卫星由于其能够获取更高的发射功率,并能够改善卫星分布,提供更好的导航定位精度和可用性的优点,已经越来越多地应用到各个不同领域中,例如汽车无人驾驶、农业无人机、坝体变形、山体滑坡检测、天气预测等。其中,导航增强卫星通过检测全球卫导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)信号实现自主定轨,生成导航增强信号并实时播发,以提升用户定位收敛时间和定位精度。为了保证导航增强信号连续播发,同时与既有的GNSS信号处于同一频段,导航增强卫星需要采用同时同频全双工(Co-time Co-frequency Full Duplex,CCFD)收发体制。
目前,导航增强卫星的自干扰信号是一种多径弱信号,而且由于星体的散射、绕射等,成为时延分量复杂的多径信号。而辐射模型(radiation model,RM)星作为一种模拟卫星辐射边界条件的设备,可以模拟卫星平台以及星表设备外形、表面导电状态,模拟发射信号的波形、功率、多径形式。现有技术中通过人工模拟多径信号进行有线测试,然而该方案在测试过程中不仅对计算硬件资源要求较高,且人工模拟的多径信号较为单一片面,无法准确体现多径信号特性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,能够自动模拟卫星平台以及星表设备外形、表面导电状态,模拟发射信号的波形、功率、多径形式,并能够在微波暗室环境下,对空间隔离、射频对消和数字对消的自干扰抑制效果进行准确地验证。
第一方面,本发明提供了一种用于基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,该系统包括:
同频收发子系统、辐射模型星子系统、信号模拟子系统和微波暗室;所述同频收发子系统设置在所述辐射模型星子系统上,所述辐射模型星子系统、所述信号模拟子系统均位于所述微波暗室内部;
所述微波暗室用于提供微波暗室环境;
所述辐射模型星子系统用于模拟电磁辐射边界条件;
所述信号模拟子系统用于发射模拟GNSS射频信号至所述同频收发子系统;所述同频收发子系统用于在所述微波暗室环境和所述电磁辐射边界条件下,对接收的GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。
在其中一个实施例中,所述同频收发子系统包括:功率放大器、第一信号发射机、第一耦合器、第一选通开关、第一发射天线、接收天线、第二选通开关、第二耦合器、射频对消模块、数字对消模块、信号接收机、矢量网络分析仪、频谱仪、第三选通开关、第四选通开关、第一电缆组件;
所述第一信号发射机通过所述功率放大器与所述第一耦合器的第一端连接;所述第一发射天线通过所述第一选通开关与所述第一耦合器的第二端、或者,所述第一电缆组件的一端连接;所述第一电缆组件的另一端与所述矢量网络分析仪的一端连接;
所述接收天线通过所述第二选通开关与所述第二耦合器的第一端、所述第三选通开关、第四选通开关、或者,所述矢量网络分析仪的另一端连接;所述频谱仪通过所述第三选通开关与所述第二耦合器的第二端、所述射频对消模块的第一端、或者,所述数字对消模块的第一端连接;所述射频对消模块的第二端与所述第二耦合器的第三端连接;所述信号接收机通过所述第四选通开关与所述数字对消模块的第二端连接,所述射频对消模块的第三端与所述数字对消模块的第三端连接。
在其中一个实施例中,所述系统还包括计算机设备;所述计算机设备分别与所述同频收发子系统、所述辐射模型星子系统、所述信号模拟子系统电连接;所述计算机设备用于:
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪开机;
将所述第一选通开关与所述第一发射天线连接,所述第一信号发射机发射预设的GNSS射频信号,分别将所述第三选通开关与所述第二耦合器、所述射频对消模块、所述数字对消模块连接,查看所述频谱仪的频谱是否符合要求;
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪关机,并控制所述信号接收机开机;
将所述第二选通开关与所述第四选通开关连接,试验所述信号接收机是否正常锁定所述GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据所述载噪比和所述伪距测量值判断所述信号接收机是否正常;
控制所述信号接收机关机。
在其中一个实施例中,所述计算机设备还用于:
控制所述矢量网络分析仪开机;
将所述第一选通开关通过所述第一电缆组件与所述矢量网络分析仪连接,所述第二选通开关与所述矢量网络分析仪连接,查看所述矢量网络分析仪是否正常显示隔离度,所述隔离度用于表征所述第一发射天线和所述接收天线之间的端口隔离度;
控制所述矢量网络分析仪关机。
在其中一个实施例中,所述辐射模型星子系统包括辐射模型星本体、支撑座、辐射模型星支架;所述辐射模型星本体通过所述支撑座固定在所述辐射模型星支架上;所述同频收发子系统设置在所述辐射模型星本体上。
在其中一个实施例中,所述信号模拟子系统,包括:第二信号发射机、衰减器、第二发射天线、第二电缆组件;
所述第二信号发射机通过所述第二电缆组件与所述衰减器的一端连接;所述衰减器的另一端与所述第二发射天线连接;所述计算机设备还用于:
调整所述第二发射天线,以使所述第二发射天线对准所述接收天线;并获取衰减阈值,根据所述衰减阈值确定所述衰减器的可调数值,所述可调数值大于或等于所述衰减阈值;
将所述第二选通开关与所述第四选通开关连接,并控制所述第二信号发射机和所述信号接收机开机,试验所述第二信号发射机发射预设的GNSS射频信号时,所述信号接收机是否正常锁定所述GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据所述载噪比和所述伪距测量值判断所述信号接收机是否正常;
当测试完成后,控制所述第二信号发射机和所述信号接收机关机。
在其中一个实施例中,所述计算机设备还用于:
获取所述第二信号发射机的输出功率、所述第二发射天线的发射增益、所述第二电缆组件的损耗、所述第二发射天线与所述接收天线的距离、发射信号波长、信号落地电平值;
基于所述第二信号发射机的输出功率、所述第二发射天线的发射增益、所述第二电缆组件的损耗、所述第二发射天线与所述接收天线的距离、发射信号波长、信号落地电平值,确定所述衰减阈值。
在其中一个实施例中,所述辐射模型星子系统还包括太阳翼;所述太阳翼位于所述辐射模型星本体上;所述计算机设备还用于:
将所述第一选通开关与所述矢量网络分析仪的一端连接,将所述第二选通开关与所述矢量网络分析仪的另一端连接;
控制所述矢量网络分析仪开机,并通过所述矢量网络分析仪测量一端与另一端之间的收发天线的隔离度随频率变化的曲线和多径的时域分布,并判断收发天线隔离度及时域分布是否正常;
当正常时,调整转动设置在所述辐射模型星本体上的所述太阳翼,通过所述矢量网络分析仪测量收发天线的隔离度和时域分布,对所述太阳翼影响多径的情况进行测试,判断收发天线隔离度及多径的时域分布是否正常。
