RU2531459C2 - Устройство и способ калибровки - Google Patents

Устройство и способ калибровки Download PDF

Info

Publication number
RU2531459C2
RU2531459C2 RU2011132134/07A RU2011132134A RU2531459C2 RU 2531459 C2 RU2531459 C2 RU 2531459C2 RU 2011132134/07 A RU2011132134/07 A RU 2011132134/07A RU 2011132134 A RU2011132134 A RU 2011132134A RU 2531459 C2 RU2531459 C2 RU 2531459C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calibration
phase
path
signal
paths
Prior art date
Application number
RU2011132134/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011132134A (ru
Inventor
Мринал Канти САХА
Эндрю Марк БИШОП
Ана Белен Руис ХЕРЕС
Сатвиндер Сингх ЧАНА
Original Assignee
Астриум Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Астриум Лимитед filed Critical Астриум Лимитед
Publication of RU2011132134A publication Critical patent/RU2011132134A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2531459C2 publication Critical patent/RU2531459C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18515—Transmission equipment in satellites or space-based relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
    • H04B17/21—Monitoring; Testing of receivers for calibration; for correcting measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/2041—Spot beam multiple access

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к устройству для калибровки многолучевой спутниковой системы, и предназначено для обеспечения калибровки на любой частоте в пределах диапазона рабочих частот спутниковой системы. Устройство содержит диаграммообразующую схему, обеспечивающую множество трактов сигнала, причем устройство содержит калибровочный процессор для определения фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта множества трактов сигнала посредством коррелирования калибровочного тона, извлеченного из тестового тракта, с опорным калибровочным сигналом, причем калибровочный процессор конфигурирован для определения фазовых и амплитудных сдвигов тестового тракта для по меньшей мере двух калибровочных тонов по меньшей мере двух различных частот. Устройство также содержит средство для применения коррекции на основе определенных фазового и амплитудного сдвигов к тестовому тракту в диаграммообразующей схеме. Два калибровочных тона по меньшей мере двух различных частот могут быть калибровочными тонами, введенными на двух различных частотах, а также калибровочными тонами, преобразованными на две различные частоты посредством диаграммообразующей схемы. Изобретение позволяет вычислить фазовый и амплитудный сдвиги для любого тракта через диаграммообразующую схему для любой частоты в диапазоне рабочих частот многолучевой спутниковой системы и коррекции, применяемых для формирования или обработки требуемых лучей нисходящей или восходящей линии связи многолучевой спутниковой системы. 6 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к устройству калибровки и способу калибровки для спутниковой системы, содержащей диаграммообразующую схему.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многие коммерческие спутники предназначены для обеспечения множества узких лучей с заданной развязкой между лучами для обеспечения услуг связи без помех. Некоторые из этих многолучевых спутниковых систем направляют входной сигнал по большому количеству трактов, соответствующих большому количеству облучателей, и устанавливают весовые коэффициенты лучей (по амплитуде и фазе) вдоль каждого тракта для формирования требуемых лучей. Множество лучей принимаются большим количеством облучателей, а фаза и амплитуда сигналов, принятых каждым облучателем, корректируются, прежде чем сигналы будут комбинироваться и пересылаться.
Установление и поддержание требуемой относительной фазы и амплитуды между сигналами для различных облучателей требует калибровки трактов прохождения сигналов через бортовую аппаратуру спутника для устранения любых смещений фазы и амплитуды между различными сигналами для различных лучей до применения весовых коэффициентов лучей. Оборудование, используемое для преобразования частоты, фильтрации, усиления, и кабели в канале передачи, дающие задержки по времени, являются основными источниками амплитудных и фазовых разниц в каналах передачи. Даже при том, что система откалибрована перед запуском, изменения в результате старения и температурные различия могут вызвать дополнительные амплитудные и фазовые разницы в каналах передачи. Поэтому спутниковая система время от времени должна калиброваться на месте (in situ).
Ряд систем предшествующего уровня техники был разработан для калибровки системы на месте (in situ), но многие из этих систем не обеспечивают удовлетворительную калибровку. Например, системы предшествующего уровня техники не обеспечивают калибровку для всех частот рабочего диапазона частот системы. Чтобы гарантировать, что всегда реализуются требуемые лучи, также важно, чтобы корректная калибровка могла быть применена на любой частоте в пределах диапазона рабочих частот спутниковой системы.
Изобретение было создано в этом контексте.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно изобретению, имеется устройство для калибровки многолучевой спутниковой системы, содержащей диаграммообразующую схему, обеспечивающую множество трактов сигнала, причем устройство содержит калибровочный процессор для определения фазового и амплитудного сдвига тестового тракта из множества трактов посредством коррелирования калибровочного тона, извлеченного из тестового тракта с опорным калибровочным сигналом, калибровочный процессор конфигурирован для определения фазового и амплитудного сдвига тестового тракта для по меньшей мере двух калибровочных тонов по меньшей мере двух различных частот, чтобы позволить вычисление смещения фазы и амплитуды тестового тракта для сигнала любой частоты в пределах рабочего диапазона частот многолучевой спутниковой системы.
Устройство может дополнительно содержать средство для введения калибровочного тона в тестовый тракт и по меньшей мере два калибровочных тона могут содержать два калибровочных тона различных частот во время введения. Устройство может дополнительно содержать цифровой сигнальный процессор для преобразования частоты калибровочного тона в тестовом тракте, и по меньшей мере два калибровочных тона могут содержать два калибровочных тона, преобразованные на две различные частоты.
Устройство также может содержать средство выбора тестового тракта из множества трактов, причем средство выбора тестового тракта сигнала конфигурировано для калибровочного тона с заданной вводимой частотой и преобразованием частоты, для последовательного выбора каждого тракта из группы трактов множества трактов в качестве тестового тракта, чтобы сделать возможным определение смещения фазы и амплитуды каждого тракта из группы трактов. Устройство может содержать диаграммообразующую схему, имеющую множество входов и множество выходов, и группа трактов может быть выбрана из всех трактов через заданный вход или всех трактов через заданный выход. Диаграммообразующая схема может быть конфигурирована для применения коррекций к упомянутому тестовому тракту на основе определенных фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта по меньшей мере для двух калибровочных тонов по меньшей мере двух различных частот.
Следовательно, изобретение позволяет определять фазовый и амплитудный сдвиг любого тракта для любой начальной частоты и любого преобразования частоты. Бортовая аппаратура (полезная нагрузка) спутника может тогда устранять любые смещения фазы и амплитуды между различными сигналами для различных лучей до применения весовых коэффициентов лучей.
Опорный калибровочный сигнал может содержать калибровочный тон, извлеченный из опорного тракта упомянутого множества трактов. Альтернативно, опорный калибровочный сигнал может содержать чистый калибровочный тон на частоте калибровочного тона, извлеченного из тестового тракта.
Дополнительно, устройство может содержать передатчик для передачи определенных фазовых и амплитудных сдвигов на наземную станцию и приемник для приема коррекций от наземной станции, которые должны применяться в диаграммообразующей схеме на основе определенных фазовых и амплитудных сдвигов.
Для прямой линии связи системы спутниковой связи устройство может содержать расщепитель луча для направления сигнала к диаграммообразующей схеме; усилитель для усиления сигнала от диаграммообразующей схемы, тестовый тракт, который содержит тракт от расщепителя луча до усилителя; элемент связи для введения калибровочного тона в расщепитель луча; и блок переключения для направления упомянутого сигнала из упомянутого тестового тракта от усилителя к калибровочному процессору.
Для обратной линии связи системы спутниковой связи устройство может содержать усилитель для усиления сигнала для диаграммообразующей схемы; объединитель сигнала для объединения сигнала, полученного от диаграммообразующей схемы, упомянутый тестовый тракт содержит тракт от усилителя до объединителя; блок переключения для введения калибровочного тона в тестовый тракт в усилителе; и средство для направления упомянутого сигнала из упомянутого тестового тракта от упомянутого объединителя сигнала к калибровочному процессору.
Согласно изобретению, также имеется многолучевая спутниковая система, содержащая вышеописанное устройство.
