CN206212006U - 一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，特别是用于对卫星捕获跟踪分系统测试，属于射频测试技术领域。该设备仅仅使用原有设备一半的器件资源，便可以完成原有设备可完成的所有测试功能，性价比大幅提高，设计制作方面更加简单可靠，去掉有源放大器，提高设备的运行稳定性，同时，设备变得更加小巧轻便。使用原有设备的资源，可制作两台同样的设备，同时可供两个型号并行测试，整体设备备份较通道、器件备份更为实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，特别是用于对卫星捕获跟踪分系统测试，属于射频测试技术领域。
背景技术
随着社会的进步，生活水平的提高，服务行业对无线通信业务提出更高的要求，伴随着航天技术的发展，通信卫星需要高速率、高质量的信号传输，因而，高可靠性的无线通信链路成为关键所在，对天线的指向要求更加严格，捕获跟踪成为通信卫星必不可少的功能。
现有技术中的捕获跟踪射频通道模拟设备虽然能满足测试要求，但设备设计比较复杂，通道、器件过渡冗余，内部连接十分交错，有源放大器工作状态受温度变化影响，设备庞大沉重，不便于使用者的理解和使用。随着设备高集成度、小型化的发展，现有技术中那种尽量实现较多功能的设计思路已经无法适应当前发展的需求，对地面测试设备实用化、简约化、通用化水平要求提高，而捕获跟踪专用射频通道模拟设备便是实现通信卫星捕获跟踪分系统射频测试的关键核心。随着卫星并行测试程度越来越高，需要较多数量的模拟设备进行系统集成测试，若使用原有的地面测试设备，测试前的设备校准、系统联调工作便更加冗余繁琐，地面设备的研制成本也会大大增加，不利于设备的批量生产，更不利于设备整机备份。
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，提出一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备。
本实用新型的技术解决方案是：
一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，该设备包括开关A、开关B、合成器A、合成器B、功分器A、功分器B、移相器A、移相器B、衰减器A和衰减器B；
所述的开关A有一个输入端JA1，两个输出端JA2和JA3，输出端JA2和输出端JA3可切换选择；
所述的开关B有一个输入端JB1，两个输出端JB2和JB3，输出端JB2和输出端JB3可切换选择；
所述的合成器A用于将接收到的两路输入信号合成为一路信号进行输出，合成器A有两个输入端A1和A2；
所述的合成器B用于将接收到的两路输入信号合成为一路信号进行输出，合成器B有两个输入端B1和B2；
所述的功分器A用于将接收到的一路信号分成两路功率相等的信号进行输出，功分器A有两个输出端A1和A2；
所述的功分器B用于将接收到的一路信号分成两路功率相等的信号进行输出，功分器B有两个输出端B1和B2；
所述的移相器A在0～360°范围可调，步进为2°；
所述的移相器B在0～360°范围可调，步进为2°；
所述的衰减器A在0～99dB范围可调，步进为1dB；
所述的衰减器B在0～99dB范围可调，步进为1dB；
信号A输入端与开关A的输入端JA1通过线缆连接，信号B输入端与开关B的输入端JB1通过线缆连接；
开关A的输出端JA2与合成器A的输入端A1通过线缆连接，开关A的输出端JA3与合成器B的输入端B1通过线缆连接；
开关B的输出端JB2与合成器A的输入端A2通过线缆连接，开关B的输出端JB3与合成器B的输入端B2通过线缆连接；
合成器A的输出端与功分器A的输入端通过线缆连接；
合成器B的输入端与功分器B的输入端通过线缆连接；
功分器A的输出端A1与移相器A的输入端通过线缆连接；
功分器A的输出端A2与衰减器A的输入端通过线缆连接；
功分器B的输出端B1与移相器B的输入端通过线缆连接；
功分器B的输出端B2与衰减器B的输入端通过线缆连接；
移相器A的输出端为和通道信号A的输出端；
衰减器A的输出端为差通道信号A的输出端；
移相器B的输出端为和通道信号B的输出端；
衰减器B的输出端为差通道信号B的输出端。
信号流向及设置分以下几个步骤：
(1)根据和通道天线方向图得出和信号与天线偏转角度的关系表，根据差通道天线方向图得出差信号与天线偏转角度的关系表，从而得出相同偏转角度时和、差信号的差值关系表。
(2)通过测试前校准，得出衰减器设置为不同衰减值时，相对于0dB衰减值时的相位变化表，即衰减器校准数据。
(3)射频信号源接入信号输入端，根据和信号与天线偏转角度的关系表，通过调节射频信号源的大小，模拟实现天线指向的偏转角度，(即天线指向越精准，信号幅度越大)。
(4)信号经过开关A、B与合成器A、B，实现2个通道的交叉备份。
(5)信号经过功分器，将信号分成幅度相等的2个信号，分别进入移相器、衰减器，进行幅度和相位的调整，从而得到和通道信号和差通道信号，进入被测设备。