在其中一个实施例中,所述计算机设备还用于:
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪开机;
将所述第一选通开关连接所述第一发射天线,所述第一信号发射机发射预设的GNSS射频信号,分别将所述第三选通开关与所述第二耦合器、所述射频对消模块、所述数字对消模块连接时,查看所述频谱仪的频谱是否符合要求;
当符合要求时,调整转动设置在所述辐射模型星本体上的所述太阳翼,对所述太阳翼影响对消效果的情况进行测试,验证自干扰对消后信号射频和中频频谱是否正常;
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪关机。
在其中一个实施例中,所述计算机设备还用于:
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述第二信号发射机、所述信号接收机开机;
将所述第一选通开关与所述第一发射天线连接,所述第二选通开关与所述第二耦合器连接,所述第四选通开关与所述数字对消模块连接,所述第一信号发射机发射预设的GNSS射频信号,所述第二信号发射机发射同频GNSS射频信号,试验所述信号接收机是否正常锁定所述GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据所述载噪比和所述伪距测量值判断所述信号接收机是否正常;
当正常时,调整转动设置在所述辐射模型星本体上的所述太阳翼,对所述太阳翼影响对消效果的情况进行测试,自干扰对消前后信号载噪比测试,验证自干扰对消后信号载噪比是否正常;
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪、所述第二信号发射机、所述信号接收机关机。
本申请实施例提供的基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,包括同频收发子系统、辐射模型星子系统、信号模拟子系统和微波暗室;同频收发子系统设置在辐射模型星子系统上,辐射模型星子系统、信号模拟子系统均位于微波暗室内部;微波暗室用于提供微波暗室环境;辐射模型星子系统用于模拟电磁辐射边界条件;信号模拟子系统用于发射模拟GNSS射频信号至同频收发子系统;同频收发子系统用于在微波暗室环境和电磁辐射边界条件下,对接收的GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。与现有技术相比,该系统能够在微波暗室内,利用辐射模型RM星模拟真实的电磁辐射边界条件,将真实收发天线作为激励源,为自干扰测试过程提供了优质的计算硬件资源,并通过同频收发子系统引入了真实的多径自干扰信号,其具有广的时域谱和信道特征,能够更全面且准确地体现实际多径信号特性,从而更为精准地进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试,为后续自干扰抑制软硬件产品的设计和改进提供良好的数据指导信息。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本申请实施例提供的基于辐射模型星的同时同频收发试验系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的同频收发子系统的结构示意图;
图3为本申请另一实施例提供的基于辐射模型星的同时同频收发试验系统的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的辐射模型星子系统和同频收发子系统的设置结构示意图;
图5为本申请实施例提供的信号模拟子系统的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的同频收发子系统、辐射模型星子系统和信号模拟子系统的设置结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
附图标记说明:
同频收发子系统-10;功率放大器-11;第一信号发射机-12;第一耦合器-13;第一选通开关-14;第一发射天线-15;接收天线-16;第二选通开关-17;第二耦合器-18;射频对消模块-19;数字对消模块-101;信号接收机-102;矢量网络分析仪-103;频谱仪-104;第三选通开关-105;第四选通开关-106;第一电缆组件-107;辐射模型星子系统-20;辐射模型星本体-21;支撑座-22;辐射模型星支架-23;太阳翼-24;信号模拟子系统-30;第二信号发射机-31;衰减器-32、第二发射天线-33;第二电缆组件-34;微波暗室-40;计算机设备-50。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
可以理解,在卫星通信技术的快速发展过程中,低轨导航增强卫星作为卫星导航及低轨互联网卫星星座的一个重要方向,已经越来越多地应用到各个不同领域中。其具有低时延、信号强、成本低的特征,是搭建卫星互联网的最佳载体,并且信号强度更强,相应的地面终端可以更加小型化、轻量化,能够满足自动驾驶、无人机遥控等需求。导航增强卫星通过高精度监测GNSS信号,完成自主定轨,并生成导航增强信号实时播发,实现用户定位收敛时间、定位精度等性能的提升。如果不同时监测和播发信号,会在三个方面造成系统性能的下降:一是卫星端播发的导航增强信号不能瞬时切断,残留信号仍将干扰GNSS信号的高精度监测;二是用户端采用时分方式接收造成总接收功率的下降,延长收敛时间;三是改变了用户接收机现行体制,增加用户成本并提高了推广应用难度。如果同时监测和播发,但所播发的导航增强信号采用有别于现行的GNSS信号的频段,也会造成用户接收机的不兼容,违背了导航增强的设计初衷。因此必须采用同时同频全双工技术CCFD收发体制。
需要说明的是,同时同频全双工技术是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作,使得通信双方在上、下行可以在相同时间使用相同的频率,突破了现有的频分双工(Frequency Division Duplexing,FDD)和时分双工(Time DivisionDuplexing,TDD)模式,是通信节点实现双向通信的关键之一。
GNSS是一种全球导航卫星系统,可以在全球范围内提供准确的位置信息,它可以被用于许多不同的应用领域,包括航空、海洋、农业、交通和地质勘探等。用户可以通过接收卫星发射的GNSS信号来确定位置和速度,这些信号可以通过GNSS接收天线和接收器来接收。
其中,导航增强卫星的自干扰信号是一种多径弱信号,由于星体的散射、绕射等,成为时延分量复杂的多径信号。而RM星是一种模拟卫星辐射边界条件的设备,可以模拟卫星平台以及星表设备外形、表面导电状态,模拟发射信号的波形、功率、多径形式。现有技术中通过人工模拟多径信号进行有线测试,然而该方案在测试过程中对计算硬件资源要求较高,且人工模拟的多径信号数量少、时域谱能量集中,其较为单一片面,无法准确体现多径信号特性。
