[发明专利]星载相控阵接收天线测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及航天电子通信技术领域，尤其涉及一种采用半实物测试的星载相控阵接收天线测试系统。

背景技术

上世纪九十年代，多波束相控阵天线技术开始用于通信卫星，其具有损耗低、可大角度动态扫描等优点，较有代表性如美国的全球星、铱星系统。

多波束相控阵天线中波束形成的基本思路是控制阵列天线各馈点的幅度和相位，可通过射频端的馈电网络实现模拟波束形成，或者通过数字域处理在基带或中频实现数字波束形成。在模拟波束形成中，一旦波束形成方案确定后，波束形状、相邻波束的相交电平和波束指向等便固定了，不容易改动。而且，当需要的波束数目较多时(几十个或上百个)，波束形成模块的实现将变得十分复杂且难以调整，要形成低副瓣电平的多波束或实现自适应控制更为困难。与此相对，数字波束形成具有不漂移、不老化、工作可靠、可自检、可编程、精度高(动态范围和处理精度仅受模数转换器取样位数的限制)等一系列优点，近年来受到广泛关注。

星载DBF（Digital Beam Forming，数字波束形成）多波束相控阵接收天线可采用常用的天线暗场测试方式，测试天线的波束增益和赋形波束形状等天线指标。但是该方法的不足是仅能测试天线自身的指标，不能测试天线对于整个通信系统性能增强指标。而测试这类通信性能指标，通常采用全实物测试系统进行测试，即星载DBF相控阵接收天线处理后的数字波束信号传输至星载数字接收机，星载数字接收机完成解调和解码等处理，完成误码率等通信性能指标评估，然后将性能评估信息以串口方式命令行输出。全实物测试系统的缺点是：1）无法测试星载相控阵天线波束辐射方向图；2）显示不直观且代价较大，而且非常不灵活，不能根据测试需要变化通信体制；3）系统搭建周期较长，无法进行快速测试。

发明内容

本发明的目的在于，针对天线暗场测试和全实物测试的不足，提供一种星载相控阵接收天线测试系统，采用半实物测试，不仅可以直观显示波束辐射方向图，而且可根据测试需要灵活改变通信体制参数，图形显示卫星多波束通信系统性能指标。

为实现上述目的，本发明提供了一种星载相控阵接收天线测试系统，包括星载相控阵接收天线DBF基带实物单机和半实物测试上位机；所述DBF基带实物单机包括A/D转换器组以及DBF基带单元；所述A/D转换器组包括多路A/D转换器，用于完成A/D采样；所述DBF基带单元与所述A/D转换器组相连，用于对A/D采样获取的多路数字信号进行波束形成，并将多个波束数据通过差分串行方式传输给所述半实物测试上位机；所述半实物测试上位机包括测试数据发送模块、多路D/A转换PCI-E板卡、差分串行数据PCI-E采集卡、测试数据接收处理模块以及波束方向图计算和绘制模块；所述测试数据发送模块与多路D/A转换PCI-E板卡相连，用于产生多路测试信号通过所述D/A转换PCI-E板卡发送至所述A/D转换器组；所述差分串行数据PCI-E采集卡与所述DBF基带单元相连，用于采集所述波束数据；所述测试数据接收处理模块分别与所述差分串行数据PCI-E采集卡、波束方向图计算和绘制模块以及测试数据发送模块相连，用于根据所述波束数据以及所述测试信号数据进行通信性能评估；所述波束方向图计算和绘制模块分别与所述测试数据接收处理模块以及测试数据发送模块相连，用于根据所述波束数据以及所述测试信号数据计算波束方向图增益，并进行图形显示。

本发明的优点在于：采用半实物测试，不仅可以直观显示波束辐射方向图，而且可根据测试需要灵活改变通信体制参数，图形显示卫星多波束通信系统性能指标。

附图说明

图1，本发明所述的星载相控阵接收天线测试系统的架构示意图；

图2，本发明差分数据口开始发送的帧序列和帧格式；

图3，本发明19元六边形阵列构型；

图4，本发明7波束的理想地表覆盖图；

图5，本发明容量、信噪比评估的半实物测试流程图。

【主要组件符号说明】

1、DBF基带实物单机；11、A/D转换器组；111～11M、A/D转换器；

12、DBF基带单元；121、A/D接口模块；

122、DBF模块；123、波束数据发送模块；

2、半实物测试上位机；21、测试数据发送模块；

211、测试信号生成子模块；212、卫星通信信道模拟子模块；

213、天线阵列模拟接收子模块；214、PCI-E数据发送子模块；

22、D/A转换PCI-E板卡；23、差分串行数据PCI-E采集卡；