(6)测试前首先选定一个基准点，根据同偏转角度和、差信号的差值关系表，对衰减器进行调节，使和、差信号输出满足和、差信号的差值关系。
(7)通过查询校准数据，找出衰减器设置值改变后对应的相位变化值，再通过设置移相器进行相位补偿，从而得到相位相对不变的和、差信号。
(8)天线指向偏转角度变化引起和信号幅度变化，引起差信号变化，引起衰减器、移相器变化，得出该偏转角度下的卫星测试数据，通过设置不同偏转角度对应的和、差信号，得出一组完整的测试数据，满足捕获跟踪分系统测试的要求。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)在完成相同测试功能的前提下，本实用新型的设备简单，成本低，可供两个型号并行测试，整体设备备份较通路、器件备份更为实用。
(2)本实用新型的设备中的射频器件均为无源器件，运行更加稳定，各端口的驻波性能好，设备整体性能好。
(3)本实用新型在设计上简单，装机调试方便，更利于设备的小型化、产品化设计。
(4)本实用新型为一种实用、简约、通用的捕获跟踪专用射频通道模拟设备，能够器件资源，大大降低设备成本，设备的运行稳定性好，还可以减少地面测试联调工作，提高并行测试效率。
(5)针对原有捕获跟踪射频通道模拟设备设计复杂，通道、器件过渡冗余，内部连接十分交错，有源放大器工作状态受温度变化影响，设备庞大沉重，不便于使用者的理解和使用，提出一种简约化、实用化、通用化的捕获跟踪专用射频通道模拟设备。该设备仅仅使用原有设备一半的器件资源，便可以完成原有设备可完成的所有测试功能，性价比大幅提高，设计制作方面更加简单可靠，去掉有源放大器，提高设备的运行稳定性，同时，设备变得更加小巧轻便。使用原有设备的资源，可制作两台同样的设备，同时可供两个型号并行测试，整体设备备份较通道、器件备份更为实用。
(6)通过信号流向分析，原有设备中矢网自校入、矢网自校出以及相应的耦合器、切换开关均可以省去，为达到和、差通道信号模拟效果，一套衰减器、移相器便可以实现，设备中也实现了模拟通道的备份效果。
附图说明
图1为本实用新型的捕获跟踪专用射频通道模拟设备组成示意图。
具体实施方式
本实用新型为满足捕获跟踪分系统测试的要求，需要对和、差通道的信号幅度、相位进行调节，使进入卫星的和、差通路信号相位一致，幅度随天线方向图变化，为实现此功能，仅需要一个衰减器和一个移相器即可。
根据卫星实际在轨运行的状态，得出卫星天线指向的和、差通道方向图(即和通道幅度随偏转角度的关系图和差通道幅度随偏转角度的关系图)，从而可以得出相同偏转角度时和、差幅度的相对关系。参照和通道方向图，通过调节信号输入端的信号大小，来模拟卫星天线指向的偏转角度；对比和、差幅度的相对关系，通过调节衰减器的大小来实现；不同偏转角度使得和信号不同，同时和信号与差信号的幅度之差也会发生改变，从而引起了和、差通路的相位之差发生改变，需要调节移相器进行差通道的相位补偿，使和、差通道的信号输出既能满足随偏转角度的幅度变化，又能保证和、差通路的相位之差不变，达到捕获跟踪测试的目的。
本实用新型中对卫星捕获跟踪分系统进行通用化测试的射频通道模拟设备具有与卫星上输入端接口数量相一致的接口，并在设备内部提供卫星端接口与测试设备端接口之间的通道切换功能，同时，提供和、差通道的幅度调整、相移调整功能，达到模拟捕获跟踪射频通道的效果。这样，在测试之前将卫星与射频通道切换设备之间的所有电缆连接好后，测试过程中只需要根据天线方向图，对差通道的衰减器进行设置，再通过和通道的移相器进行相位补偿，便可以实现自动化测试。
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
本实用新型的射频通道模拟设备，如图1所示，用于实现在卫星捕获跟踪分系统测试中从信号源到被测设备之间的和、差通道信号模拟。包括2个开关(开关输入端为J1，输出端为J2和J3，可切换选择)、2个合成器(2路输入信号合成1路信号)、2个功分器(1路输入信号分成2路功率相等信号)、2个移相器(360°范围可调，步进为2°)、2个衰减器(99dB范围可调，步进为1dB)及若干电缆、电缆连接器、测试设备输入、输出接口。两个独立通道互为备份。切换开关是由一对射频2选1开关组成，使两个独立通道互为备份。
信号流向及设置分以下几个步骤：
(1)信号方式可以为单载波也可以为调试信号，经过射频开关选择模拟通道，在经过合成器，从而实现通道的备份。
(2)经过功分器后，将信号分为等幅、等相的两个信号分别进入和、差通道，分别进行相位、幅度的调整。
(3)通过对差通道的衰减器设置，调整差信号的幅度，达到和、差幅度之差符合天线方向图的变化规律，同时引入差通道的相位变化，经查询衰减器各衰减值的相位校准结果，经过和通道相位设置，实现差通道相位补偿，达到和、差通道相位之差不变，满足捕获跟踪分系统测试的要求。
通过信号流向分析，原有设备中矢网自校入、矢网自校出以及相应的耦合器、切换开关均可以省去，为达到和、差通道信号模拟效果，一套衰减器、移相器便可以实现，设备中也实现了模拟通道的备份效果。