基于上述缺陷,本申请提供了一种基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,与现有技术相比,该系统能够在微波暗室内,利用辐射模型RM星模拟真实的电磁辐射边界条件,将真实收发天线作为激励源,为自干扰测试过程提供了优质的计算硬件资源,并通过同频收发子系统引入了真实的多径自干扰信号,其具有广的时域谱和信道特征,能够更全面且准确地体现实际多径信号特性,从而更为精准地进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试,为后续自干扰抑制软硬件产品的设计和改进提供良好的数据指导信息。
请参见图1所示,图1为基于辐射模型星的同时同频收发试验系统的结构示意图。该试验系统包括:同频收发子系统10、辐射模型星子系统20、信号模拟子系统30和微波暗室40;同频收发子系统10设置在辐射模型星子系统20上,辐射模型星子系统20、信号模拟子系统30均位于微波暗室40内部。
微波暗室40用于提供微波暗室环境;辐射模型星子系统20用于模拟电磁辐射边界条件;信号模拟子系统30用于发射模拟GNSS射频信号至同频收发子系统;同频收发子系统10用于在微波暗室环境和电磁辐射边界条件下,对接收的GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。
具体地,上述微波暗室40是用于辐射无线电干扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量的封闭空间。该微波暗室是由吸波材料和金属屏蔽体组建的特殊房间,在微波暗室中进行天线、雷达等无线通讯产品和电子产品测试可以免受杂波干扰,提高被测设备的测量精度和效率。微波暗室的工作原理是根据电磁波在有耗介质中传播的规律,在暗室的各个墙壁设置大量制作成尖劈的吸波材料,吸收电磁波的辐射能量,降低反射能量,从而使环境散射影响控制在可接受的范围以内。
辐射模型星子系统20又称为RM星子系统,可以包括辐射模型星本体,该辐射模型星本体用于提供电磁辐射环境。同频收发子系统10可以是固定设置在辐射模型星子系统20上,也可以是与辐射模型星子系统20活动连接。
信号模拟子系统30可以发射模拟GNSS射频信号,使得同频收发子系统中的接收天线接收到GNSS射频信号,然后对GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。
本实施例中通过将辐射模型星子系统和信号模拟子系统均位于微波暗室内部,能够使得在进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试过程中,免受杂波干扰,提高被测设备的测量精度和效率。
本申请实施例提供的基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,包括同频收发子系统、辐射模型星子系统、信号模拟子系统和微波暗室;同频收发子系统设置在辐射模型星子系统上,辐射模型星子系统、信号模拟子系统均位于微波暗室内部;微波暗室用于提供微波暗室环境;辐射模型星子系统用于模拟电磁辐射边界条件;信号模拟子系统用于发射模拟GNSS射频信号至同频收发子系统;同频收发子系统用于在微波暗室环境和电磁辐射边界条件下,对接收的GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。与现有技术相比,该系统能够在微波暗室内,利用辐射模型星模拟真实的电磁辐射边界条件,将真实收发天线作为激励源,为自干扰测试过程提供了优质的计算硬件资源,并通过同频收发子系统引入了真实的多径自干扰信号,其具有广的时域谱和信道特征,能够更全面且准确地体现实际多径信号特性,从而更为精准地进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试,为后续自干扰抑制软硬件产品的设计和改进提供良好的数据指导信息。
在其中一个实施例中,请参见图2所示,图2为本申请另一实施例提供的同频收发子系统10的结构示意图。该同频收发子系统10包括:功率放大器11、第一信号发射机12、第一耦合器13、第一选通开关14、第一发射天线15、接收天线16、第二选通开关17、第二耦合器18、射频对消模块19、数字对消模块101、信号接收机102、矢量网络分析仪103、频谱仪104、第三选通开关105、第四选通开关106、第一电缆组件107。
第一信号发射机12通过功率放大器11与第一耦合器13的第一端连接;第一发射天线15通过第一选通开关14与第一耦合器13的第二端、或者,第一电缆组件107的一端连接;第一电缆组件107的另一端与矢量网络分析仪103的一端连接。
接收天线16通过第二选通开关17与第二耦合器18的第一端、第三选通开关105、第四选通开关106、或者,矢量网络分析仪103的另一端连接;频谱仪104通过第三选通开关105与第二耦合器18的第二端、射频对消模块19的第一端、或者,数字对消模块101的第一端连接;射频对消模块19的第二端与第二耦合器18的第三端连接;信号接收机102通过第四选通开关106与数字对消模块101的第二端连接,射频对消模块19的第三端与数字对消模块101的第三端连接。
具体地,在进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试之前,需要搭建同频收发子系统,并对同频收发子系统进行加电测试,以验证各个参试设备功能是否正常,其中,参试设备是指该同频收发子系统中参加试验的设备。
需要说明的是,上述第一信号发射机12用于产生信号,并将信号发送至功率放大器11,功率放大器11用于增加输入信号的功率幅度,使输入信号功率增加,从而驱动到发射器等输出设备的负载水平。第一耦合器13是一种用于传输信号或能量的器件或装置,其主要功能是实现信号或能量的传输、耦合、匹配和适配,同时可以提供电气隔离,满足不同应用场景下的信号传输需求,并优化信号传输的效率和质量。
上述第一选通开关14可以包括选择端和公共端,选择端包括两个,分别为第一选择端和第二选择端,第一选通开关14的公共端与第一发射天线15连接,第一选通开关14的第一选择端可以与第一耦合器13的第二端连接,第一选通开关14的第二选择端可以与第一电缆组件107的一端连接。第一电缆组件107的另一端与矢量网络分析仪103的一端连接。
上述第一发射天线15用于负责向卫星发出信号,将信息转换为电磁波,接收天线16用于接收卫星发出的信号,将其转化为电信号后进行传输。上述矢量网络分析仪103是一种电磁波能量的测试设备,它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测相位,矢量网络分析仪103可以用史密斯圆图显示测试数据。
