[发明专利]外差干涉信号模拟系统

说明书

本发明提供一种外差干涉信号模拟系统，包括控制单元、时钟管理单元、数模转换单元；控制单元用于控制并产生外差干涉信号模拟系统的工作信号，时钟管理单元用于提供控制单元的时钟数据和数模转换单元的采样时钟；数模转换单元用于信号采样并将数字信号转化为模拟信号。本发明提供一种外差干涉信号模拟系统能够模拟多种类、高复杂度星间激光外差干涉信号，实现多种类噪声与干涉信号的任意复杂耦合，解决目前光机物理测试环境以及商用信号模拟器不能满足复杂星间激光外差干涉信号处理系统性能检测的问题。

技术领域

本发明涉及星间信号模拟技术领域，具体涉及一种外差干涉信号模拟系统。

背景技术

近年来，激光外差干涉测量技术呈现出高精度的特点，成为了航天领域中精密测量方面的一种新的测试手段。激光外差干涉测量技术相比较微波测量，能大幅度提升测量精度，提供更为准确的空间测量信息，因此国内外科研机构已经逐渐将激光外差干涉测量技术应用于包括空间引力波探测、地球重力场测量、月球重力场探测、天体测量学以及深空探测在内等需要进行精密测量的空间任务。随着科学研究的需要，越来越多的空间大科学工程均对星间激光外差干涉测量技术提出了纳米甚至皮米量级的测量精度要求，也就要求提高星间激光外差干涉信号处理系统的性能来满足高精度的读出需求。

星间激光外差干涉测量系统搭建过程中涉及的技术较多，且精度要求极高，需要在地面研制阶段进行大量的地面测试以保证空间科学工程任务的顺利完成。星间激光外差干涉链路实现复杂，导致星间激光外差干涉信号普遍具有信号种类多、信号间叠加耦合复杂度高、多种信号处理方法不一致、噪声分析难度大等特点。同时，应用星间激光外差干涉测量技术的空间科学任务需要多星编队，因此在激光外差干涉测量的同时还需要完成星间的测距通讯功能，进一步增加了激光外差干涉信号的复杂程度。以空间引力波探测系统的星间激光外差干涉信号为例，就包含了主拍频信号、两个边拍频信号、测距通讯编码、多普勒频移、散粒噪声、激光频率噪声、加速度噪声、指向抖动噪声、电子学噪声以及热噪声等复杂信息。空间任务需要测量的主要信息就隐藏在如此复杂的信号当中，为了能准确提取出引力波引起的位移变化的主要信息，需要高性能的星间激光外差干涉信号处理系统。空间中的工作环境复杂多变，为了能顺利完成此类空间科学工程任务，需要在地面上尽量模拟接近空间工作状态下的星间激光外差干涉信号，协助完成星间激光外差干涉信号处理系统的地面测试。

地面测试分为两种方式，一种是通过搭建出激光外差干涉的光学平台，通过激光外差干涉过程生成外差干涉信号，测试星间激光外差干涉信号处理系统的性能，上述方式存在地面环境干扰噪声多、无法模拟多普勒频移、且状态调整复杂度高、无法模拟在轨所有工作模式的不足，不能满足星间激光外差干涉信号处理系统对高动态范围信号处理的功能及性能的测试需求。另一种是通过电子学方式直接模拟星间激光外差干涉信号，对星间激光外差干涉信号处理系统进行测试，相比较搭建光学平台的方式，直接模拟更加灵活可控。目前商业通用信号模拟器存在无法实现多种类、高复杂度的星间外差干涉信号模拟以及无法实现多种类噪声与星间外差干涉拍频信号复杂耦合的不足，不能满足复杂空间科学工程任务中多拍频信号处理系统的地面测试需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种外差干涉信号模拟系统，以解决现有技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种外差干涉信号模拟系统，包括用于控制并产生外差干涉信号模拟系统的工作信号的控制单元、用于提供所述控制单元的时钟数据和所述数模转换单元的采样时钟的时钟管理单元、用于信号采样并将数字信号转化为模拟信号的数模转换单元。

所述控制单元包括通讯模块、测距通讯模块、频率偏移模块、至少一个拍频信号模块、噪声生成模块和信号耦合模块。

所述通讯模块用于完成与PC端的通讯，完成与所述拍频信号模块、所述频率偏移模块、所述测距通讯模块、所述噪声生成模块、所述信号耦合模块之间指令与参数的传递。

所述测距通讯模块用于模拟直接序列扩频通讯。