Согласно изобретению, также обеспечена система спутниковой связи, содержащая многолучевую спутниковую систему и наземную станцию, конфигурированную для приема измерений фазового и амплитудного сдвига от многолучевой спутниковой системы, вычисления коррекций для сигнала заданной частоты и передачи коррекций на многолучевую спутниковую систему.
Система может содержать средство для регулировки определенных фазовых и амплитудных сдвигов и коррекций, основанных на определенных фазовых и амплитудных сдвигах для смещений амплитуды и фазы, введенных оборудованием во множестве трактов, имеющих нелинейные фазовые и амплитудные характеристики.
Согласно изобретению, также обеспечен способ калибровки многолучевой спутниковой системы, имеющей диаграммообразующую схему, обеспечивающую множество трактов сигнала, причем способ включает в себя извлечение калибровочных тонов из тестового тракта множества трактов; и определение фазовых и амплитудных сдвигов тестового тракта для калибровочных тонов посредством коррелирования извлеченных калибровочных тонов с опорными калибровочными сигналами, где калибровочные тона содержат по меньшей мере два калибровочных тона различных частот, чтобы сделать возможным вычисление из определенных фазовых и амплитудных сдвигов смещений фазы и амплитуды для тестового тракта для сигнала любой частоты в пределах диапазона рабочих частот многолучевой спутниковой системы.
Извлечение калибровочных тонов может включать в себя извлечение первого калибровочного тона из по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот и последующее извлечение второго калибровочного тона из по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот.
Способ может дополнительно содержать введение калибровочных тонов в тестовый тракт, и по меньшей мере два калибровочных тона различных частот могут включать в себя два калибровочных тона различных частот во время введения. Способ может дополнительно содержать преобразование частоты калибровочных тонов в тестовом тракте, и по меньшей мере два калибровочных тона различных частот могут содержать калибровочные тона, преобразованные на две различные частоты.
Способ может дополнительно содержать для калибровочного тона конкретной вводимой частоты и преобразования частоты последовательный выбор каждого тракта из группы трактов множества трактов в качестве тестового тракта, чтобы сделать возможным определение фазового и амплитудного сдвига каждого тракта из группы трактов. Группа трактов может быть выбрана из всех трактов через конкретный вход диаграммообразующей схемы или всех трактов через конкретный выход диаграммообразующей схемы.
Способ может дополнительно содержать извлечение калибровочного тона из опорного тракта множества трактов и обеспечение извлеченного калибровочного тона в качестве одного из упомянутых опорных калибровочных сигналов для упомянутых извлеченных из тестового тракта калибровочных тонов. Альтернативно, калибровочные опорные сигналы могут содержать чистый калибровочный тон на частоте одного из калибровочных тонов, извлеченных из тестового тракта.
Способ может дополнительно содержать применение коррекции к диаграммообразующей схеме на основе определенных фазовых и амплитудных сдвигов по меньшей мере для двух калибровочных тонов различных частот.
Дополнительно способ может содержать передачу определенных фазовых и амплитудных сдвигов на наземную станцию и прием упомянутых коррекций из наземной станции. Кроме того, способ может содержать регулировку определенных фазовых и амплитудных сдвигов и коррекций, определенных на основе фазовых и амплитудных сдвигов, для амплитудных и фазовых сдвигов, введенных нелинейным оборудованием во множестве трактов.
Согласно изобретению, также обеспечена компьютерная программа, включающая в себя команды, которые при их исполнении процессором обуславливают выполнение процессором вышеописанного способа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее с помощью примеров будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на фиг.1-11 прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 показывает систему связи, в которой может быть реализовано изобретение;
фиг.2 является принципиальной схемой некоторых из компонентов прямой и обратной линий связи в многолучевой спутниковой системе системы спутниковой связи;
фиг.3 схематично показывает тракты сигнала и калибровочных тонов через компоненты многолучевой спутниковой системы согласно одному варианту осуществления;
фиг.4 изображает, как определяется коррекция для любой рабочей частоты многолучевой спутниковой системы;
фиг.5 изображает, как определяется коррекция для любой рабочей частоты многолучевой спутниковой системы в многолучевой спутниковой системе с нелинейными компонентами;
фиг.6 изображает различные тракты и различные частоты, на которых выполняются измерения;
фиг.7, 8 и 9 изображают процесс сбора данных для выполнения калибровки многолучевой спутниковой системы;
фиг.10 схематично показывает тракты сигнала и калибровочных тонов через компоненты многолучевой спутниковой системы согласно другому варианту осуществления; и
фиг.11 схематично показывает тракты сигнала и калибровочных тонов через компоненты многолучевой спутниковой системы согласно еще одному варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Согласно фиг.1 система связи содержит многолучевую спутниковую систему 1, наземную станцию 2 оператора системы и множество местоположений 3 абонентов спутниковой связи. Многолучевая спутниковая система 1 принимает сигнал от наземной станции 2, обрабатывает сигнал и передает информацию в сигнале к множеству местоположений 3 абонентов. Многолучевая спутниковая система 1 может также принимать сигналы из местоположений 3 абонентов, обрабатывать информацию и передавать информацию в сигналах к наземной станции 2. Наземная станция 2 может также использоваться для управления спутником или передачи инструкций и данных между спутником и станцией управления, чтобы управлять спутником. Кроме того, вместо приема и передачи информации на наземную станцию 2 многолучевая спутниковая система может передать информацию на другой спутник или напрямую между абонентскими местоположениями.
Согласно фиг.2 многолучевая спутниковая система 1 содержит прямую линию связи и обратную линию связи. В прямом направлении приемник 4 принимает от наземной станции 2 входной сигнал, содержащий множество частотных каналов, и преобразует его с понижением частоты в основной диапазон частот понижающим преобразователем 5. Принятые входные сигналы затем разделяются через один или более разделителей 6 сигнала и направляются к цифровому сигнальному процессору 7 (DSP), который обеспечивает диаграммообразующую схему. Цифровой сигнальный процессор 7 обрабатывает и направляет принятые входные сигналы для формирования требуемых лучей для местоположений 3 абонентов. Требуемые лучи создаются посредством направления сигнала по множеству трактов и настройки фазы и амплитуды сигнала для каждого тракта для формирования требуемых лучей. Выходные сигналы цифрового сигнального процессора 7 затем преобразуются с повышением частоты повышающим преобразователем 8 в рабочий радиочастотный (RF) диапазон частот, усиливаются усилителями 9 и передаются в лучах выбранных пользователей нисходящей линии связи подсистемой 10 рефлектора антенны с множеством облучателей. Усилитель 9 может содержать множество усилителей с множеством портов, каждый из которых обслуживает часть трактов. Подсистема 10 рефлектора антенны с множеством облучателей содержит множество облучателей 10a, по одному для каждого тракта, по которому направляются сигналы в цифровом сигнальном процессоре 7.
В некоторых вариантах осуществления цифровой сигнальный процессор может содержать множество модулей цифрового сигнального процессора. Каждый модуль обрабатывает часть сигналов от разделителя 6. Каждый модуль 7 цифрового сигнального процессора может обеспечить аналого-цифровое преобразование, направление канала к лучу, отображение частоты (включая преобразование частоты) для поддержки планирования рабочих частот и многократного использования частот, формирование луча канала и цифроаналоговое преобразование для части входного сигнала.
Аналогично в обратном направлении входные сигналы принимаются множеством отдельных облучателей 10a подсистемы 10 рефлектора антенны с множеством облучателей и направляются по различных трактам к усилителю 11. Затем сигналы усиливаются усилителем 11 и преобразуются с понижением частоты понижающим преобразователем 12 в основной диапазон частот для обработки. Сигналы, преобразованные с понижением частоты, затем обрабатываются и объединяются цифровым сигнальным процессором 13 (DSP) и объединителем 14, преобразуются с повышением частоты повышающим преобразователем 15 на частоту, подходящую для передачи на наземную станцию 2, и передаются передатчиком 16. Усилитель 11 может содержать малошумящий усилитель для каждого тракта.
