[发明专利]一种双圆极化复用星载数传天线性能的地面验证方法

摘要

本发明提供了一种双圆极化复用星载数传天线性能的地面验证方法，该地面验证方法采用的测试系统包括卫星系统和地面系统；首先根据卫星系统和地面系统之间的距离以及卫星在轨实际工作情况，计算衰减器的衰减量；将星载双圆极化复用数传天线与地面接收天线之间进行相互指向对准；进行地面验证模拟试验，测量通道1和通道2的星地联合极化鉴别率和两个通道的链路余量，对星载双圆极化复用数传天线和地面接收天线的指向角度进行拉偏，并在角度拉偏时测量星地联合极化鉴别率和链路余量，进而测得满足链路需求的天线指向精度；本发明能够对双圆极化复用星载数传天线进行全面的地面验证，为在轨运行提供了依据，减小了在轨运行的风险。

主权项

一种双圆极化复用星载数传天线性能的地面验证方法，其特征在于，该地面验证方法采用的测试系统包括卫星系统和地面系统；在卫星系统中，调制器a和调制器b分别接收PN码发生器a和PN码发生器b送来的两路伪随机码，并将其进行调制形成两路射频信号，两路射频信号分别由衰减器a和衰减器b进行功率衰减，两者的输出信号分别作为通道1和通道2信号输入至星载双圆极化复用数传天线，形成双圆极化复用无线射频信号，并将其辐射至地面系统；其中通道1为右旋圆极化，通道2为左旋圆极化，且通过伺服控制器控制星载双圆极化复用数传天线的指向角度；在地面系统中，地面接收天线接收星载双圆极化复用数传天线辐射出的双圆极化复用无线射频信号，并将两个通道的信号进行分离形成独立的通道1和通道2信号，分别送至低噪声放大器a和低噪声放大器b进行低噪声放大后，送至下变频器a和下变频器b分别进行下变频，完成下变频的通道1信号由功分器a分成两路，一路送至解调器a进行解调，另一路送至频谱仪a进行频谱测量，完成下变频的通道2信号由功分器b分成两路，一路送至解调器b进行解调，另一路送至频谱仪b进行频谱测量；其地面验证方法具体步骤如下：第1步：根据卫星系统和地面系统之间的距离以及卫星在轨实际工作情况，计算衰减器a和衰减器b的衰减量；当卫星在轨过顶时，两个衰减器的衰减量设为L1，卫星在轨位于地面站5°仰角时，两个衰减器的衰减量设为L2；第2步：将星载双圆极化复用数传天线与地面接收天线之间进行相互指向对准；第3步：进行地面验证模拟试验，并分别测量通道1和通道2的星地联合极化鉴别率及链路余量，具体包括：（1）测量通道1和通道2的星地联合极化鉴别率，具体为：①通过调制器a发射单载波信号，将衰减器a的衰减量设为L1，调制器b 处于关机状态，地面系统利用频谱仪a和频谱仪b分别测量接收到的通道1和通道2的载波功率，分别记为A1和A2；②通过调制器b发射单载波信号，将衰减器b的衰减量也设为L1，调制器a处于关机状态，地面系统利用频谱仪a和频谱仪b分别测量接收到的通道1和通道2的载波功率，分别为B2和B1；③根据步骤①和步骤②得到的载波功率，则通道1的星地联合极化鉴别率为A1‑B2，通道2的星地联合极化鉴别率为B1‑A2；（2）测量两个通道的链路余量，具体为：①通过PN码发生器a和PN码发生器b分别向调制器a和调制器b发送伪随机码，调制器a和调制器b对伪随机码分别进行调制，并将衰减器a和衰减器b的衰减量均设为L1；②地面系统利用解调器a和解调器b分别测量通道1和通道2的误码率；③判断步骤②得到的误码率是否小于10‑8，若小于10‑8，则以设定步长增加衰减器a和衰减器b的衰减量，返回步骤②直至解调器a和解调器b分别测得的通道1和通道2误码率大于10‑8且小于10‑7；若大于10‑8，则直接执行步骤④；④记录此时衰减器a和衰减器b的衰减量，分别为LR和LL，当卫星在轨过顶时，通道1的链路余量为LR‑L1，通道2的链路余量为LL‑L1；当卫星在轨位于地面站5°仰角时，通道1的链路余量为LR‑L2，通道2的链路余量为LL‑L2；第4步：分别对星载双圆极化复用数传天线和地面接收天线的指向角度进行拉偏，并在角度拉偏时测量星地联合极化鉴别率和链路余量，具体包括：（1）对星载双圆极化复用数传天线的指向角度进行拉偏，测量星地联合极化鉴别率和链路余量，具体为：①通过伺服控制器控制星载双圆极化复用数传天线的指向角度，使其方位角和俯仰角分别以设定步长偏离指向对准的状态；②在每个拉偏角度下，均按第3步的方法测量星地联合极化鉴别率和链路余量；③判断步骤②得到的链路余量是否小于3dB，若小于3dB，则执行步骤④； 若大于3dB，则将星载双圆极化复用数传天线的拉偏角度增加设定值，返回步骤②；④停止角度拉偏，将此时的拉偏角度记为θ1，并将其作为满足星地数传链路需要的星载双圆极化复用数传天线的指向精度；（2）对地面接收天线的指向角度进行拉偏，测量星地联合极化鉴别率和链路余量，具体为：①通过伺服控制器控制星载双圆极化复用数传天线的指向角度回到指向对准的状态，调节地面接收天线的指向角度，使其方位角和俯仰角分别以设定步长偏离指向对准的状态；②在每个拉偏角度下，均按第3步的方法测量星地联合极化鉴别率和链路余量；③判断步骤②得到的链路余量是否小于3dB，若小于3dB，则执行步骤④；若大于3dB，则将地面接收天线的拉偏角度增加设定值，返回步骤②；④停止角度拉偏，将此时的拉偏角度记为θ2，并将其作为满足星地数传链路需要的地面接收天线的指向精度。