CN203243335U

CN203243335U - 一种扩频通道下星地授时测试系统

Info

Publication number: CN203243335U
Application number: CN2013202078938U
Authority: CN
Inventors: 范振昊; 马骏骁; 胡玉茜; 孙海燕; 郝时光
Original assignee: China Academy of Space Technology CAST
Current assignee: China Academy of Space Technology CAST
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-04-22

Abstract

本实用新型公开了一种扩频通道下星地授时测试系统，包括下变频器，综合基带设备、授时前端测试设备，授时前端测试计算机和示波器；下变频与综合基带设备相连，综合基带设备与授时前端测试设备相连，授时前端测试设备分别与授时前端测试计算机和示波器相连；通过星上遥测复位脉冲和地面解出的遥测帧头脉冲测量星地时延，通过授时前端测试计算机计算星地时差，实现高精度的扩频通道下星地时延和星地时差测试。

Description

一种扩频通道下星地授时测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种扩频通道下星地授时测试系统。

背景技术

扩频通道是指待传送的信息数据被星上设备以伪随机码调制，实现频谱扩展后再传输，地面测试设备接收端则采用同样的伪随机码序列进行解调及相关解扩处理，恢复出原始信息数据。目前，扩频通道在星地测控信号传输过程中发挥着重要的作用，正被越来越多的卫星所使用。

卫星的星地授时的功能主要为满足数据精确侦听和信息实时传输而设计，即在星上时钟的误差超出规定范围时对星上时钟进行校正，这对卫星的星地时延精度和授时精度有苛刻的要求和规定。

直接测量得到的星地时差里包含真实的星地时差和星地时延，通过测量得到星地时延便可对星地时差进行修正，将星地时延部分从星地时差中去除，得到真实的星地时差。为完成扩频通道下星地时延的测试，需使用星地授时测试系统对扩频通道下星地时延进行精确测量。扩频通道下星地时延包括三个部分：1、星上遥测生成到发出过程的时间；2、遥测信号从卫星到地面传输过程的时间；3、地面设备遥测接收解调过程的时间。其中星上遥测生成到发出过程的时间为遥测信号调制和射频链路上的时延；遥测信号从卫星到地面传输过程的时间，在综合测试阶段用射频电缆连接，时间和时间误差在us级，可以忽略不记；地面设备遥测接收解调过程的时间，该时间由地面设备解调性能决定。

“采用CORTEX作为地面设备的遥测通道星地时延测量方法研究”（安亮、权爽，总体部测试室2008年论文集）一文曾介绍了基于CORTEX综合基带设备的遥测通道星地时延测量方法，忽略卫星遥测生成到发出的时间损耗，实现了卫星综合测试时遥测通道星地时延测量，存在的问题有两个：1、测试精度不够，误差为ms级；2、只测了地面设备遥测解调的时延，无法测试卫星遥测信号调制和射频链路上的时延。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供了一种扩频通道下星地授时测试系统，能够实现高精度的星地时延测试，进一步能够实现高精度的星地时差计算。

本实用新型包括如下技术方案：

一种扩频通道下星地授时测试系统，包括下变频器，综合基带设备、授时前端测试设备，授时前端测试计算机和示波器；下变频与综合基带设备相连，综合基带设备与授时前端测试设备相连，授时前端测试设备分别与授时前端测试计算机和示波器相连；卫星中心遥测模块首先产生遥测复位脉冲，在遥测复位脉冲结束的时刻产生遥测帧头信号，卫星中心遥测模块产生的遥测复位脉冲直接发送至授时前端测试设备，授时前端测试设备对遥测复位脉冲隔离后输出至示波器或者授时前端测试计算机；卫星中心遥测模块产生的遥测帧头信号经扩频应答机转换为射频信号后送入下变频器，下变频器将射频信号变频至中频信号输出，中频信号经综合基带设备解扩产生PCM信号；授时前端测试设备接收所述PCM信号，通过解调PCM信号获得遥测帧头脉冲并输出至示波器或者授时前端测试计算机，通过示波器或者授时前端测试计算机计算星地时延。

授时前端测试设备通过监视中心计算机在总线上广播时间码获得星上时间，通过北斗天线来获得与该星上时间对应的地面北斗时间，将获得的星上时间和地面北斗时间发送至授时前端测试计算机；由授时前端测试计算机计算星地时差。

