CN202713319U - 一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统 - Google Patents

Abstract

一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统，包括转接器、射频电缆、开关矩阵、频谱分析仪、交换机和测试计算机，转接器一端连接卫星跟踪子系统，另一端连接射频电缆，射频电缆连接在转接器与开关矩阵之间，开关矩阵内包含射频开关和衰减器，射频开关对下行信号通道进行选择，衰减器对卫星跟踪子系统产生的下行信号的电平强度进行控制，频谱分析仪通过射频电缆与开关矩阵连接用于对下行遥测信号的频谱进行分析产生下行信号遥测调制度信息，测试计算机通过交换机与频谱分析仪相连接，测试计算机中的测试软件读取频谱分析仪产生的下行信号遥测调制度信息。该测试系统组成简单，测试精度高。

Description

一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统，尤其适用于UCB体制(C频段统一载波体制)的测试系统，属于测试技术领域。 

背景技术

跟踪子系统是卫星的关键组成部分，它为遥控遥测信号提供上下行通道。以UCB体制为例，上行遥控PSK信号对上行载波进行调频，通过上行通道进入跟踪子系统接收机，接收对载波解调后的遥控PSK信号送中心遥控，而来自中心遥测的PSK编码信号对同一下行载波进行调相，再通过下行通道输出下行信号。遥测调制度是跟踪子系统地面测试中的重要测试项目，它决定了载波和信号间的功率分配，是考量卫星下行信号的可靠性的的重要指标。 

以UCB体制的遥测调制度测量为例，该体制的下行遥测信号采用残余载波调制体制，原始的遥测数据首先通过PCM编码成为基带数字信号，再对副载波进行BPSK数据调制，最后对载波进行调相。PCM信号的表达式为：S_PCM(t)＝∑a_kg(t-kT_b)，式中a_k为数据比特流，由遥测量和编码规则决定。T_b为码元周期，是码速率Rb的倒数，g(t)表示码元脉冲波形。副载波经基带信号BPSK调制后可表示为：S_PSK(t)＝S_PCM(t)sinω_SCt，式中ω_SC为副载波的角频率。副载波PSK信号对载波调相后表达式为：S_PM(t)＝Acos[ω_t+βS_PSK(t)]，式中A为载波幅度，ω_C为载波角频率，β为调相指数，即对应卫星下行信号的遥测调制度。 

传统测试系统测量遥测调制度是通过测量下行信号的一阶边带与载波功率的差值，再通过公式的运算即可得到下行信号的遥测调制度，在跟踪子系统单机测试阶段也是采用的这种方法。现有的对卫星测控下行信号进行遥测调制度测试采用的是测量其一阶连带峰值功率与载波峰值功率之比，该值等于以调制度为自变量的一阶和零阶贝塞尔函数平方之比 

由此可得到信号的遥测调制度。在单机测试阶段由于没有遥测PCM码流的存在，通过测量下行信号一阶边带与载波功率的差值即可通过计算得到信号的遥测调制度。但是在整星测试阶段，由于卫星中心遥测数据的存在，下行信号一阶边带与载波峰峰值之比为： 式中B为频谱仪的分辨率带宽RBW。由上式可知，下行信号的遥测调制度与SPCM(f)有关，而SPCM(f)受基带码型和码速率影响，所以可以看出在整星测试阶段因为有中心遥测码流的存在，如果利用一阶边带测量遥测调制度已经不再合适，其结果受遥测码流的影响较大，存在较大的系统误差。通过抓取了一阶边带受遥测码流影响而产生的频谱变化可以看出，下行遥测信号的左侧一阶边带由于受码流的影响产生了很大的波动，所以在这种情况下进行遥测调制度的测量会产生较大的测量误差。 

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统，系统组成简单，测试精度高。 

本实用新型的技术解决方案是：一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统，包括转接器、射频电缆、开关矩阵、频谱分析仪、交换机和测试计算机，转接器一端连接卫星跟踪子系统，另一端连接射频电缆，射频电缆连接在转接器与开关矩阵之间，开关矩阵内包含射频开关和衰减器，射频开关对下行信号通道进行选择，衰减器对卫星跟踪子系统产生的下行信号的电平强度进行控制，频谱分析仪通过射频电缆与开关矩阵连接用于对下行信号的频谱进行分析产生下行信号遥测调制度信息，测试计算机通过交换机与频谱分析仪相连接用于读取频谱分析仪产生的下行信号遥测调制度信息。 