上述频谱仪104是对电信号频谱结构进行分析的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。上述射频对消模块用于对模拟信号进行处理,以实现自干扰抑制,上述数字对消模块用于对数字信号进行处理,以实现自干扰抑制。
第二选通开关17可以包括选择端和公共端,选择端包括四个,分别为第一选择端、第二选择端、第三选择端和第四选择端,第二选通开关17的公共端与接收天线16连接,第二选通开关17的第一选择端可以与第二耦合器18的第一端连接,第二选通开关17的第二选择端可以与第三选通开关105连接,第二选通开关17的第三选择端可以与第四选通开关106连接,第二选通开关17的第四选择端可以与矢量网络分析仪103的另一端连接。
第三选通开关105可以包括选择端和公共端,选择端包括四个,分别为第一选择端、第二选择端、第三选择端和第四选择端,第三选通开关105的公共端与频谱仪104连接,第三选通开关105的第一选择端可以与第二耦合器18的第二端连接,第三选通开关105的第二选择端可以与射频对消模块19的第一端连接,第三选通开关105的第三选择端可以与数字对消模块101的第一端,第三选通开关105的第四选择端可以与第二选通开关17连接。
第四选通开关106包括选择端和公共端,选择端包括两个,分别为第一选择端、第二选择端,第四选通开关106的公共端与信号接收机102连接,第四选通开关106的第一选择端可以与数字对消模块101的第二端连接,第四选通开关106的第二选择端可以与第二选通开关17连接。
射频对消模块19的第二端与第二耦合器18的第三端连接;信号接收机102通过第四选通开关103与数字对消模块101的第二端连接,射频对消模块19的第三端与数字对消模块101的第三端连接。
本实施例中能够在测试系统内引入真实的多径自干扰信号,具有广的时域谱和信道特征,避免了有线测试人工模拟的多径信号数量少、时域谱能量集中,不能准确体现实际多径信号特性的问题。
在其中一个实施例中,请参见图2和图3所示,上述系统还可以包括计算机设备50,计算机设备50分别与同频收发子系统10、辐射模型星子系统20、信号模拟子系统30电连接。
上述计算机设备50用于:控制第一信号发射机12、功率放大器11、射频对消模块19、数字对消模块11、频谱仪104开机;将第一选通开关14与第一发射天线15连接,第一信号发射机12发射预设的GNSS射频信号,分别将第三选通开关105与第二耦合器18、射频对消模块19、数字对消模块101连接,查看频谱仪104的频谱是否符合要求;控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104关机,并控制信号接收机102开机;将第二选通开关17与第四选通开关106连接,试验信号接收机102是否正常锁定GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据载噪比和伪距测量值判断信号接收机102是否正常;控制信号接收机102关机。
需要说明的是,在构建出上述同频收发子系统之后,可以对同频收发子系统进行加电测试,以验证各个参试设备功能是否正常。其中,第三选通开关105选通连接的器件不同,使得对应的线路也不同,频谱仪104对应显示的频谱也不同。
具体地,计算机设备可以先控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104开机,然后将第一选通开关14与第一发射天线15连接,第一信号发射机12发射预先设定的GNSS射频信号,将第三选通开关105与第二耦合器18的第二端连接,然后观察频谱仪104上显示的频谱,查看该频谱是否为高于噪声的预设GNSS射频信号的频谱;当为高于噪声的预设GNSS射频信号的频谱时,则表示该线路对应的频谱正常;否则,该线路对应的频谱异常。
将第三选通开关105与射频对消模块19连接,可以在射频频段观察频谱仪104的频谱,查看该频谱是否为接近噪声的频谱;当为接近噪声的频谱时,则表示该线路对应的频谱正常;否则,该线路对应的频谱异常。
将第三选通开关105与数字对消模块101连接,可以在中频频段观察频谱仪104的频谱,查看该频谱是否为接近噪声的频谱;当为接近噪声的频谱时,则表示该线路对应的频谱正常;否则,该线路对应的频谱异常。
当频谱出现异常时,则可以查找异常原因并进行异常提示,其中,可以通过声音报警的方式、图像显示报警的方式、发送报警提示的方式进行报警。可选的,异常原因可以包括频谱仪出现故障,线路连接松动等。
计算机设备在对频谱是否正常验证完成后,可以控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104关机,并控制信号接收机102开机。然后将第二选通开关17选通连接第四选通开关106,则接收天线16与接收信号机连接,则试验信号接收机102是否能够正常锁定GNSS射频信号,并生成载噪比C/N0和伪距测量值,根据载噪比和伪距测量值判断所述信号接收机102是否正常,然后控制信号接收机102关机。
示例性地,可以通过判断信号接收机102是否符合预设信号要求,当信号接收机102符合预设信号要求时,表示信号接收机102能够正常锁定GNSS射频信号;当信号接收机102不符合预设信号要求时,表示信号接收机102不能够正常锁定GNSS射频信号。当载噪比满足第一预设范围时,表示信号接收机102正常;否则为异常;当伪距测量值第二预设范围时,表示信号接收机102正常;否则为异常。其中,第一预设范围和第二预设范围是根据实际需求自定义设置的,可以自适应调整。
可以理解的是,伪距就是利用伪随机码信号相关方法测量得到的GNSS接收机到卫星之间的距离。伪距精度与伪随机码信号的C/N0有关,C/N0,即信号载波功率(CarrierPower)与噪声频谱密度功率(Noise Density)的比率,以dB·Hz为单位,一般也会简单称之为载噪比。
进一步地,计算机设备可以控制矢量网络分析仪103开机,将第一选通开关14通过第一电缆组件与矢量网络分析仪103连接,第二选通开关17与矢量网络分析仪103连接,查看矢量网络分析仪103是否正常显示隔离度,隔离度用于表征第一发射天线15和接收天线16之间的端口隔离度。
具体地,当第一选通开关14和第二选通开关17都选通连接矢量网络分析仪103时,可以查看矢量网络分析仪103是否能够正常显示第一发射天线15和接收天线16之间的端口隔离度,即判断该端口隔离度是否满足预设范围,当满足预设范围时,表示矢量网络分析仪103正常;当不能满足预设范围时,表示矢量网络分析仪103异常。然后控制矢量网络分析仪103关机,从而对同频收发子系统测试完成,各参试设备功能正常。
