[發明專利]外差干涉信號模擬系統

有效

• 申請號: 202110888957.4
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113607047B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 于濤;韓爽;王智;隋延林;陳泳錕
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B9/02003
• 分類號: G01B9/02003
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明提供一種外差干涉信號模擬系統，包括控制單元、時鐘管理單元、數模轉換單元；控制單元用于控制并產生外差干涉信號模擬系統的工作信號，時鐘管理單元用于提供控制單元的時鐘數據和數模轉換單元的采樣時鐘；數模轉換單元用于信號采樣并將數字信號轉化為模擬信號。本發明提供一種外差干涉信號模擬系統能夠模擬多種類、高復雜度星間激光外差干涉信號，實現多種類噪聲與干涉信號的任意復雜耦合，解決目前光機物理測試環境以及商用信號模擬器不能滿足復雜星間激光外差干涉信號處理系統性能檢測的問題。

技術領域

本發明涉及星間信號模擬技術領域，具體涉及一種外差干涉信號模擬系統。

背景技術

近年來，激光外差干涉測量技術呈現出高精度的特點，成為了航天領域中精密測量方面的一種新的測試手段。激光外差干涉測量技術相比較微波測量，能大幅度提升測量精度，提供更為準確的空間測量信息，因此國內外科研機構已經逐漸將激光外差干涉測量技術應用于包括空間引力波探測、地球重力場測量、月球重力場探測、天體測量學以及深空探測在內等需要進行精密測量的空間任務。隨著科學研究的需要，越來越多的空間大科學工程均對星間激光外差干涉測量技術提出了納米甚至皮米量級的測量精度要求，也就要求提高星間激光外差干涉信號處理系統的性能來滿足高精度的讀出需求。

星間激光外差干涉測量系統搭建過程中涉及的技術較多，且精度要求極高，需要在地面研制階段進行大量的地面測試以保證空間科學工程任務的順利完成。星間激光外差干涉鏈路實現復雜，導致星間激光外差干涉信號普遍具有信號種類多、信號間疊加耦合復雜度高、多種信號處理方法不一致、噪聲分析難度大等特點。同時，應用星間激光外差干涉測量技術的空間科學任務需要多星編隊，因此在激光外差干涉測量的同時還需要完成星間的測距通訊功能，進一步增加了激光外差干涉信號的復雜程度。以空間引力波探測系統的星間激光外差干涉信號為例，就包含了主拍頻信號、兩個邊拍頻信號、測距通訊編碼、多普勒頻移、散粒噪聲、激光頻率噪聲、加速度噪聲、指向抖動噪聲、電子學噪聲以及熱噪聲等復雜信息。空間任務需要測量的主要信息就隱藏在如此復雜的信號當中，為了能準確提取出引力波引起的位移變化的主要信息，需要高性能的星間激光外差干涉信號處理系統。空間中的工作環境復雜多變，為了能順利完成此類空間科學工程任務，需要在地面上盡量模擬接近空間工作狀態下的星間激光外差干涉信號，協助完成星間激光外差干涉信號處理系統的地面測試。

地面測試分為兩種方式，一種是通過搭建出激光外差干涉的光學平臺，通過激光外差干涉過程生成外差干涉信號，測試星間激光外差干涉信號處理系統的性能，上述方式存在地面環境干擾噪聲多、無法模擬多普勒頻移、且狀態調整復雜度高、無法模擬在軌所有工作模式的不足，不能滿足星間激光外差干涉信號處理系統對高動態范圍信號處理的功能及性能的測試需求。另一種是通過電子學方式直接模擬星間激光外差干涉信號，對星間激光外差干涉信號處理系統進行測試，相比較搭建光學平臺的方式，直接模擬更加靈活可控。目前商業通用信號模擬器存在無法實現多種類、高復雜度的星間外差干涉信號模擬以及無法實現多種類噪聲與星間外差干涉拍頻信號復雜耦合的不足，不能滿足復雜空間科學工程任務中多拍頻信號處理系統的地面測試需求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種外差干涉信號模擬系統，以解決現有技術缺陷。

為實現上述目的，本發明提供了一種外差干涉信號模擬系統，包括用于控制并產生外差干涉信號模擬系統的工作信號的控制單元、用于提供所述控制單元的時鐘數據和所述數模轉換單元的采樣時鐘的時鐘管理單元、用于信號采樣并將數字信號轉化為模擬信號的數模轉換單元。

所述控制單元包括通訊模塊、測距通訊模塊、頻率偏移模塊、至少一個拍頻信號模塊、噪聲生成模塊和信號耦合模塊。

所述通訊模塊用于完成與PC端的通訊，完成與所述拍頻信號模塊、所述頻率偏移模塊、所述測距通訊模塊、所述噪聲生成模塊、所述信號耦合模塊之間指令與參數的傳遞。

所述測距通訊模塊用于模擬直接序列擴頻通訊。