RU181746U1

RU181746U1 - Имитатор полезной нагрузки космического аппарата

Info

Publication number: RU181746U1
Application number: RU2017132132U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Комаров; Сергей Петрович Матвеенко; Сергей Олегович Паздерин
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники и техники связи и может быть использована при испытаниях наземных систем орбитальных испытаний полезных нагрузок космических аппаратов, проверке и аттестации контрольно-проверочной аппаратуры модулей полезных нагрузок космических аппаратов ретрансляции. Технический результат - расширение функциональных возможностей по перестройке и изменению значений параметров имитируемых условий прохождения сигналов. Имитатор полезной нагрузки космического аппарата содержит преобразователь частоты вниз, преобразователь частоты вверх, управляемый аттенюатор. Дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, устройство цифровой обработки, цифроаналоговый преобразователь. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и техники связи и может быть использована при испытаниях наземных систем орбитальных испытаний полезных нагрузок космических аппаратов, проверке и аттестации контрольно-проверочной аппаратуры модулей полезных нагрузок космических аппаратов связи и передачи данных, а также при исследовании функционирования спутниковых систем связи с имитацией различных условий прохождения сигналов.

Известен эмулятор канала N5106A РХВ [Keysight Technologies. Контрольно-измерительные решения. Каталог 2016, стр. 46], обеспечивающий возможность эмуляции среды прохождения сигналов в реальном времени на основе цифровой обработки сигналов. Недостатком данного устройства является отсутствие возможности работы с входными высокочастотными аналоговыми сигналами.

Наиболее близким к заявляемому является имитатор спутникового канала [Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. ЭКО-ТРЕНДЗ, Москва, 1999, стр. 187], каждый из трактов имитации которого включает в свой состав следующие основные элементы: преобразователь частоты вниз, линию задержки, преобразователь частоты вверх, управляемый аттенюатор, источник шума.

К недостаткам данного устройства относятся ограниченные возможности по перестройке и изменению значений параметров имитируемых условий прохождения сигналов.

В основу полезной модели положена задача расширения функциональных возможностей устройства.

Указанная задача решается тем, что в устройство, содержащее преобразователь частоты вниз, преобразователь частоты вверх, управляемый аттенюатор, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, устройство цифровой обработки, цифроаналоговый преобразователь, при этом преобразователь частоты вниз, аналого-цифровой преобразователь, устройство цифровой обработки, цифроаналоговый преобразователь, преобразователь частоты вверх, управляемый аттенюатор соединены последовательно по сигнальным выходам, а их входы управления соединены с соответствующими выходами управляющей электронно-вычислительной машины.

Графические изображения представлены в виде функциональной схемы.

Имитатор полезной нагрузки космического аппарата содержит преобразователь частоты вниз (ПЧ вниз) 1, сигнальный вход которого является входом устройства, а выход соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, выход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2 подключен к сигнальному входу устройства цифровой обработки (УЦО) 3, выход устройства цифровой обработки (УЦО) 3, в свою очередь, подключен к сигнальному входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 4, сигнальный выход которого соединен с сигнальным входом преобразователя частоты вверх (ПЧ вверх) 5, выход преобразователя частоты вверх (ПЧ вверх) 5 соединен с сигнальным входом управляемого аттенюатора (УА) 6, являющимся выходом устройства. Управляющая электронно-вычислительная машина (УЭВМ) 7 по выходам управления соединена с преобразователем частоты вниз (ПЧ вниз) 1, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 2, устройством цифровой обработки (УЦО) 3, цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 4, преобразователем частоты вверх (ПЧ вверх) 5 и управляемым аттенюатором (УА) 6.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода генератора тестового сигнала тестируемой земной станции, например через направленный ответвитель, поступает на вход ПЧ вниз 1, являющийся входом устройства. ПЧ вниз 1 осуществляет функцию переноса сигнала в промежуточную полосу частот необходимую для последующей оцифровки в АЦП 2. Оцифрованный сигнал поступает на вход УЦО 3, выполненного на основе перепрограммируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). В устройстве цифровой обработки осуществляется преобразование сигнала в соответствии с заданным алгоритмом, определяемым загруженным по входу управления от УЭВМ 7 файлом конфигурации ПЛИС.

С выхода УЦО 3 обработанный сигнал в цифровом виде поступает на вход ЦАП 4, где осуществляется его преобразование в аналоговую форму на промежуточной полосе частот и при помощи ПЧ вверх 5 переносится в полосу частот, соответствующую входному диапазону тестируемой станции. На основе УА 6 осуществляется установка необходимого уровня мощности сигнала на выходе имитатора. Сигнал с выхода имитатора подается на вход измерительного оборудования тестируемой станции.

Посредством перестройки, на основе управляющей ЭВМ, преобразователей частоты обеспечивается перекрытие диапазона рабочих частот ретранслятора полезной нагрузки как по линии вниз, так и по линии вверх. Файл конфигурации ПЛИС создается на основе известных программных средств разработки в соответствии с требуемыми имитируемыми эффектами прохождения сигнала через полезную нагрузку КА, а также с учетом среды прохождения сигнала по линии вверх и линии вниз.

Например, имитирование внутренних шумов тракта ретранслятора полезной нагрузки может быть выполнено суммированием в ПЛИС в цифровом виде отсчетов входного сигнала с отсчетами шума заданного распределения; имитирование амплитудно-частотной характеристики тракта ретранслятора - посредством реализации на ПЛИС цифрового фильтра с заданной амплитудно-частотной характеристикой; внесение доплеровского сдвига частоты - посредством цифрового переноса сигнала и пр.

При использовании разработанного устройства для тестирования и проверки функционирования, например, земных станций орбитальных испытаний полезной нагрузки, критерием оценки является заданная степень соответствия значений параметров имитируемых условий и среды прохождения сигнала значениям, полученным в процессе измерений, выполненных тестируемой земной станцией при прохождении сигнала через имитатор.

Все функциональные узлы устройства являются широко известными в технике, современный уровень которой позволяет реализовать устройство на базе серийно выпускаемых приборов и узлов. Например, конструктивно узлы аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования, а также устройство цифровой обработки могут быть выполнены в виде многофункционального модульного ВЧ-трансивера NI-5846R. От параметров устройств преобразования частоты вверх и вниз, аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей зависит частотный диапазон и рабочая полоса устройства.

Программное управление перестройкой частотного диапазона работы устройства, реализация возможности создания в устройстве цифровой обработки на ПЛИС произвольной структуры преобразования сигналов и возможность модификации алгоритма обработки сигнала посредством реконфигурирования ПЛИС в процессе функционирования имитатора, позволяют имитировать произвольные условия прохождения сигналов через ретранслятор полезной нагрузки космического аппарата в пределах, ограниченных техническими параметрами его функциональных узлов. Данные факты позволяют говорить о реализации более многофункционального и гибкого устройства и, соответственно, о решении положенной в основу полезной модели задачи.

Claims

Имитатор полезной нагрузки космического аппарата, содержащий преобразователь частоты вниз, преобразователь частоты вверх, управляемый аттенюатор, отличающийся тем, что дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, устройство цифровой обработки, цифроаналоговый преобразователь, при этом преобразователь частоты вниз, аналого-цифровой преобразователь, устройство цифровой обработки, цифроаналоговый преобразователь, преобразователь частоты вверх, управляемый аттенюатор соединены последовательно по сигнальным выходам, а их входы управления соединены с соответствующими выходами управляющей электронно-вычислительной машины.