本实施例中通过调节第一选通开关、第二选通开关、第三选通开关和第四选通开关的选通连接,能够对同频收发子系统中的各个参试设备进行功能测试,以确保后续在天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试过程中,提供良好的测试系统环境,提高测试准确度。
在其中一个实施例中,请参见图4所示,辐射模型星子系统20包括辐射模型星本体21、支撑座22、辐射模型星支架23;辐射模型星本体21通过支撑座22固定在辐射模型星支架23上;同频收发子系统10设置在辐射模型星本体21上。
需要说明的是,上述支撑座22的数量可以为多个,辐射模型星支架23的数量也可以为多个。可以将同频收发子系统安装固定在辐射模型RM星本体上,辐射模型星本体21通过多个支撑座22固定在辐射模型星支架23上。然后将辐射模型子系统放置在微波暗室40内。
其中,上述辐射模型星本体21包括表面,其表面可以是矩形,也可以是圆形,或者可以是其他任意形状,支撑座22的数量可以是一个,两个或多个,只要能够支撑辐射模型星本体21固定在辐射模型星支架23上即可。该辐射模型星支架23用于固定辐射模型星本体21,可以是矩形支架,其数量可以是一个,两个或多个。
本实施例中通过将同频收发子系统设置在辐射模型星本体21上,并设置射模型星本体、支撑座22、辐射模型星支架23,能够固定辐射模型星本体21,防止其发生晃动,从而能够更稳定地模拟电磁辐射边界条件。
在其中一个实施例中,请参见图5所示,该信号模拟子系统30,包括:第二信号发射机31、衰减器32、第二发射天线33、第二电缆组件34;
第二信号发射机31通过第二电缆组件34与衰减器32的一端连接;衰减器32的另一端与第二发射天线33连接;
请参见图6、图5和图2所示,计算机设备还用于:
调整第二发射天线33,以使第二发射天线33对准接收天线16;并获取衰减阈值,根据衰减阈值确定衰减器32的可调数值,可调数值大于或等于衰减阈值;将第二选通开关17与第四选通开关106连接,并控制第二信号发射机31和信号接收机102开机,试验第二信号发射机31发射预设的GNSS射频信号时,信号接收机102是否正常锁定GNSS射频信号信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据载噪比和伪距测量值判断信号接收机102是否正常;当测试完成后,控制第二信号发射机31和信号接收机102关机。
需要说明的是,上述信号模拟子系统30可以是GNSS射频信号模拟子系统30,上述第二信号发射机31用于产生信号,通过第二电缆组件34与衰减器32的一端连接,衰减器32的另一端与第二发射天线33连接。衰减器32是一种提供衰减的电子元器件,其用于调整电路中信号的大小,改善阻抗匹配,若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时,则可以在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器32,能够缓冲阻抗的变化。
该信号模拟子系统30放置在微波暗室40内,并通过计算机设备调整第二发射天线33,使其对准接收天线16,然后计算并设置可调衰减器32的可调数值A,其中,A≤0。具体可以是通过获取衰减阈值,根据衰减阈值确衰减器32的可调数值,可调数值大于或等于衰减阈值。
其中,上述计算机设备还用于:获取第二信号发射机31的输出功率、第二发射天线33的发射增益、第二电缆组件34的损耗、第二发射天线33与接收天线16的距离、发射信号波长、信号落地电平值;基于第二信号发射机31的输出功率、第二发射天线33的发射增益、第二电缆组件34的损耗、第二发射天线33与接收天线16的距离、发射信号波长、信号落地电平值,确定衰减阈值。
可以理解的是,上述第二信号发射机31的输出功率、第二发射天线33的发射增益、第二电缆组件34的损耗、第二发射天线33与接收天线16的距离、发射信号波长、信号落地电平值可以是实际测量得到的,也可以是通过外部设备导入获取的,还可以是通过数据库或区块链获取的。其中,上述发射信号波长还可以是获取信号频率,并根据信号频率计算得到的。
具体地,在确定衰减器32的可调数值的过程中,可以先获取第二信号发射机31的输出功率P1、第二发射天线33的发射增益Gt、第二电缆组件34的损耗L(L≤0)、第二发射天线33与接收天线16的距离D、发射信号波长λ、GNSS射频信号落地电平值P2,然后第二信号发射机31的输出功率P1、第二发射天线33的发射增益Gt、第二电缆组件34的损耗L(L≤0)、第二发射天线33与接收天线16的距离D、发射信号波长λ、GNSS射频信号落地电平值P2,确定衰减阈值,可以通过如下公式表示:
A≥P2–P1–Gt-L–20*lg(λ/(4πD))
在确定出衰减阈值之后,可以取大于或等于衰减阈值的值,将其作为衰减器32的可调数值。
本实施例中通过设置衰减器32的可调数值,能够第二发射天线33发出信号的电平与GNSS射频信号落地电平相当,便于更好地判断各参试设备功能是否正常。
在确定出衰减器32的可调数值之后,可以将第二选通开关17与第四选通开关106连接,即接收天线16与信号接收机102连接,然后控制第二信号发射机31和信号接收机102开机,试验第二信号发射机31发射预设的GNSS射频信号,查看信号接收机102是否正常锁定GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据载噪比和伪距测量值判断信号接收机102是否正常。当测试完成后,控制第二信号发射机31和信号接收机102关机。
示例性地,当信号接收机102符合预设信号要求时,表示信号接收机102能够正常锁定GNSS射频信号;当信号接收机102不符合预设信号要求时,表示信号接收机102不能够正常锁定GNSS射频信号。当载噪比满足第一预设范围时,表示信号接收机102正常;否则为异常;当伪距测量值第二预设范围时,表示信号接收机102正常;否则为异常。其中,第一预设范围和第二预设范围是根据实际需求自定义设置的,可以自适应调整。
本实施例中采用透波材料支撑,减少RM星支架等环境材料对多径绕射的影响,并采用可转动太阳翼,对太阳翼不同工作状态进行模拟.,实现了对自干扰对消前后信号频谱、载噪比的测试。并且能够在测试系统内引入真实的多径自干扰信号,具有广的时域谱和信道特征,避免了有线测试人工模拟的多径信号数量少、时域谱能量集中,不能准确体现实际多径信号特性的问题。
在其中一个实施例中,上述辐射模型星子系统20还包括太阳翼24;太阳翼24位于辐射模型星本体21上;计算机设备还用于:
将第一选通开关14与矢量网络分析仪103的一端连接,将第二选通开关17与矢量网络分析仪103的另一端连接;控制矢量网络分析仪103开机,并通过矢量网络分析仪103测量一端与另一端之间的收发天线的隔离度随频率变化的曲线和多径的时域分布,并判断收发天线隔离度及时域分布是否正常;当正常时,调整转动设置在辐射模型星本体21上的太阳翼24,通过矢量网络分析仪103测量收发天线的隔离度和时域分布,对太阳翼24影响多径的情况进行测试,判断收发天线隔离度及多径的时域分布是否正常。