所述授时前端测试设备包括信号隔离模块、遥测解调模块、1553B总线监视模块、北斗数据接收处理模块和主控模块；信号隔离模块接收卫星中心遥测模块生成的遥测复位脉冲，并对所述遥测复位脉冲隔离后输出至示波器或者主控模块；遥测解调模块接收综合基带设备输出的PCM信号，通过解调PCM信号获得遥测帧头脉冲并输出至示波器或者主控模块；1553B总线监视模块监视中心计算机在总线上广播时间码获得星上时间，并将星上时间传输至主控模块；北斗数据接收处理模块获得北斗时间，并将其发送至主控模块；主控模块与授时前端测试计算机相连。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型使用下变频器、综合基带设备和授时前端测试设备完成对扩频信号的处理，通过星上遥测复位脉冲和地面解出的遥测帧头脉冲测量星地时延，通过授时前端测试计算机计算星地时差，实现高精度的扩频通道下星地时延和星地时差测试。

附图说明

图1为本实用新型星地授时测试系统的组成示意图。

图2为星地时延测试示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本实用新型做进一步介绍。

如图1所示，扩频通道下星地授时测试系统包括下变频器，综合基带设备，授时前端测试设备，授时前端测试计算机和示波器。扩频通道下星地时延测试中，卫星中心遥测模块首先产生遥测复位脉冲，在遥测复位脉冲结束的时刻产生遥测帧头信号，卫星中心遥测模块产生的遥测帧头信号，经扩频应答机转换为射频信号后送入下变频器，下变频器将射频信号变频至70MHz中频信号输出，经综合基带设备CORTEX解扩产生PCM信号，授时前端测试设备接收PCM信号和卫星中心遥测模块产生的遥测复位脉冲，通过解调PCM信号找到遥测帧头并送出帧头脉冲和遥测复位脉冲至示波器或者授时前端测试计算机，通过示波器或者授时前端测试计算机算出星地时延。另外，授时前端测试设备通过监视中心计算机在总线上广播时间码获得星上时间，通过北斗天线来获得地面北斗时间，将获得的星上时间和地面北斗时间发送至授时前端测试计算机；由授时前端测试计算机计算星地时差，该星地时差包含真实的星地时差和星地时延，通过测量得到星地时延便可对星地时差进行修正，得到真实的星地时差。

授时前端测试设备具体包括信号隔离模块、遥测解调模块、1553B总线监视模块、北斗数据接收处理模块和主控模块。信号隔离模块接收卫星中心遥测模块生成的遥测复位脉冲，并对所述遥测复位脉冲隔离后输出至示波器或者主控模块。通过遥测解调模块接收综合基带设备输出的PCM信号，解调PCM信号并输出帧头脉冲至示波器或者主控模块。1553B总线监视模块监视中心计算机在总线上广播时间码获得星上时间，并将星上时间传输至主控模块。北斗数据接收处理模块获得地面北斗时间，并将其传输给主控模块。主控模块与授时前端测试计算机相连，主控模块将接收的数据发送至授时前端测试计算机。

通过授时前端测试计算机对授时前端测试设备进行控制并计算星地时延；对星上时间与地面北斗时间差值进行实时记录，并自动绘制表格；所有测试数据（包括遥测数据）支持本地存储。

示波器用于显示和测量遥测帧头脉冲和遥测复位脉冲的时间，支持对显示界面进行存图。

具体实施时，下变频器、CORTEX、授时前端测试设备、授时前端测试计算机和示波器等测试设备一起完成整星综合测试阶段卫星扩频通道下星地时延测试。测试系统的具体连接关系如下：

1、卫星的遥测复位脉冲通过转接盒和低频电缆连接到授时前端测试设备的信号隔离模块，接口形式为SMA型；

2、卫星的遥测射频信号通过射频电缆连接到下变频器，接口形式N型；

3、下变频器将遥测射频信号转换为70MHz中频信号，并将70MHz中频信号通过电缆连接到CORTEX，下变频器输出接口形式为N型，CORTEX输入接口形式为BNC型；

4、CORTEX对下变频器输出的70MHz中频信号进行解扩，输出PCM信号、时钟信号和信号地，CORTEX输出接口形式为BNC型；

5、授时前端测试设备的遥测解调模块接收CORTEX送出的PCM信号、时钟信号和信号地，接口形式为SMA型，找到PCM数据中的遥测帧头后输出帧头脉冲，接口形式为SMA型；