В некоторых вариантах осуществления цифровой сигнальный процессор 13 содержит множество модулей, каждый модуль приспособлен для обработки сигналов от части облучателей. Каждый модуль цифрового сигнального процессора обеспечивает аналого-цифровое преобразование сигнала основного диапазона частот, формирование лучей и цифроаналоговое преобразование. Модули 13 цифрового сигнального процессора могут также обеспечить фильтры подавления помех, смесители для смешивания сигналов с частотами гетеродина, возможности регулировки усиления и полосовые фильтры.
Хотя не показано, подсистема 10 рефлектора антенны с множеством облучателей на фиг.2 может содержать диплексер для каждого облучателя и рефлектора. Кроме того, хотя приемник 4 и передатчик 16 для приема и передачи сигналов одной и той же наземной станции показаны как отдельные компоненты, они могут являться частью одного и того же компонента.
Так как формирование луча основывается на том, какие фаза и амплитуда сигнала для определенного облучателя установлены относительно фазы и амплитуды сигнала для другого облучателя, важно знать смещения фазы и амплитуды каждого тракта, по которому сигнал может проходить через бортовую аппаратуру спутника. Прямой цифровой сигнальный процессор обычно имеет малое количество входов и большое количество выходов, определяющих тракты к большому количеству облучателей. Следовательно, прямой канал передачи содержит множество возможных путей передачи, каждый тракт определяется конкретным входом цифрового сигнального процессора и конкретным трактом от цифрового сигнального процессора до облучателя. Аналогично в обратной линии связи, цифровой сигнальный процессор имеет большое количество входов, соответствующих большому количеству облучателей, и малое количество выходов к объединителю. Поэтому обратная линия связи имеет множество возможных трактов, каждый тракт определяется трактом от конкретного облучателя и выходом на объединитель.
Наличие кабелей в каналах передачи и оборудовании, используемом для преобразования частоты, фильтрации и усиления, приводит к задержкам, а также амплитудным и фазовым разницам в трактах. Так как различные тракты могут содержать различное оборудование и кабели, фазовый и амплитудный сдвиг сигнала в одном тракте может отличаться от фазового и амплитудного сдвига в другом тракте. Например, фаза и амплитуда сигнала в прямой линии связи, проходящей через первый разделитель к первому входу первого цифрового модуля 7 процессора и после этого через первый выход к первому усилителю 9 с множеством портов, могут отличаться от фазы и амплитуды сигнала, проходящего через второй разделитель ко второму входу второго модуля цифрового сигнального процессора и затем через второй выход ко второму усилителю с множеством портов.
Система калибруется перед запуском при температуре окружающей среды для определения фазового и амплитудного сдвига вдоль каждого тракта. Однако сдвиг фаз вдоль каждого тракта может измениться после запуска спутника из-за температурных изменений, влияния окружающей среды, изменений в резервной конфигурации каналов передачи и старения. Поэтому система должна время от времени калиброваться заново. Тогда любое отклонение из-за температуры или срока службы может быть замечено при сравнении результата калибровки бортовой аппаратуры на орбите с начальной калибровкой на земле.
Система содержит калибровочную подсистему 17 для нахождения фазового и амплитудного сдвига в трактах. Ниже будет описано определение калибровочной подсистемой смещения фазы и амплитуды в трактах от разделителя 6 до усилителя 9 в цепи прямой связи и от усилителя 11 до объединителя 14 в цепи обратной связи. Однако следует иметь в виду, что это лишь пример, и калибровочные тракты могут включать в себя больше или меньше компонентов.
В цепи прямой связи калибровочная подсистема 17 вводит калибровочный тон в разделители 6 и извлекает калибровочный тон с выбранного выхода усилителей 9 и определяет смещение фазы и амплитуды сигнала. Как будет описано более подробно ниже, смещение фазы и амплитуды может быть определено или относительно другого тракта или относительно чистого калибровочного сигнала. Также измерения фазы и амплитуды в тракте могут проводиться повторно для множества различных частот, чтобы сделать возможной экстраполяцию результатов на любую рабочую частоту многолучевой спутниковой системы. Результаты отправляются на наземную станцию 2, которая вычисляет коррекции, которые необходимо применить в канале передачи на данной частоте. Инструкции для реализации коррекций возвращаются на многолучевую спутниковую систему 1. Например, инструкции могут возвращаться прямо цифровому сигнальному процессору 7 или через калибровочную подсистему 17. Коррекции применяются посредством регулировки фазовых и амплитудных весовых коэффициентов в диаграммообразующей схеме в цифровом сигнальном процессоре 7.
В цепи обратной связи калибровочная подсистема 17 вводит калибровочный тон на вход усилителя 11. Затем калибровочная подсистема извлекает калибровочный тон из объединителя 14 и определяет фазовый и амплитудный сдвиг в тракте. Опять же, фазовый и амплитудный сдвиги могут быть определены или относительно другого тракта или относительно чистого калибровочного сигнала. Измерение фазы и амплитуды в тракте могут также повторяться для множества различных частот, чтобы сделать возможной экстраполяцию результатов на любую рабочую частоту. Опять же, результаты измерений отправляют на наземную станцию 2, которая вычисляет коррекции, которые необходимо применить к сигналу заданной частоты в канале передачи. Инструкции для реализации коррекций для каналов передачи возвращаются на многолучевую спутниковую систему. Например, инструкции могут возвращаться прямо цифровому сигнальному процессору 13 или через калибровочную подсистему 17. Коррекции применяются посредством регулировки фазовых и амплитудных весовых коэффициентов в системе формирования диаграммы направленности антенны в цифровом сигнальном процессоре 13 цепи обратной связи.
Далее со ссылкой на фиг.3 описан поток сигналов в системе согласно первому варианту осуществления изобретения. Калибровочная подсистема 17 содержит прямой калибровочный модуль 18 для измерений относительной фазы и амплитуды опорного и тестового трактов, модуль 19 селекторного переключателя для выбора трактов для измерений, обратный калибровочный модуль 20 для измерений относительной фазы и амплитуды сигнала в обратном опорном и тестовом трактах, блок 21 переключения для ввода обратных калибровочных тонов в выбранные тракты для усилителей 11 и общий модуль 22 генератора частоты (FGU). Прямой и обратный калибровочные модули 18, 20 могут содержать процессоры для коррелирования сигналов в опорном и тестовом трактах для нахождения относительных смещений фазы и амплитуды. Для реализации модуля 19 селекторного переключателя и блока 21 переключения для ввода может использоваться любой тип подходящих элементов связи и переключателей. Элементы связи также могут использоваться для введения калибровочного тона в разделители 6 и извлечения сигналов, содержащих калибровочные тона, из опорного и тестового трактов. Элементы связи для извлечения сигналов из трактов могут содержаться в модуле 19 селекторного переключателя и обратном калибровочном модуле 20.
В прямом тракте по инструкции прямого калибровочного модуля 18 модуль 22 генератора частоты генерирует калибровочный тон подходящей частоты. Как правило, для калибровочного тона выбирается частотный канал, не занятый трафиком в прямом тракте. Калибровочный тон подается на разделители 6, которые вводят калибровочный тон в выбранные выходы разделителей 6, ведущие к выбранным входам цифрового сигнального процессора 7. Как правило, цифровой сигнальный процессор 7 имеет по меньшей мере два входа и направляет сигнал и калибровочные тона через многопортовые усилители 9 к 120 различным облучателям 10a в подсистеме 10 рефлектора антенны с множеством облучателей. Модуль 19 селекторного переключателя выделяет сигнал в опорном тракте и тестовом тракте на выходах усилителей 9 и направляет выделенные сигналы к прямому калибровочному модулю 18, чтобы сделать возможным определение прямым калибровочным модулем 18 амплитудной и фазовой разницы между калибровочными тонами этих двух трактов. Опорный тракт может быть трактом, содержащим первый вход цифрового сигнального процессора и тракт от цифрового сигнального процессора до первого облучателя в подсистеме многолучевой антенны. Тестовый тракт может первоначально выбираться как тракт через первый вход цифрового сигнального процессора 7 и выход, ведущий ко второму облучателю в подсистеме 10 многолучевой антенны.