作为一种可实现方式,计算机设备可以先设置第一选通开关14的状态,通过第一选通开关14与第一电缆组件连接,使得第一发射天线15与矢量网络分析仪103第一端口,然后设置第二选通开关17的状态,使得接收天线16连接到矢量网络分析仪103第二端,在线路连接完成后,可以控制矢量网络分析仪103开机,然后设置矢量网络分析仪103输出的传输系数的数值单位为dB,通过矢量网络分析仪103读取从第一端口到第二端口之间的传输系数S21随频率变化的曲线,此时,该传输系数S21为收发天线的隔离度。然后判断收发天线隔离度是否处于第三预设范围内;当处于第三预设范围时,表征收发天线隔离度正常;当未处于第三预设范围时,表征收发天线隔离度异常。其中,该第三预设范围是根据实际需求自定义设置的,可以自适应调节。
进一步地将设置矢量网络分析仪103输出的传输系数的数值单位为ns,通过矢量网络分析仪103读取从第一端口到第二端口之间的传输系数S21随时延变化的曲线,此时,该传输系数S21为时域分布。然后判断星体环境下多径的时域分布是否处于第四预设范围内;当处于第四预设范围时,表征星体环境下多径的时域分布正常;当未处于第四预设范围时,表征星体环境下多径的时域分布异常。其中,该第四预设范围是根据实际需求自定义设置的,可以自适应调节。
作为另一种可实现方式,计算机设备可以调整转动辐射模型星本体21上的太阳翼24,可对太阳翼24影响多径的情况进行测试。其中,可以采用两种转动方式,一种方式为将太阳翼24转动并固定到某一设定角度,然后评估太阳翼24位置对收发天线隔离度和多径特性的影响。另一种方式是太阳翼24按照卫星实际设计的转速转动,然后评估动态条件下太阳翼24位置对收发天线隔离度和多径特性的影响。
示例性地,一种方式是先将太阳翼24转动并固定到某一设定角度,然后通过所述矢量网络分析仪103测量从第一端口与第二端口之间的收发天线的隔离度,判断收发天线隔离度是否处于第一预设范围内;当处于第一预设范围时,表征收发天线隔离度正常;当未处于第一预设范围时,表征收发天线隔离度异常。另一种方式为将太阳翼24转动并固定到某一设定角度,然后通过所述矢量网络分析仪103测量从第一端口与第二端口之间的收发天线的隔离度,判断收发天线隔离度是否处于第三预设范围内;当处于第三预设范围时,表征收发天线隔离度正常;当未处于第三预设范围时,表征收发天线隔离度异常。
对于多径特性测试过程中,一种方式是先将太阳翼24转动并固定到某一设定角度,然后通过矢量网络分析仪103测量从第一端口与第二端口之间的时域分布,判断星体环境下多径的时域分布是否处于第四预设范围内;当处于第四预设范围时,表征星体环境下多径的时域分布正常;当未处于第四预设范围时,表征星体环境下多径的时域分布异常。
本实施例中在进行星体环境下对收发天线隔离度与多径测试过程中,通过模拟真实收发天线位置及星表散射体边界条件,包括太阳翼24位置及转动状态,实测收发天线隔离度和星体环境下多径特性,并通过矢量网络分析仪103直观地观测收发天线隔离度和星体环境下多径特性是否出现异常,提高了测试效率。
在其中一个实施例中,计算机设备还用于:
控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104开机;将第一选通开关14连接第一发射天线15,第一信号发射机12发射预设的GNSS射频信号,分别将第三选通开关105与第二耦合器18、射频对消模块19、数字对消模块101连接时,查看频谱仪104的频谱是否符合要求;当符合要求时,调整转动设置在辐射模型星本体21上的太阳翼24,对太阳翼24影响对消效果的情况进行测试,验证自干扰对消后信号射频和中频频谱是否正常;控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104关机。
可以理解的是,在构建出同时同频收发试验系统之后,可以进行自干扰对消前后信号频谱测试,主要目的为验证星体环境包括在太阳翼24位置及转动条件下,自干扰对消后信号射频和中频频谱是否正常。
具体地,计算机设备可以控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104开机,然后将第一选通开关14选通连接第一发射天线15,第一信号发射机12发射预设的GNSS射频信号,第三选通开关105与第二耦合器18的第二端连接,然后观察频谱仪104上显示的频谱,查看该频谱是否为高于噪声的预设GNSS射频信号的频谱;当为高于噪声的预设GNSS射频信号的频谱时,则表示该线路对应的频谱正常;否则,该线路对应的频谱异常。
将第三选通开关105与射频对消模块19连接,可以在射频频段观察频谱仪104的频谱,查看该频谱是否为接近噪声的频谱;当为接近噪声的频谱时,则表示该线路对应的频谱正常;否则,该线路对应的频谱异常。
将第三选通开关105与数字对消模块101连接,可以在中频频段观察频谱仪104的频谱,查看该频谱是否为接近噪声的频谱;当为接近噪声的频谱时,则表示该线路对应的频谱正常;否则,该线路对应的频谱异常。
当符合要求时,调整转动设置在辐射模型星本体21上的太阳翼24,对太阳翼24影响对消效果的情况进行测试,验证自干扰对消后信号射频和中频频谱是否正常。其中,可以采用两种转动方式,一种方式为将太阳翼24转动并固定到某一设定角度,然后评估太阳翼24位置对自干扰对消后信号射频和中频频谱的影响。另一种方式是太阳翼24按照卫星实际设计的转速转动,然后评估动态条件下太阳翼24位置对自干扰对消后信号射频和中频频谱的影响。然后控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104关机。
本实施例中通过对自干扰对消设备在对消前后的信号射频、中频频谱进行测试,能够精准地评估在星体多径条件下的对消效果。
在其中一个实施例中,计算机设备还用于:
控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、第二信号发射机31、信号接收机102开机;将第一选通开关14与第一发射天线15连接,第二选通开关17与第二耦合器18连接,第四选通开关106与数字对消模块101连接,第一信号发射机12发射预设的GNSS射频信号,第二信号发射机31发射同频GNSS射频信号,试验信号接收机102是否正常锁定GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据载噪比和伪距测量值判断信号接收机102是否正常;当正常时,调整转动设置在辐射模型星本体21上的太阳翼24,对太阳翼24影响对消效果的情况进行测试,自干扰对消前后信号载噪比测试,验证自干扰对消后信号载噪比是否正常;控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104、第二信号发射机31、信号接收机102关机。