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本发明的测试系统组成简单，利用频谱分析仪对下行信号的频谱进行分析生成下行遥测信号的调制度信息，使下行信号的二阶连带不受卫星中心遥测码影响，因此可以大大减小测量过程中遥测调制度的误差，使测量结果更加准确可信。

附图说明

图1为本测试系统的组成结构图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述： 

为了解决一阶边带有受码流影响对卫星遥测调制度产生不确定误差，本文提出了一种新的卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统，如图1所示，该测试系统包括转接器2、射频电缆3、开关矩阵4、频谱分析仪5、交换机6和测试计算机7七部分组成。在卫星测试过程中1表示整星系统，1中含有跟踪子系统的相关设备，用于完成卫星的相关功能。转接器2一端连接于卫星上，用于卫星与地面设备的连接，匹配地面设备与卫星的接口或用于地面设备间的接口匹配。射频电缆3一端连于转接器2上，为卫星下行信号与地面设备连接的通道或用于地面设备间的连接。开关矩阵4包含射频开关和衰减器，射频开关用于下行信号通道的选择，衰减器用于控制下行信号的电平强度。频谱分析仪5通过射频电缆3与开关矩阵4连接，用于对下行信号的频谱进行分析生成下行遥测信号的调制度信息。测试计算机7通过交换机6与频谱分析仪5相连接，测试计算机7中的测试软件读取频谱分析仪5产生的下行遥测信号调制度信息。 

频谱分析仪采用测量二阶连带与峰值功率之比的方法得到下行遥测信号的调制度。调相信号的SPM的表达式为S_PM(t)＝Acos[ω_t+βS_PSK(t)]，将表达式展开如下： 

$S_{\mathrm{PM}}\left(t\right)=A\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\cos ({\mathrm{\ω}}_c+{2\mathrm{n\ω}}_{\mathrm{sc}})t+A\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)s_{\mathrm{PCM}}\left(t\right)\cos ({\mathrm{\ω}}_c+(2n-1){\mathrm{\ω}}_{\mathrm{sc}})t$

如果仅考察调相信号各次谐波附近的功率谱，可以忽略谐波间频谱交叉带来的影响，SPM(t)的功率谱就是上式中各项功率谱的求和。由于受来自中心遥测PCM码流的影响，与载波中心频率f相距(2n-1)fsc的奇次谐波已经展 开为连续谱，连续谱形状与基带信号功率谱形状相同；而与载波中心频率f相距2nfsc的偶次谐波分量未受PCM码流的影响，只存在有离散的频谱，其信号强度与无PCM码时相同。从功率分配的角度来说，载波通过PM调制将功率分配到各奇次谐波上，副载波再通过PSK调制将各奇次谐波功率分配到各自连续谱上，奇次谐波携带了中心遥测的所有信息；偶次谐波功率没有分散，集中在一个频点上。由上式可得遥测调制度与二次谐波的关系式为： 

可以看出二次谐波和调制度的关系不受PCM信号的影响。所以在整星测试阶段由于受中心遥测码流的影响，通过测量下行信号一阶分量的功率来计算信号遥测调制度的方法已经变得不切实际，但是可以通过测量其二阶分量的功率来实现。表1中为通过试验得到的下行信号一、二阶遥测调制度数据比对结果。 

表1含PCM码流下行信号一、二阶边带与载波峰值之差测试结果 

序号	一阶边带	二阶边带
			1	7.74	22.00
2	7.95	22.02
			3	7.60	21.96
4	7.90	22.10
			5	7.73	22.12
6	7.99	22.13
			△	0.39	0.14

由表1可见一阶边带的波动远大于二阶边带的波，由此引入的测量误差远大于测量二阶边所带来的误差。 

本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。 

Claims (1)

1.一种测试卫星跟踪子系统遥测调制度的测试系统，其特征在于：包括转接器(2)、射频电缆(3)、开关矩阵(4)、频谱分析仪(5)、交换机(6)和测试计算机(7)，转接器(2)一端连接卫星跟踪子系统(1)，另一端连接射频电缆(3)，射频电缆(3)连接在转接器(2)与开关矩阵(4)之间，开关矩阵(4)内包含射频开关和衰减器，射频开关对下行信号通道进行选择，衰减器对卫星跟踪子系统(1)产生的下行信号的电平强度进行控制，频谱分析仪(5)通过射频电缆(3)与开关矩阵(4)连接用于对下行信号的频谱进行分析生成下行信号遥测调制度信息，测试计算机(7)通过交换机(6)与频谱分析仪(5)相连接。