В обратном тракте по инструкции обратного калибровочного модуля 20 модуль 22 генератора частоты генерирует и направляет калибровочный тон подходящей частоты к блоку 21 переключения для ввода. Частота калибровочного тона выбирается так, чтобы не создавать помех трафику в обратном направлении. Затем калибровочный тон вводится блоком 21 переключения в два входа усилителя 11 и объединяется с сигналами, принятыми от двух из 120 различных облучателей. Сигнал от этих 120 облучателей и калибровочные тона усиливаются усилителем 11, обрабатываются и объединяются обратным цифровым сигнальным процессором 13 и объединяются объединителем 14. Затем калибровочные тона и сигналы трафика, полученные в объединителе с двух выходов цифрового сигнального процессора, извлекаются, а обратный калибровочный модуль 20 определяет фазовую и амплитудную разность между калибровочными тонами этих двух трактов. Опорный тракт может быть трактом, начинающимся в первом облучателе подсистемы 10 многолучевой антенны и проходящим через первый выход цифрового сигнального процессора. Тестовый тракт может первоначально выбираться как тракт, начинающийся во втором облучателе и проходящий через второй выход цифрового сигнального процессора.
Чтобы гарантировать, что все тракты в системе откалиброваны, модуль 19 селекторного переключателя в прямой линии связи и блок 21 переключения для ввода выполнены с возможностью выделения/введения калибровочного тона из/в нового тестового тракта. Измерения могут повторяться до тех пор, пока не собрано достаточно данных, чтобы сделать возможным вычисление относительных фазовых и амплитудных разностей всех трактов по сравнению с опорным трактом на тестируемой калибровочной тональной частоте. Согласно некоторым вариантам осуществления в прямой линии связи для данного входа цифрового сигнального процессора измерения фазы и амплитуды могут выполняться для каждого тракта от цифрового сигнального процессора до облучателя. Кроме того, для данного выхода к облучателю измерения фазы и амплитуды могут выполняться для каждого входа цифрового сигнального процессора. Аналогично в обратной линии связи для данного выхода цифрового сигнального процессора измерения фазы и амплитуды могут выполняться для каждого тракта от облучателя до цифрового сигнального процессора, и для данного тракта от облучателя до цифрового сигнального процессора измерения фазы и амплитуды могут выполняться для каждого выхода цифрового сигнала. Различные измерения подробно описаны ниже со ссылкой на фиг.6, 7, 8 и 9.
Как упомянуто выше, измерения также повторяются для двух различных частот, чтобы сделать возможным вычисление относительных фазовой и амплитудной разностей всех трактов по сравнению с опорным трактом на любой рабочей частоте. Измерения на различных частотах описаны более подробно ниже со ссылкой на фиг.4 и 5.
Согласно фиг.4 Δθ1 является разностью фаз между двумя трактами для калибровочного тона частоты ω1. В предшествующем уровне техники предполагалось, что разность фаз между этими двумя трактами для калибровочного тона на частоте ω2 была также равной Δθ1. Это может быть удовлетворительным приближением в системах, в которых изменения частоты очень малы. Однако в системах, которые должны быть в состоянии обрабатывать трафик различных частот, это приближение является неудовлетворительным. Если бы применялась коррекция, основанная на калибровочном измерении на одной частоте, примененный корректирующий коэффициент был бы не в состоянии нейтрализовать погрешности фазы в заданных пределах на других частотах в пределах рабочего диапазона частот системы. Изобретение решает эту проблему посредством определения сдвига фаз на другой частоте ω2. Согласно фиг.4, Δθ2 определяется как сдвиг фаз на этой частоте. Используя ω1, ω2, Δθ1 и Δθ2, сдвиг фаз на любой частоте может быть определен экстраполяцией.
Следует иметь в виду, что фиг.4 является только принципиальной схемой, и фазовые различия не обязательно линейно зависят от частоты, поскольку они формируются и из частотно-зависимых и из частотно-независимых относительных временных задержек. Можно положить, что фаза канала передачи имеет три компонента: 1) линейный компонент, пропорциональный частоте, обусловленный частотно-независимыми задержками, 2) постоянное смещение фазы, обусловленное задержками или изменениями фазы сигнала гетеродина повышающего или понижающего преобразователя и 3) нелинейный компонент, который является результатом рабочей частоты и частотно-зависимых задержек оборудования, такого как фильтры, усилители и любое другое нелинейное устройство. Когда каналы передачи содержат компоненты со значительными нелинейными фазовыми и амплитудными характеристиками, значения могут быть скорректированы, как показано на фиг.5, путем поиска технических данных об оборудовании для нелинейных компонентов.
Согласно фиг.5 нелинейность фильтра в канале передачи приводит к тому, что суммарное изменение фазы в канале передачи сильно нелинейно относительно частоты. Согласно изобретению производятся два измерения 23a, 24a для одного тракта на двух различных частотах ω1, ω2. Измерения показывают, что фазовый сдвиг в тракте равен Δθ1' на частоте ω1 и Δθ2' - на частоте ω2. Известно, что на эти измерения влияет нелинейность фильтра. Из технических данных для оборудования производителя, полученных экспериментально или как результат моделирований, для каждой частоты известен фазовый сдвиг, привносимый фильтром. Следовательно, на наземной станции 2 отслеживается фазовый сдвиг фильтра на частотах ωl, ω2, и измерения 23a и 24a корректируются для получения скорректированных фазовых сдвигов 23b и 24b, как показано на фиг.5. По этим значениям для тракта требуется получить ожидаемый фазовый сдвиг 25a на частоте ω3, который принимает во внимание фазовый сдвиг, добавляемый фильтром. Чтобы получить ожидаемый фазовый сдвиг, значения экстраполируются, полагая линейную зависимость между фазой и частотой, для нахождения нескорректированного фазового сдвига 25b на частоте ω3. Затем находят фазовый сдвиг фильтра и прибавляют к нескорректированному фазовому сдвигу 25b, чтобы найти скорректированный фазовый сдвиг 25a. Затем наземная станция 2 возвращает на бортовую аппаратуру спутника скорректированное значение 25a фазового сдвига, которое будет применено к тракту в диаграммообразующей схеме. Как показано на фиг.5, если два начальных измерения фазового сдвига были экстраполированы без коррекций (см. пунктирную линию), то прогнозируемое значение для частоты ω3 было бы некорректным.
Хотя были описаны коррекции для фильтра, следует иметь в виду, что коррекции могут применяться для любого нелинейного устройства или группы нелинейных устройств. Коррекции могут быть получены из технических данных об оборудовании для нелинейных устройств. Технические данные для оборудования могут предоставляться производителем или могут быть получены экспериментально или как результат моделирований до или после запуска. Технические данные для оборудования могут быть сохранены в справочной таблице в памяти на наземной станции. Так как поведение нелинейного устройства может меняться в зависимости от температуры, спутниковая бортовая аппаратура может также содержать датчик температуры, и коррекции могут применяться с учетом температуры, регистрируемой датчиком температуры.
Хотя было описано, что коррекции применяются на наземной радиостанции, также возможно, что коррекции применяются к измеренному значению до отправки на наземную радиостанцию и, аналогично, что коррекция вычисляется в бортовой аппаратуре спутника для ожидаемого значения, посланного наземной станцией 2. Поэтому технические данные для оборудования могут быть сохранены в памяти бортовой аппаратуры спутника в дополнение или как альтернатива сохранению на наземной станции.
Кроме того, фиг.4 и 5 показывают только фазовый сдвиг. Следует иметь в виду, что соответствующие вычисления могут быть выполнены для амплитудного сдвига в каналах передачи.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения измерения также выполняются с учетом преобразования частоты сигналов, выполняемого цифровыми сигнальными процессорами 7, 13. Преобразования частоты в цифровом сигнальном процессоре также влияют на фазовый сдвиг, потому что при изменении частоты сигнала меняются и амплитудные и фазовые сдвиги. Учитывая преобразования частоты в вычислениях заданных фазовых и амплитудных сдвигов, могут быть определены правильные фазовый и амплитудный сдвиги для любой начальной частоты и любого преобразования частоты. Определяя фазовые и амплитудные сдвиги тестового тракта для двух различных начальных калибровочных частот тона и для двух различных преобразований частоты, можно также определить, какая часть фазовых и амплитудных сдвигов имела место до преобразования частоты и какая часть фазовых и амплитудных сдвигов имела место после преобразования частоты.