具体地,计算机设备可以控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、第二信号发射机31、信号接收机102开机,并将第一选通开关14与第一发射天线15连接,第二选通开关17与第二耦合器18连接,第四选通开关106与数字对消模块101连接,然后第一信号发射机12发射预设的GNSS射频信号,第二信号发射机31发射同频GNSS射频信号,试验信号接收机102是否能够正常锁定GNSS射频信号,通过判断信号接收机102是否符合预设信号要求,当符合预设信号要求时,表示信号接收机102能够正常锁定GNSS射频信号;当信号接收机102不符合预设信号要求时,表示信号接收机102不能够正常锁定GNSS射频信号。然后生成载噪比C/N0和伪距测量值,根据载噪比和伪距测量值判断所述信号接收机102是否正常,当载噪比满足第一预设范围时,表示信号接收机102正常;否则为异常;当伪距测量值第二预设范围时,表示信号接收机102正常;否则为异常。
调整转动设置在辐射模型星本体21上的太阳翼24,对太阳翼24影响对消效果的情况进行测试,自干扰对消前后信号载噪比测试,验证自干扰对消后信号载噪比是否正常。其中,可以采用两种转动方式,一种方式为将太阳翼24转动并固定到某一设定角度,然后评估太阳翼24位置对载噪比的影响。另一种方式是太阳翼24按照卫星实际设计的转速转动,然后评估动态条件下太阳翼24位置对载噪比的影响。然后控制第一信号发射机12、功率放大器、射频对消模块19、数字对消模块101、频谱仪104、第二信号发射机31、信号接收机102关机。
本实施例中通过对自干扰对消设备在对消后的信号接收机102测距性能进行测试,评估在星体多径条件下的载噪比C/N0、测距精度效果。通过对同时同频收发自干扰抑制效果进行无线环境系统定量评估,能够为后续自干扰抑制软硬件产品的设计和改进提供良好的数据指导信息。
下面参考图7,图7为本申请实施例的计算机设备的结构示意图。
如图7所示,计算机设备600可以包括中央处理单元(CPU)601,其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分603加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM603中,还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605:包括键盘、鼠标等的输入部分606;包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607;包括硬盘等的存储部分608;以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611,诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等,根据需要安装在驱动器610上,以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地,根据本申请的实施例,上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本申请的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在机器可读介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信部分603从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时,执行本申请的系统中限定的上述功能。
应当注意,尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作,或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反,流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
附图中的流程图和框图,图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,前述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
综上所述,本申请实施例提供的基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,包括同频收发子系统、辐射模型星子系统、信号模拟子系统和微波暗室;同频收发子系统设置在辐射模型星子系统上,辐射模型星子系统、信号模拟子系统均位于微波暗室内部;微波暗室用于提供微波暗室环境;辐射模型星子系统用于模拟电磁辐射边界条件;信号模拟子系统用于发射模拟GNSS射频信号至同频收发子系统;同频收发子系统用于在微波暗室环境和电磁辐射边界条件下,对接收的GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。与现有技术相比,该系统能够在微波暗室内,利用辐射模型RM星模拟真实的电磁辐射边界条件,将真实收发天线作为激励源,为自干扰测试过程提供了优质的计算硬件资源,并通过同频收发子系统引入了真实的多径自干扰信号,其具有广的时域谱和信道特征,能够更全面且准确地体现实际多径信号特性,从而更为精准地进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试,为后续自干扰抑制软硬件产品的设计和改进提供良好的数据指导信息。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种基于辐射模型星的同时同频收发试验系统,其特征在于,该系统包括:
同频收发子系统、辐射模型星子系统、信号模拟子系统和微波暗室;所述同频收发子系统设置在所述辐射模型星子系统上,所述辐射模型星子系统、所述信号模拟子系统均位于所述微波暗室内部;
所述微波暗室用于提供微波暗室环境;
所述辐射模型星子系统用于模拟电磁辐射边界条件;
所述信号模拟子系统用于发射模拟GNSS射频信号至所述同频收发子系统;所述同频收发子系统用于在所述微波暗室环境和所述电磁辐射边界条件下,对接收的GNSS射频信号进行自干扰抑制处理,以在星体环境下进行收发天线隔离度测试、多径测试、自干扰对消前后信号频谱测试、自干扰对消前后信号载噪比测试。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述同频收发子系统包括:功率放大器、第一信号发射机、第一耦合器、第一选通开关、第一发射天线、接收天线、第二选通开关、第二耦合器、射频对消模块、数字对消模块、信号接收机、矢量网络分析仪、频谱仪、第三选通开关、第四选通开关、第一电缆组件;