实施例
如图1所示，一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，该设备包括开关A、开关B、合成器A、合成器B、功分器A、功分器B、移相器A、移相器B、衰减器A和衰减器B；
所述的开关A有一个输入端JA1，两个输出端JA2和JA3，输出端JA2和输出端JA3可切换选择；
所述的开关B有一个输入端JB1，两个输出端JB2和JB3，输出端JB2和输出端JB3可切换选择；
所述的合成器A用于将接收到的两路输入信号合成为一路信号进行输出，合成器A有两个输入端A1和A2；
所述的合成器B用于将接收到的两路输入信号合成为一路信号进行输出，合成器B有两个输入端B1和B2；
所述的功分器A用于将接收到的一路信号分成两路功率相等的信号进行输出，功分器A有两个输出端A1和A2；
所述的功分器B用于将接收到的一路信号分成两路功率相等的信号进行输出，功分器B有两个输出端B1和B2；
所述的移相器A在0～360°范围可调，步进为2°；
所述的移相器B在0～360°范围可调，步进为2°；
所述的衰减器A在0～99dB范围可调，步进为1dB；
所述的衰减器B在0～99dB范围可调，步进为1dB；
信号A输入端与开关A的输入端JA1通过线缆连接，信号B输入端与开关B的输入端JB1通过线缆连接；
开关A的输出端JA2与合成器A的输入端A1通过线缆连接，开关A的输出端JA3与合成器B的输入端B1通过线缆连接；
开关B的输出端JB2与合成器A的输入端A2通过线缆连接，开关B的输出端JB3与合成器B的输入端B2通过线缆连接；
合成器A的输出端与功分器A的输入端通过线缆连接；
合成器B的输入端与功分器B的输入端通过线缆连接；
功分器A的输出端A1与移相器A的输入端通过线缆连接；
功分器A的输出端A2与衰减器A的输入端通过线缆连接；
功分器B的输出端B1与移相器B的输入端通过线缆连接；
功分器B的输出端B2与衰减器B的输入端通过线缆连接；
移相器A的输出端为和通道信号A的输出端；
衰减器A的输出端为差通道信号A的输出端；
移相器B的输出端为和通道信号B的输出端；
衰减器B的输出端为差通道信号B的输出端。
本实用新型为满足卫星捕获跟踪分系统测试的要求，对和、差通道的信号幅度、相位进行调节，使进入卫星的和、差通路信号相位一致，幅度随天线方向图变化。
信号流向及设置分以下几个步骤：
(1)根据和通道天线方向图得出和信号与天线偏转角度的关系表，见表1第1、2列，根据差通道天线方向图得出差信号与天线偏转角度的关系表，见表1第1、3列，根据2、3列得出相同偏转角度时和、差信号的差值关系表，见表1第4列，该列为衰减器设置值，为整数，详见表1天线偏转角度与和、差信号关系表。
表1天线偏转角度与和、差信号关系表
(2)通过测试前校准，得出衰减器设置为不同衰减值时，相对于0dB衰减时的相位变化表，即校准数据。具体操作：将矢量网络分析仪进行30GHz的自校准，将矢量网络分析仪的A端接入本实用新型信号A输入端，矢量网络分析仪的B端接入本实用新型差通道信号A输出端，衰减器A设置为0dB衰减，将矢量网络分析仪调整到S21的相位测试状态，记录此状态下30GHz的相位值为X0，依次设置衰减器A为1、2、3……50dB，分别记录30GHz的相位值为X1、X2、X3……X50，分别减去X0，得出衰减器为不同值时的相位差，具体数值见表2。
表2衰减器校准数据
(3)测试时，将射频信号源接至信号A输入端，和、差信号A输出端接至卫星和、差通道输入口，将-0.10°(即衰减器A为25dB)作为基准点，查询表2衰减器校准数据，得出衰减器A为25dB时的相位相对值为-104.94°，根据和信号与天线偏转角度的关系表(表1-1)，调节射频信号源的大小，即模拟实现天线指向的偏转角度，从而得到测试数据表3的第2列，相应差通道衰减器A的设置值见表3的第3列。当测试第1点时，射频信号源输出为-6.04dBm，差通道衰减器A为14dB，查询表2衰减器校准数据，得出衰减器A为14dB时的相位相对值为-75.40°，相对于基准点相位改变了29.54°[-75.40°-(-104.94°)]，四舍五入后为30°，因此和通道的移相器设置为30°进行补偿，从而得出表3的第4列。将信号A以此种方式送入卫星的和、差通道，即可得出卫星天线与目标的方位、俯仰关系，从而实现卫星捕获跟踪的目标。
表3实际测试数据
Claims (5)
1.一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，其特征在于：该设备包括开关A、开关B、合成器A、合成器B、功分器A、功分器B、移相器A、移相器B、衰减器A和衰减器B；
所述的开关A有一个输入端JA1，两个输出端JA2和JA3，输出端JA2和输出端JA3能够切换选择；
所述的开关B有一个输入端JB1，两个输出端JB2和JB3，输出端JB2和输出端JB3能够切换选择；