Далее описан процесс выполнения измерений на различных частотах со ссылкой на фиг.6-9. Процесс описан только для прямой линии связи. Однако очевидно, что соответствующий способ может использоваться для обратной линии связи. Согласно фиг.6 цифровой сигнальный процессор содержит М вводов и N выводов, ведущих к N облучателям. Первая последовательность измерений для различных трактов выполняется для первой калибровочной частоты ωcal1 тона и первого преобразования частоты на частоту ωDSP1. Затем вторая последовательность измерений для различных трактов выполняется для второй калибровочной частоты ωcal2 тона и первого преобразования частоты на частоту ωDSP1. Наконец третья последовательность измерений для различных трактов выполняется для второй калибровочной частоты ωcal2 тона и второго преобразования частоты на частоту ωDSP2. Измерения позволяют вычислить для любой начальной частоты фазовые и амплитудные сдвиги каждого тракта, ведущего к цифровому сигнальному процессору 7, а также вычислить для любого преобразования частоты фазовые и амплитудные сдвиги каждого тракта, ведущего от цифрового сигнального процессора 7 к облучателю 10a. Для всех измерений будет предполагаться, что опорный тракт определяется первым входом к цифровому сигнальному процессору, m=1, и первым облучателем, n=1, как показано на фиг.6.
Далее описана первая последовательность измерений со ссылкой на фиг.7. Измерение начинается на этапе S1. Измерения могут запускаться наземной станцией 2. На этапе S2 модулю 22 генератора частоты дается команда генерировать калибровочный тон частоты ωcal1, и на этапе S3 цифровой сигнальный процессор 7 (DSP) в цепи прямой связи устанавливается в режим преобразования сигнала на частоту ωDSP1. Затем калибровочный модуль 18 выбирает тестовый тракт на этапе S4 и дает соответствующие команды разделителям 6 и блоку 21 переключателя для выбора. Как правило, первоначально тестовым трактом выбирается тракт, содержащий второй вход к цифровому сигнальному процессору, m=2, и выход ко второму облучателю, n=2. Затем сигналы извлекаются из тестового и опорного трактов и направляются к калибровочному модулю 18 от модуля 19 селекторного переключателя. Затем на этапе S5 калибровочный модуль 18 определяет фазовую и амплитудную разности между калибровочными тонами двух сигналов. Если на этапе S6 были проверены разности фаз не всех входов, то есть если номер входа m меньше номера последнего входа М, то на этапе S7 калибровочный модуль 18 выбирает новый вход, например, увеличивая m на 1, и дает разделителю 6 команду вводить калибровочный тон в новый вход. В этом случае этап S4 повторяется для нового тестового тракта.
Далее описана вторая последовательность измерений со ссылкой на фиг.8. Измерения начинаются на этапе S9. На этапе S10 модулю 22 генератора частоты дается команда генерировать новый калибровочный тон частоты ωcal2, и на этапе S11 цифровой сигнальный процессор 7 (DSP) устанавливается в режим преобразования сигнала на частоту ωDSP1. Затем на этапе S12 калибровочный модуль 18 выбирает тестовый тракт. Тестовым трактом может быть выбран тракт, содержащий второй вход к цифровому сигнальному процессору, m=2, и второй выход от цифрового сигнального процессора, ведущий ко второму облучателю, n=2. На разделитель подается команда ввести калибровочный тон в сигнал для второго входа цифрового сигнального процессора, а на модуль 19 селекторного переключателя подается команда направить сигнал в тракт ко второму облучателю к прямому калибровочному модулю 18. Затем на этапе S13 калибровочный модуль 18 определяет фазовую и амплитудную разности между калибровочными тонами двух сигналов. Если на этапе S14 были проверены фазовые разности не всех входов, то есть если номер входа m меньше номера последнего ввода М, то на этапе S15 калибровочный модуль 18 выбирает новый вход, например, увеличивая m на 1, и дает разделителю команду ввести калибровочный тон в новый вход. В этом случае этап S13 повторяется для нового тестового тракта. Когда фазовый и амплитудный сдвиг всех возможных трактов к выбранному облучателю были сравнены с фазовым и амплитудным сдвигом опорного тракта, процесс переходит к этапу S16 для измерения фазового и амплитудного сдвига всех трактов от одного входа до всех облучателей. На этапе S16 тестовый тракт выбирается так, чтобы он содержал первый вход к цифровому сигнальному процессору 7 и тракт ко второму облучателю. Затем процесс повторяется для трактов от первого входа до всех облучателей и определяется фазовая и амплитудная разность между трактами на этапах S17, S18 и S19. Когда было выполнено сравнение фазы и амплитуды трактов от первого входа до всех облучателей с опорным трактом, то есть номер тракта к облучателю, n, равен общему количеству трактов, N, вторая последовательность измерений заканчивается на этапе S20.
Далее описана третья последовательность измерений со ссылкой на фиг.9. Измерения начинаются на этапе S21. На этапе S22 модулю 22 генератора частоты дается команда генерировать новый калибровочный тон частоты ωcal2, и на этапе S23 цифровой сигнальный процессор 7 (DSP) устанавливается в режим преобразования сигнала на частоту ωDSP2. Затем на этапе S24 калибровочный модуль 18 выбирает тестовый тракт. Тестовым трактом может быть выбран тракт, содержащий первый вход к цифровому сигнальному процессору, m=1, и второй выход от цифрового сигнального процессора, ведущий ко второму облучателю, n=2. Затем извлекаются сигналы из тестового и опорного трактов и направляются к калибровочному модулю 18, который на этапе S25 определяет фазовую и амплитудную разность между калибровочными тонами из этих двух трактов. Если на этапе S26 были проверены фазовые и амплитудные разности не всех трактов между первым входом и облучателями, то есть если номер тракта к облучателю, n, меньше, чем общее количество облучателей, N, то на этапе S27 калибровочный модуль 18 выбирает новый тракт, например, увеличивая n на 1, и дает модулю 19 селекторного переключателя команду направить сигнал в другой тракт. В этом случае этап S25 повторяется для нового тестового тракта. Если выполнено сравнение фазового и амплитудного сдвига всех возможных трактов от первого входа до облучателей с фазовым и амплитудным сдвигом опорного тракта, процесс переходит к этапу S28, и третья последовательность измерений заканчивается.
В результате относительные фазовые и амплитудные сдвиги в трактах, ведущих до цифрового сигнального процессора, измерены для двух различных частот, а также для двух различных частот измерены относительные фазовые и амплитудные сдвиги в трактах, ведущих от цифрового сигнального процессора к облучателям. Следовательно, может быть вычислен фазовый и амплитудный сдвиг в любом тракте с любой начальной частотой и для любого преобразования частоты. Следует иметь в виду, что хотя опорный тракт и начальные тестовые тракты были описаны как заданные тракты со ссылкой на фиг.6-9, в качестве опорного тракта и начального тестового тракта могут быть выбраны любые два тракта.
Наземная станция 2 получает измеренные фазовые и амплитудные сдвиги и вычисляет фазовые и амплитудные коррекции, которые должны быть применены в каждом тракте, чтобы откалибровать систему на основании измерений, полученных от калибровочных модулей. Расчеты не описываются здесь подробно, так как специалистам в данной области техники известно, как вычислить требуемые фазовые и амплитудные коррекции, если результаты измерений, описанных выше, были получены. Измерения могут посылаться на наземную станцию после каждого измерения или после того, как все измерения, описанные со ссылкой на фиг.7-9, были завершены.
Следует иметь в виду, что компоненты калибровочной подсистемы 17 могут быть реализованы как аппаратные средства или как программное обеспечение или как комбинация аппаратного и программного обеспечения.
При некоторых обстоятельствах вместо применения калибровочного тона к каждому тракту последовательно тон может быть применен ко всем трактам одновременно. Аналогично два тона различных частот могут быть применены одновременно.
Следует иметь в виду, что хотя выше было описано, что расчеты для нахождения фазовых и амплитудных коррекций выполняются на наземной станции, расчеты могут также выполняться на борту спутника.