所述第一信号发射机通过所述功率放大器与所述第一耦合器的第一端连接;所述第一发射天线通过所述第一选通开关与所述第一耦合器的第二端、或者,所述第一电缆组件的一端连接;所述第一电缆组件的另一端与所述矢量网络分析仪的一端连接;
所述接收天线通过所述第二选通开关与所述第二耦合器的第一端、所述第三选通开关、第四选通开关、或者,所述矢量网络分析仪的另一端连接;所述频谱仪通过所述第三选通开关与所述第二耦合器的第二端、所述射频对消模块的第一端、或者,所述数字对消模块的第一端连接;所述射频对消模块的第二端与所述第二耦合器的第三端连接;所述信号接收机通过所述第四选通开关与所述数字对消模块的第二端连接,所述射频对消模块的第三端与所述数字对消模块的第三端连接。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述系统还包括计算机设备;所述计算机设备分别与所述同频收发子系统、所述辐射模型星子系统、所述信号模拟子系统电连接;所述计算机设备用于:
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪开机;
将所述第一选通开关与所述第一发射天线连接,所述第一信号发射机发射预设的GNSS射频信号,分别将所述第三选通开关与所述第二耦合器、所述射频对消模块、所述数字对消模块连接,查看所述频谱仪的频谱是否符合要求;
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪关机,并控制所述信号接收机开机;
将所述第二选通开关与所述第四选通开关连接,试验所述信号接收机是否正常锁定所述GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据所述载噪比和所述伪距测量值判断所述信号接收机是否正常;
控制所述信号接收机关机。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述计算机设备还用于:
控制所述矢量网络分析仪开机;
将所述第一选通开关通过所述第一电缆组件与所述矢量网络分析仪连接,所述第二选通开关与所述矢量网络分析仪连接,查看所述矢量网络分析仪是否正常显示隔离度,所述隔离度用于表征所述第一发射天线和所述接收天线之间的端口隔离度;
控制所述矢量网络分析仪关机。
5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述辐射模型星子系统包括辐射模型星本体、支撑座、辐射模型星支架;所述辐射模型星本体通过所述支撑座固定在所述辐射模型星支架上;所述同频收发子系统设置在所述辐射模型星本体上。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述信号模拟子系统,包括:第二信号发射机、衰减器、第二发射天线、第二电缆组件;
所述第二信号发射机通过所述第二电缆组件与所述衰减器的一端连接;所述衰减器的另一端与所述第二发射天线连接;所述计算机设备还用于:
调整所述第二发射天线,以使所述第二发射天线对准所述接收天线;并获取衰减阈值,根据所述衰减阈值确定所述衰减器的可调数值,所述可调数值大于或等于所述衰减阈值;
将所述第二选通开关与所述第四选通开关连接,并控制所述第二信号发射机和所述信号接收机开机,试验所述第二信号发射机发射预设的GNSS射频信号时,所述信号接收机是否正常锁定所述GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据所述载噪比和所述伪距测量值判断所述信号接收机是否正常;
当测试完成后,控制所述第二信号发射机和所述信号接收机关机。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述计算机设备还用于:
获取所述第二信号发射机的输出功率、所述第二发射天线的发射增益、所述第二电缆组件的损耗、所述第二发射天线与所述接收天线的距离、发射信号波长、信号落地电平值;
基于所述第二信号发射机的输出功率、所述第二发射天线的发射增益、所述第二电缆组件的损耗、所述第二发射天线与所述接收天线的距离、发射信号波长、信号落地电平值,确定所述衰减阈值。
8.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述辐射模型星子系统还包括太阳翼;所述太阳翼位于所述辐射模型星本体上;所述计算机设备还用于:
将所述第一选通开关与所述矢量网络分析仪的一端连接,将所述第二选通开关与所述矢量网络分析仪的另一端连接;
控制所述矢量网络分析仪开机,并通过所述矢量网络分析仪测量一端与另一端之间的收发天线的隔离度随频率变化的曲线和多径的时域分布,并判断收发天线隔离度及时域分布是否正常;
当正常时,调整转动设置在所述辐射模型星本体上的所述太阳翼,通过所述矢量网络分析仪测量收发天线的隔离度和时域分布,对所述太阳翼影响多径的情况进行测试,判断收发天线隔离度及多径的时域分布是否正常。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述计算机设备还用于:
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪开机;
将所述第一选通开关连接所述第一发射天线,所述第一信号发射机发射预设的GNSS射频信号,分别将所述第三选通开关与所述第二耦合器、所述射频对消模块、所述数字对消模块连接时,查看所述频谱仪的频谱是否符合要求;
当符合要求时,调整转动设置在所述辐射模型星本体上的所述太阳翼,对所述太阳翼影响对消效果的情况进行测试,验证自干扰对消后信号射频和中频频谱是否正常;
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪关机。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述计算机设备还用于:
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述第二信号发射机、所述信号接收机开机;
将所述第一选通开关与所述第一发射天线连接,所述第二选通开关与所述第二耦合器连接,所述第四选通开关与所述数字对消模块连接,所述第一信号发射机发射预设的GNSS射频信号,所述第二信号发射机发射同频GNSS射频信号,试验所述信号接收机是否正常锁定所述GNSS射频信号,并生成载噪比和伪距测量值,根据所述载噪比和所述伪距测量值判断所述信号接收机是否正常;
调整转动设置在所述辐射模型星本体上的所述太阳翼,对所述太阳翼影响对消效果的情况进行测试,自干扰对消前后信号载噪比测试,验证自干扰对消后信号载噪比是否正常;
控制所述第一信号发射机、所述功率放大器、所述射频对消模块、所述数字对消模块、所述频谱仪、所述第二信号发射机、所述信号接收机关机。
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