所述的合成器A用于将接收到的两路输入信号合成为一路信号进行输出，合成器A有两个输入端A1和A2；
所述的合成器B用于将接收到的两路输入信号合成为一路信号进行输出，合成器B有两个输入端B1和B2；
所述的功分器A用于将接收到的一路信号分成两路功率相等的信号进行输出，功分器A有两个输出端A1和A2；
所述的功分器B用于将接收到的一路信号分成两路功率相等的信号进行输出，功分器B有两个输出端B1和B2；
信号A输入端与开关A的输入端JA1通过线缆连接，信号B输入端与开关B的输入端JB1通过线缆连接；
开关A的输出端JA2与合成器A的输入端A1通过线缆连接，开关A的输出端JA3与合成器B的输入端B1通过线缆连接；
开关B的输出端JB2与合成器A的输入端A2通过线缆连接，开关B的输出端JB3与合成器B的输入端B2通过线缆连接；
合成器A的输出端与功分器A的输入端通过线缆连接；
合成器B的输入端与功分器B的输入端通过线缆连接；
功分器A的输出端A1与移相器A的输入端通过线缆连接；
功分器A的输出端A2与衰减器A的输入端通过线缆连接；
功分器B的输出端B1与移相器B的输入端通过线缆连接；
功分器B的输出端B2与衰减器B的输入端通过线缆连接；
移相器A的输出端为和通道信号A的输出端；
衰减器A的输出端为差通道信号A的输出端；
移相器B的输出端为和通道信号B的输出端；
衰减器B的输出端为差通道信号B的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，其特征在于：所述的移相器A在0～360°范围可调，步进为2°。
3.根据权利要求1所述的一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，其特征在于：所述的移相器B在0～360°范围可调，步进为2°。
4.根据权利要求1所述的一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，其特征在于：所述的衰减器A在0～99dB范围可调，步进为1dB。
5.根据权利要求1所述的一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备，其特征在于：所述的衰减器B在0～99dB范围可调，步进为1dB。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201621276644.4U CN206212006U (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201621276644.4U CN206212006U (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备 |
Publications (1)
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| CN206212006U true CN206212006U (zh) | 2017-05-31 |
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Family Applications (1)
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| CN201621276644.4U Active CN206212006U (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 一种卫星捕获跟踪射频通道模拟设备 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN206212006U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107979968A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-01 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种幅相一致环备份结构 |
-
2016
- 2016-11-22 CN CN201621276644.4U patent/CN206212006U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107979968A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-01 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种幅相一致环备份结构 |
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