Со ссылкой на фиг.10 показан другой вариант осуществления, который обеспечивает преимущества, когда нет запасных частотных каналов, чтобы выбрать их для калибровочного тона, или когда на калибровочной частоте тона есть помехи. В случае этого варианта осуществления прямой калибровочный модуль 18 содержит модуль 26 корреляции, соединенный с модулем 22 генератора частоты и модулем 27 сравнения. Кроме того, обратный калибровочный модуль 20 содержит модуль 28 корреляции, соединенный с модулем 22 генератора частоты и модулем 29 сравнения. Другие показанные компоненты такие же, как на фиг.3, а потому их подробное описание опущено. Прямой модуль 26 корреляции получает чистый калибровочный тон, преобразованный так, чтобы иметь частоту, на которую преобразуется сигнал в тестовом и опорном трактах в прямом цифровом сигнальном процессоре 7 (DSP). Затем модуль 26 корреляции коррелирует тестовый и опорный сигналы в прямой линии связи с чистым калибровочным тоном для нахождения фазового и амплитудного сдвига тестового и опорного сигналов. Затем, как и прежде фазовый и амплитудный сдвиг тестового и опорного сигналов сравниваются в модуле 27 сравнения для нахождения относительных фазового и амплитудного сдвигов. Аналогично, обратный модуль 28 корреляции получает чистый калибровочный тон, преобразованный так, чтобы иметь частоту, на которую преобразуется сигнал в тестовом и опорном трактах обратным цифровым сигнальным процессором 13 (DSP). Затем модуль 28 корреляции коррелирует тестовый и опорный сигналы с чистым калибровочным тоном для нахождения фазового и амплитудного сдвига тестового и опорного сигналов. Затем, как и прежде, фазовый и амплитудный сдвиг тестового и опорного трактов в обратной линии связи сравниваются в модуле 29 сравнения для нахождения относительных фазовых и амплитудных сдвигов. Посредством коррелирования опорных и тестовых сигналов с чистым калибровочным тоном эффекты помех и другого трафика на калибровочной тональной частоте могут быть минимизированы.
Еще один вариант осуществления показан на фиг.11. В этом варианте осуществления вместо фазового и амплитудного сдвига относительно тестового тракта ищется фазовый и амплитудный сдвиг тестового тракта относительно фиксированного эталона. Фиксированный эталон может быть чистым калибровочным тоном от модуля 22 генератора частоты, не прошедшим через цифровой сигнальный процессор 7, 13. Прямой калибровочный модуль 18 соединен напрямую с модулем 22 генератора частоты, а селекторный модуль 19 устроен так, чтобы только направлять сигнал от одного тракта, тестового тракта, к прямому калибровочному модулю. Аналогично обратный калибровочный модуль 20 соединен напрямую с модулем генератора частоты, модуль 21 ввода выполнен с возможностью только вводить калибровочный тон в один тракт, тестовый тракт, а обратный калибровочный модуль 20 выполнен с возможностью только получать калибровочный тон из тестового тракта. Другие показанные компоненты такие же, как на фиг.3, поэтому их подробное описание опущено. Прямой и обратный калибровочные модули 18, 20 коррелируют извлеченный калибровочный тон с чистым калибровочным тоном, преобразованным так, чтобы иметь такую же частоту, как извлеченные калибровочные тона, и определяют фазовый и амплитудный сдвиг тестового тракта. Найденный фазовый и амплитудный сдвиг для тестового тракта отправляется на наземную станцию 2, чтобы сделать возможным вычисление наземной станцией фазового и амплитудного сдвига для тестового тракта на других частотах.
Следует иметь в виду, что способ коррекции смещений амплитуды и фазы, привнесенных нелинейными компонентами в канале передачи, который был описан со ссылкой на фиг.5, может также использоваться в варианте осуществления по фиг.10 и 11. Кроме того, способ по фиг.6-9 может также использоваться в вариантах осуществления по фиг.10 и 11. В варианте осуществления по фиг.11 способ по фиг.6-9 модифицируется так, чтобы определять фазовое и амплитудное смещение всех трактов на этапах S5, S13, S17 и S25 относительно фиксированного эталона вместо фазового и амплитудного смещения относительно опорного тракта.
Хотя выше были описаны конкретные примеры изобретения, объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и не ограничивается примерами. Поэтому изобретение может быть реализовано иными способами, что очевидно специалистам в данной области техники.
Например, хотя была описана реализация изобретения в многолучевой спутниковой системе, изобретение может также использоваться в других системах обработки сигнала.

Claims (23)

1. Устройство для калибровки многолучевой спутниковой системы, содержащее диаграммообразующую схему, обеспечивающую множество трактов сигнала, при этом устройство содержит
калибровочный процессор для определения фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта множества трактов сигнала относительно опорного тракта множества трактов сигнала из первого сигнала, извлеченного из тестового тракта, и второго сигнала, извлеченного из опорного тракта, причем первый и второй извлеченные сигналы соответствуют калибровочному тону,
калибровочный процессор конфигурирован для коррелирования первого сигнала с вторым сигналом или конфигурирован для коррелирования каждого из первого сигнала и второго сигнала с третьим сигналом, соответствующим калибровочному тону, для нахождения фазового и амплитудного сдвигов для тестового тракта и опорного тракта и сравнения упомянутых фазового и амплитудного сдвигов для тестового тракта и опорного тракта, и
калибровочный процессор дополнительно конфигурирован для определения фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта относительно опорного тракта для по меньшей мере двух калибровочных тонов по меньшей мере двух различных частот, чтобы сделать возможным вычисление смещения фазы и амплитуды тестового тракта для сигнала любой частоты в пределах диапазона рабочих частот многолучевой спутниковой системы.
2. Устройство по п.1, причем устройство дополнительно содержит средство для введения калибровочного тона в тестовый тракт и опорный тракт, и по меньшей мере два калибровочных тона содержат два калибровочных тона различных частот во время введения.
3. Устройство по п.2, дополнительно содержащее цифровой сигнальный процессор для преобразования частоты калибровочного тона в тестовом тракте и опорном тракте, причем по меньшей мере два калибровочных тона содержат по меньшей мере два калибровочных тона, преобразованных на две различные частоты.
4. Устройство по п.3, дополнительно содержащее средство выбора тестового тракта из множества трактов, причем средство выбора тестового тракта сконфигурировано, чтобы для калибровочного тона конкретной частоты ввода и преобразования частоты последовательно выбирать каждый тракт из группы трактов множества трактов в качестве тестового тракта, чтобы сделать возможным определение смещения фазы и амплитуды каждого тракта из группы трактов.
5. Устройство по п.4, причем устройство содержит диаграммообразующую схему, имеющую множество входов и множество выходов, и группа трактов выбирается из всех трактов через конкретный вход или всех трактов через конкретный выход.
6. Устройство по п.1, в котором диаграммообразующая схема сконфигурирована для применения коррекций к упомянутому тестовому тракту на основе определенных относительных фазовых и амплитудных сдвигов тестового тракта для по меньшей мере двух калибровочных тонов по меньшей мере двух различных частот.
7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее передатчик для передачи определенных фазовых и амплитудных сдвигов на наземную станцию и приемник для приема коррекций от наземной станции, которые применяются к диаграммообразующей схеме, на основе определенных фазовых и амплитудных сдвигов.
8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее
расщепитель луча для направления сигнала к диаграммообразующей схеме;
усилитель для усиления сигналов от диаграммообразующей схемы, причем тестовый тракт содержит тракт от расщепителя луча до усилителя;
элемент связи для ввода калибровочного тона в расщепитель луча; и
блок переключения для направления упомянутого сигнала из упомянутого тестового тракта от усилителя к калибровочному процессору.
9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее
усилитель для усиления сигнала для диаграммообразующей схемы;
объединитель сигнала для объединения сигнала, принятого от диаграммообразующей схемы, причем упомянутый тестовый тракт содержит тракт от усилителя до объединителя;
блок переключения для ввода калибровочного тона в тестовый тракт в усилителе; и
средство для направления упомянутого сигнала из упомянутого тестового тракта от упомянутого объединителя сигнала к калибровочному процессору.