6、卫星的总线数据通过1553B总线连接到授时前端测试设备的1553B总线监视模块，接口形式为1553B总线接口；

7、授时前端测试设备将电气隔离后的遥测复位脉冲通过低频电缆连接到示波器，授时前端测试设备输出接口形式为SMA型，示波器输入接口形式为BNC型；

8、授时性能测试装置将解调后的遥测帧头脉冲通过低频电缆连接到示波器，授时前端测试设备输出接口形式为SMA型，示波器输入接口形式为BNC型。

9、授时性能测试装置通过网络与授时前端测试计算机相连，将测试数据发送至授时前端测试计算机。

卫星在中心遥测复位脉冲结束的时刻产生遥测帧头信号，如图2所示，在示波器上找到遥测信号帧头脉冲的上升沿，标记时间点T1；再找到中心遥测复位脉冲的上升沿，标记时间点T2；T2至T1的时间间隔包含了中心遥测复位脉冲的长度、遥测帧头的长度（PCM信号）、星上设备时延和地面设备时延。星上设备时延和地面设备时延之和构成星地时延。其中复位脉冲的长度和遥测帧头的长度都是定值，因此通过测量（T1-T2）的时间间隔、复位脉冲的长度和遥测帧头的长度便可算出星地时延，具体公式如下：

（T1-T2）时间间隔=星地时延+复位脉冲长度+遥测帧头长度。

本实用新型也可以利用授时前端测试计算机计算星地时延，具体过程如下：首先记录遥测复位脉冲生成的全球导航定位系统时间T2（该标准时间取自全球导航定位系统，如北斗系统，以下使用北斗时间作为标准时间）；然后记录解调出遥测帧头脉冲的北斗时间T1，通过计算两个北斗时间差并利用上述公式来获得星地时延。

扩频通道下星地时延测量和星地时差测试作为通信卫星及其它中低轨航天器的新功能，正在被推广到越来越多的卫星设计中。在整星综合测试阶段，通过本实用新型可以高效、精确地测量卫星从星上中心遥测产生遥测信号经扩频通道到地面测试设备解出遥测信号所用的时间。

本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种扩频通道下星地授时测试系统，其特征在于，包括下变频器，综合基带设备、授时前端测试设备，授时前端测试计算机和示波器；下变频与综合基带设备相连，综合基带设备与授时前端测试设备相连，授时前端测试设备分别与授时前端测试计算机和示波器相连；卫星中心遥测模块首先产生遥测复位脉冲，在遥测复位脉冲结束的时刻产生遥测帧头信号，卫星中心遥测模块产生的遥测复位脉冲直接发送至授时前端测试设备，授时前端测试设备对遥测复位脉冲隔离后输出至示波器或者授时前端测试计算机；卫星中心遥测模块产生的遥测帧头信号经扩频应答机转换为射频信号后送入下变频器，下变频器将射频信号变频至中频信号输出，中频信号经综合基带设备解扩产生PCM信号；授时前端测试设备接收所述PCM信号，通过解调PCM信号获得遥测帧头脉冲并输出至示波器或者授时前端测试计算机，通过示波器或者授时前端测试计算机计算星地时延。

2.根据权利要求1所述的一种扩频通道下星地授时测试系统，其特征在于，授时前端测试设备通过监视中心计算机在总线上广播时间码获得星上时间，通过北斗天线来获得与该星上时间对应的地面北斗时间，将获得的星上时间和地面北斗时间发送至授时前端测试计算机；由授时前端测试计算机计算星地时差。

3.根据权利要求2所述的一种扩频通道下星地授时测试系统，其特征在于，所述授时前端测试设备包括信号隔离模块、遥测解调模块、1553B总线监视模块、北斗数据接收处理模块和主控模块；信号隔离模块接收卫星中心遥测模块生成的遥测复位脉冲，并对所述遥测复位脉冲隔离后输出至示波器或者主控模块；遥测解调模块接收综合基带设备输出的PCM信号，通过解调PCM信号获得遥测帧头脉冲并输出至示波器或者主控模块；1553B总线监视模块监视中心计算机在总线上广播时间码获得星上时间，并将星上时间传输至主控模块；北斗数据接收处理模块获得北斗时间，并将其发送至主控模块；主控模块与授时前端测试计算机相连。