[發(fā)明專利]一種雙圓極化復(fù)用星載數(shù)傳天線性能的地面驗(yàn)證方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310070505.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN103217596A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃縉;張莎莎;李少輝;劉希剛;張新偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;李愛(ài)英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地面驗(yàn)證方法，具體涉及一種雙圓極化復(fù)用星載數(shù)傳天線性能的地面驗(yàn)證方法，屬于衛(wèi)星大系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著遙感衛(wèi)星技術(shù)的不斷提高以及用戶需求的不斷增長(zhǎng)，衛(wèi)星有效載荷的數(shù)據(jù)量大量增長(zhǎng)。對(duì)于當(dāng)前廣泛使用的X波段星地?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，國(guó)際電聯(lián)規(guī)定的可用帶寬僅為8025MHz至8400MHz范圍內(nèi)的375MHz。為使載荷數(shù)據(jù)的傳輸能滿足該規(guī)定的限制，一些新型遙感衛(wèi)星提出了使用雙圓極化頻率復(fù)用數(shù)傳技術(shù)的方案。雙圓極化頻率復(fù)用技術(shù)是指將衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)分成兩個(gè)通道并通過(guò)不同的極化形式輻射至地面接收站，兩種極化形式通常為右旋圓極化和左旋圓極化。由于兩種極化形式之間相互正交，因此可以將兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)在同一頻域和同一時(shí)域內(nèi)進(jìn)行傳輸，因而充分利用了有限的射頻帶寬，大大提高了星地?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

為實(shí)現(xiàn)雙圓極化復(fù)用的星地?cái)?shù)據(jù)傳輸，在星上將兩路射頻數(shù)傳信號(hào)饋送至極化雙工器分別形成右旋和左旋圓極化的電磁波信號(hào)，并由星載數(shù)傳天線輻射至地面接收站。其中，星載數(shù)傳天線目前通常采用機(jī)械式點(diǎn)波束雙圓極化復(fù)用天線的方案。這種天線主瓣的波束寬度較窄，因此需要通過(guò)星載控制計(jì)算機(jī)和伺服控制器根據(jù)衛(wèi)星的時(shí)間、軌道、姿態(tài)信息實(shí)時(shí)計(jì)算出天線指向地面接收站的角度，并控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面接收站的精確指向。

對(duì)于基于雙圓極化復(fù)用數(shù)傳天線的星地?cái)?shù)傳系統(tǒng)，星地聯(lián)合極化鑒別率、鏈路余量、指向精度對(duì)鏈路影響等性能直接決定了衛(wèi)星在軌運(yùn)行的性能，需要通過(guò)衛(wèi)星與地面接收站的無(wú)線對(duì)接試驗(yàn)對(duì)上述性能進(jìn)行全面的地面驗(yàn)證。

目前數(shù)傳天線的地面驗(yàn)證方法基本上都是針對(duì)賦形天線進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在衛(wèi)星與地面接收站進(jìn)行無(wú)線對(duì)接試驗(yàn)時(shí)，僅對(duì)鏈路狀況進(jìn)行定性驗(yàn)證，無(wú)法定量測(cè)量星地聯(lián)合極化鑒別率、鏈路余量等性能指標(biāo)，而且賦形天線的波束較寬，不存在指向精度對(duì)鏈路影響的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種雙圓極化復(fù)用星載數(shù)傳天線性能的地面驗(yàn)證方法，可以應(yīng)用于衛(wèi)星與地面接收站的無(wú)線對(duì)接試驗(yàn)。

一種雙圓極化復(fù)用星載數(shù)傳天線性能的地面驗(yàn)證方法，該地面驗(yàn)證方法采用的測(cè)試系統(tǒng)包括衛(wèi)星系統(tǒng)和地面系統(tǒng)；在衛(wèi)星系統(tǒng)中，調(diào)制器a和調(diào)制器b分別接收PN碼發(fā)生器a和PN碼發(fā)生器b送來(lái)的兩路偽隨機(jī)碼，并將其進(jìn)行調(diào)制形成兩路射頻信號(hào)，兩路射頻信號(hào)分別由衰減器a和衰減器b進(jìn)行功率衰減，兩者的輸出信號(hào)分別作為通道1和通道2信號(hào)輸入至星載雙圓極化復(fù)用數(shù)傳天線，形成雙圓極化復(fù)用無(wú)線射頻信號(hào)，并將其輻射至地面系統(tǒng)；其中通道1為右旋圓極化，通道2為左旋圓極化，且通過(guò)伺服控制器控制星載雙圓極化復(fù)用數(shù)傳天線的指向角度；

在地面系統(tǒng)中，地面接收天線接收星載雙圓極化復(fù)用數(shù)傳天線輻射出的雙圓極化復(fù)用無(wú)線射頻信號(hào)，并將兩個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行分離形成獨(dú)立的通道1和通道2信號(hào)，分別送至低噪聲放大器a和低噪聲放大器b進(jìn)行低噪聲放大后，送至下變頻器a和下變頻器b分別進(jìn)行下變頻，完成下變頻的通道1信號(hào)由功分器a分成兩路，一路送至解調(diào)器a進(jìn)行解調(diào)，另一路送至頻譜儀a進(jìn)行頻譜測(cè)量，完成下變頻的通道2信號(hào)由功分器b分成兩路，一路送至解調(diào)器b進(jìn)行解調(diào)，另一路送至頻譜儀b進(jìn)行頻譜測(cè)量；

其地面驗(yàn)證方法具體步驟如下：

第1步：根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)和地面系統(tǒng)之間的距離以及衛(wèi)星在軌實(shí)際工作情況，計(jì)算衰減器a和衰減器b的衰減量；當(dāng)衛(wèi)星在軌過(guò)頂時(shí)，兩個(gè)衰減器的衰減量設(shè)為L(zhǎng)₁，衛(wèi)星在軌位于地面站5°仰角時(shí)，兩個(gè)衰減器的衰減量設(shè)為L(zhǎng)₂；

第2步：將星載雙圓極化復(fù)用數(shù)傳天線與地面接收天線之間進(jìn)行相互指向?qū)?zhǔn)；

第3步：進(jìn)行地面驗(yàn)證模擬試驗(yàn)，并分別測(cè)量通道1和通道2的星地聯(lián)合極化鑒別率及鏈路余量，具體包括：

（1）測(cè)量通道1和通道2的星地聯(lián)合極化鑒別率，具體為：

①通過(guò)調(diào)制器a發(fā)射單載波信號(hào)，將衰減器a的衰減量設(shè)為L(zhǎng)₁，調(diào)制器b處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，地面系統(tǒng)利用頻譜儀a和頻譜儀b分別測(cè)量接收到的通道1和通道2的載波功率，分別記為A1和A2；

②通過(guò)調(diào)制器b發(fā)射單載波信號(hào)，將衰減器b的衰減量也設(shè)為L(zhǎng)₁，調(diào)制器a處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，地面系統(tǒng)利用頻譜儀a和頻譜儀b分別測(cè)量接收到的通道1和通道2的載波功率，分別為B2和B1；

③根據(jù)步驟①和步驟②得到的載波功率，則通道1的星地聯(lián)合極化鑒別率為A1-B2，通道2的星地聯(lián)合極化鑒別率為B1-A2；

（2）測(cè)量?jī)蓚€(gè)通道的鏈路余量，具體為：