10. Многолучевая спутниковая система, содержащая упомянутое устройство по любому из предыдущих пунктов.
11. Система, содержащая многолучевую спутниковую систему по п.10 и наземную станцию, конфигурированную для приема измерений фазового и амплитудного сдвигов от многолучевой спутниковой системы, вычисления коррекций для тракта из множества трактов сигнала и передачи коррекций на многолучевую спутниковую систему.
12. Система по п.11, дополнительно содержащая средство для регулировки определенных фазовых и амплитудных сдвигов и коррекций на основе определенных фазовых и амплитудных сдвигов для фазовых и амплитудных сдвигов, внесенных оборудованием, имеющим нелинейные фазовые и амплитудные характеристики, во множестве трактов.
13. Способ калибровки многолучевой спутниковой системы, имеющей диаграммообразующую схему, обеспечивающую множество трактов сигнала, причем способ включает в себя
извлечение первого сигнала из тестового тракта множества трактов сигнала и второго сигнала из опорного тракта множества трактов сигнала, причем первый и второй сигналы соответствуют калибровочному тону; и
определение фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта относительно опорного тракта из извлеченных сигналов,
причем определение относительного фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта содержит коррелирование первого сигнала с вторым сигналом или коррелирование каждого из первого и второго сигналов с третьим сигналом, соответствующим калибровочному тону, для нахождения амплитудного и фазового сдвигов для испытательного тракта и опорного тракта и сравнения фазового и амплитудного сдвигов для тестового тракта и опорного тракта, и
причем извлечение сигналов и определение относительного фазового и амплитудного сдвигов выполняются для по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот, чтобы сделать возможным вычисление из определенных фазовых и амплитудных сдвигов смещения фазы и амплитуды тестового тракта для сигнала любой частоты в пределах диапазона рабочих частот многолучевой спутниковой системы.
14. Способ по п.13, в котором извлечение сигналов включает в себя извлечение сигналов, соответствующих первому калибровочному тону из по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот, и последующее извлечение сигналов, соответствующих второму калибровочному тону из по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот.
15. Способ по п.14, дополнительно содержащий введение калибровочных тонов в тестовый тракт и опорный тракт, при этом по меньшей мере два калибровочных тона различных частот содержат два калибровочных тона различных частот во время введения в тестовый тракт и опорный тракт.
16. Способ по п.15, дополнительно содержащий преобразование частоты калибровочного тона в тестовом тракте и опорном тракте, при этом по меньшей мере два калибровочных тона различных частот содержат два калибровочных тона, преобразованных на различные частоты.
17. Способ по п.16, дополнительно содержащий для калибровочного тона конкретной вводимой частоты и преобразования частоты последовательный выбор каждого тракта из группы трактов множества трактов в качестве тестового тракта, чтобы сделать возможным определение фазы и амплитуды каждого тракта из группы трактов.
18. Способ по п.17, в котором группа трактов выбирается из всех трактов через конкретный вход к диаграммообразующей схеме или всех трактов через конкретный выход из диаграммообразующей схемы.
19. Способ по любому из пп.13-18, дополнительно содержащий применение коррекции в диаграммообразующей схеме на основе определенных относительных фазовых и амплитудных сдвигов тестового тракта для по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот.
20. Способ по п.19, дополнительно содержащий передачу определенных фазовых и амплитудных сдвигов на наземную станцию и прием упомянутой коррекции от наземной станции.
21. Способ по п.20, дополнительно содержащий регулировку определенных фазовых и амплитудных сдвигов и коррекций, определенных на основе определенных фазовых и амплитудных сдвигов для амплитудных и фазовых сдвигов, внесенных нелинейным оборудованием во множестве трактов.
22. Устройство памяти, содержащее компьютерную программу, сохраненную в нем, причем компьютерная программа содержит инструкции, которые при их исполнении процессором побуждают процессор выполнять способ по п.13.
23. Устройство для калибровки многолучевой спутниковой системы, содержащей диаграммообразующую схему, обеспечивающую множество трактов сигнала, причем устройство содержит
цифровой сигнальный процессор для частотного преобразования сигналов и
калибровочный процессор для определения фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта множества трактов сигнала относительно опорного тракта множества трактов сигнала из первого сигнала, извлеченного из тестового тракта, и второго сигнала, извлеченного из опорного тракта, причем первый и второй сигналы содержат калибровочный тон и преобразованы с первой частоты на вторую частоту посредством цифрового сигнального процессора,
причем калибровочный процессор конфигурирован для коррелирования первого сигнала с вторым сигналом или конфигурирован для коррелирования каждого из первого сигнала и второго сигнала с третьим сигналом, соответствующим калибровочному тону, для нахождения фазового и амплитудного сдвигов для тестового тракта и опорного тракта и сравнения упомянутых фазового и амплитудного сдвигов для тестового тракта и опорного тракта и
калибровочный процессор дополнительно конфигурирован для определения фазового и амплитудного сдвигов тестового тракта относительно опорного тракта для по меньшей мере двух калибровочных тонов различных частот, и цифровой сигнальный процессор конфигурирован для применения к тестовому тракту коррекции на основе определенных относительных фазовых и амплитудных сдвигов для по меньшей мере двух калибровочных тонов.
RU2011132134/07A 2008-12-30 2009-12-23 Устройство и способ калибровки RU2531459C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0823593.9A GB0823593D0 (en) 2008-12-30 2008-12-30 Calibration apparatus and method
GB0823593.9 2008-12-30
US12/382,798 2009-03-24
US12/382,798 US8604975B2 (en) 2008-12-30 2009-03-24 Calibration apparatus and method
PCT/EP2009/067907 WO2010076290A1 (en) 2008-12-30 2009-12-23 Calibration apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011132134A RU2011132134A (ru) 2013-02-10
RU2531459C2 true RU2531459C2 (ru) 2014-10-20

Family

ID=40344243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132134/07A RU2531459C2 (ru) 2008-12-30 2009-12-23 Устройство и способ калибровки

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8604975B2 (ru)
EP (1) EP2371072B1 (ru)
JP (1) JP5489362B2 (ru)
CN (1) CN102273097B (ru)
CA (1) CA2748588C (ru)
GB (1) GB0823593D0 (ru)
RU (1) RU2531459C2 (ru)
WO (1) WO2010076290A1 (ru)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8401467B2 (en) * 2010-02-03 2013-03-19 Viasat, Inc. Flexible coverage areas for return link signals in a spot beam satellite communication system
US9612334B2 (en) * 2010-11-18 2017-04-04 The Boeing Company Correcting for time delay variation in a satellite for positioning, navigation or timing applications
MX2013000954A (es) 2010-12-10 2013-03-22 Panasonic Corp Metodo de generacion de señales y aparato de generacion de señales.
CN107612597B (zh) 2011-02-18 2021-01-05 太阳专利托管公司 信号生成方法及信号生成装置
US9083426B1 (en) 2012-02-08 2015-07-14 RKF Engineering Solutions, LLC Satellite beamforming
DE112013000933T5 (de) * 2012-02-09 2014-11-13 National Instruments Ireland Resources Ltd. Verfahren und System zur Durchführung elner Kalibrierung
US9214726B2 (en) 2013-01-21 2015-12-15 International Business Machines Corporation High frequency phase shifter array testing
US9426666B2 (en) * 2013-11-26 2016-08-23 The Boeing Company Integrated resource planning for satellite systems
US10270524B2 (en) 2014-04-15 2019-04-23 Space Systems/Loral, Llc Broadband satellite payload architecture
US9848370B1 (en) * 2015-03-16 2017-12-19 Rkf Engineering Solutions Llc Satellite beamforming
US10084552B2 (en) * 2015-05-11 2018-09-25 Collision Communications, Inc. Methods, systems, and computer program products for calibrating hardware-induced distortion in a communication system
US10624051B2 (en) * 2015-07-02 2020-04-14 The Boeing Company System for measuring multi-port amplifier errors
CN108292929B (zh) * 2015-09-10 2020-04-28 蓝色多瑙河系统有限公司 有源阵列校准
US20170093539A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Space Systems/Loral, Llc Beamforming calibration
US10658759B2 (en) * 2016-01-08 2020-05-19 Astrome Technologies Private Limited System and method for two-way ground and satellite based communication using millimeter waves
FR3049794B1 (fr) * 2016-04-04 2019-04-12 Thales Systeme et procede de calibration dynamique d'une ou plusieurs chaines radiofrequence de transmission d'une charge utile de satellite
US9642107B1 (en) 2016-08-01 2017-05-02 Space Systems/Loral, Inc. Multi-channel satellite calibration
CN106533581B (zh) * 2016-09-29 2020-02-07 四川九洲电器集团有限责任公司 有源相控阵天线校准方法
JP7050444B2 (ja) * 2017-09-22 2022-04-08 Ｎｅｃスペーステクノロジー株式会社 フェーズドアレーアンテナ、デジタル無線中継器、およびフェーズドアレーアンテナの素子間偏差測定方法
US10361762B2 (en) * 2017-12-06 2019-07-23 Space Systems/Loral, Llc Calibration of satellite beamforming channels
US10284308B1 (en) * 2017-12-06 2019-05-07 Space Systems/Loral, Llc Satellite system calibration in active operational channels
US10320349B1 (en) 2017-12-06 2019-06-11 Space Systems/Loral, Llc Multiport amplifier input network with compensation for output network gain and phase frequency response imbalance
CN108400785A (zh) * 2018-02-10 2018-08-14 广东圣大电子有限公司 一种小型化微波宽带捷频上下变频系统及校准方法
FR3080249B1 (fr) * 2018-04-11 2020-03-20 Thales Procede et systeme d'etalonnage de decalage temporel entre voies d'un systeme de reception multivoies
FR3080244B1 (fr) * 2018-04-11 2020-03-20 Thales Procede et systeme d'etalonnage de decalage temporel entre voies d'un systeme de reception miltivoies de signaux radioelectriques
FR3088489B1 (fr) * 2018-11-09 2020-10-23 Office National Detudes Rech Aerospatiales Determination de dephasages d'emission pour un radar a plusieurs voies d'emission juxtaposees
FR3093595B1 (fr) * 2019-03-07 2022-03-11 Thales Sa Systeme de calibration depuis le sol d'une charge utile d'un satellite
GB2582652A (en) * 2019-03-29 2020-09-30 Stratospheric Platforms Ltd Phase determination
US11194054B2 (en) * 2019-05-29 2021-12-07 Macdonald, Dettwiler And Associates Corporation High-power flexible-polarization in-orbit-calibration satellite payload
CN110831147B (zh) * 2019-11-08 2020-12-01 北京邮电大学 一种适用于毫米波星间链路的载波频率同步方法
JP2021106306A (ja) * 2019-12-26 2021-07-26 株式会社東芝 電子装置及び方法
JP7292438B2 (ja) * 2020-01-27 2023-06-16 三菱電機株式会社 衛星受信機および衛星通信システム
US11322838B1 (en) * 2020-05-04 2022-05-03 Amazon Technologies, Inc. Techniques for in-orbit calibration of phased array antenna
CN112737618B (zh) * 2020-12-24 2022-04-12 深圳市鼎阳科技股份有限公司 一种用于射频接收机的温度补偿方法
JP7482804B2 (ja) 2021-01-28 2024-05-14 三菱電機株式会社 アンテナ校正システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1014485A1 (en) * 1998-07-13 2000-06-28 Ntt Mobile Communications Network Inc. Adaptive array antenna
RU2265263C2 (ru) * 1999-08-10 2005-11-27 Чайна Акэдеми Оф Телекоммьюникейшнс Текнолоджи Способ и устройство для калибровки решетки интеллектуальной антенны
JP2006319412A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 無線受信装置、及び無線送信装置
RU2336628C2 (ru) * 2004-01-16 2008-10-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Устройство и способ предыскажения и автокалибровки усилителя

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5248982A (en) * 1991-08-29 1993-09-28 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for calibrating phased array receiving antennas
JPH10503892A (ja) 1994-06-03 1998-04-07 テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン アンテナアレイの校正
US5530449A (en) * 1994-11-18 1996-06-25 Hughes Electronics Phased array antenna management system and calibration method
US6101399A (en) 1995-02-22 2000-08-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University Adaptive beam forming for transmitter operation in a wireless communication system
CA2180051C (en) 1995-07-07 2005-04-26 Seth David Silverstein Method and apparatus for remotely calibrating a phased array system used for satellite communication
JP2000091833A (ja) 1998-09-14 2000-03-31 Fujitsu Ltd アレーアンテナ受信装置
US6163296A (en) * 1999-07-12 2000-12-19 Lockheed Martin Corp. Calibration and integrated beam control/conditioning system for phased-array antennas
JP2002141730A (ja) 2000-11-01 2002-05-17 Toshiba Tec Corp 指向性アンテナ装置及びこの装置のキャリブレーション方法
US20030064683A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Matthews Keith W. On board testing unit for multi-beam satellite and method of testing a satellite
GB0224341D0 (en) * 2002-10-19 2002-11-27 Qinetiq Ltd Mobile radio base station
FR2845218B1 (fr) * 2002-09-27 2004-11-05 Thales Sa Procede et dispositif de tarage-egalisation d'un systeme de reception
KR100472070B1 (ko) 2002-10-16 2005-03-10 한국전자통신연구원 선형화가 가능한 적응 배열 안테나 시스템 및 그 선형화방법
ES2396609T3 (es) 2003-01-28 2013-02-22 The Boeing Company Sistemas y métodos de procesamiento digital de datos de comunicaciones por satélite
KR100608553B1 (ko) * 2003-12-27 2006-08-03 한국전자통신연구원 실시간 오차 보정 기능을 가진 적응 배열 안테나시스템에서의 송수신 장치 및 그 방법
CA2685443A1 (en) 2007-05-10 2008-11-20 Astrium Limited Signal processing system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1014485A1 (en) * 1998-07-13 2000-06-28 Ntt Mobile Communications Network Inc. Adaptive array antenna
RU2265263C2 (ru) * 1999-08-10 2005-11-27 Чайна Акэдеми Оф Телекоммьюникейшнс Текнолоджи Способ и устройство для калибровки решетки интеллектуальной антенны
RU2336628C2 (ru) * 2004-01-16 2008-10-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Устройство и способ предыскажения и автокалибровки усилителя
JP2006319412A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 無線受信装置、及び無線送信装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010076290A1 (en) 2010-07-08
JP5489362B2 (ja) 2014-05-14
CN102273097A (zh) 2011-12-07
US8604975B2 (en) 2013-12-10
RU2011132134A (ru) 2013-02-10
JP2012514407A (ja) 2012-06-21
EP2371072A1 (en) 2011-10-05
GB0823593D0 (en) 2009-01-28
CA2748588C (en) 2017-08-15
CA2748588A1 (en) 2010-07-08
EP2371072B1 (en) 2019-05-22
US20100164782A1 (en) 2010-07-01
CN102273097B (zh) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531459C2 (ru) Устройство и способ калибровки
JP5583685B2 (ja) マルチポート増幅器の調整
US8103225B2 (en) Multiport amplifiers in communications satellites
US11476575B2 (en) Transmit antenna calibration system and method
US8774731B2 (en) Compensation apparatus
US10142006B1 (en) Amplitude and phase calibration at a receiver chip in an antenna array
EP1126544B1 (en) System and method for calibrating an antenna system
US6535546B1 (en) Method and apparatus for determining characteristics of components of a communication channel under load
US10673399B2 (en) Multiport amplifier input network with compensation for output network gain and phase frequency response imbalance
US10361762B2 (en) Calibration of satellite beamforming channels
US10972195B1 (en) Mutual coupling based calibration
US10624051B2 (en) System for measuring multi-port amplifier errors
US10541656B1 (en) Method and apparatus for calibration and equalization of multiport amplifiers (MPAs)
US20230022974A1 (en) Satellite receiver and satellite communication system
WO2021140580A1 (ja) 校正装置、校正方法、校正プログラム、中継装置及び衛星通信システム
JPH11284534A (ja) 追尾受信機
Rathnakara et al. In-orbit testing of satellite communication payloads