[发明专利]一种基于矢量网络分析仪的转发器三阶互调测试方法

说明书

一种基于矢网的转发器三阶互调高效高精度测试方法，步骤为：(1)对矢网进行校准参数设置，完成Swept IMD Converters模式下的测量通道校准；(2)连接射频测试电缆，搭建完整的星地测试回路；(3)在已建立好的校准环境下，设置相关测试参数，打开双音射频激励功率，测试转发器的三阶互调特性，绘制测试结果曲线。本发明方法可以显著提高通信卫星转发器系统双载波三阶互调的测试便捷性、测试效率、测试精度和测试自动化程度，尤其对于大规模多通道转发器而言，可以大幅缩减测试成本。

技术领域

本发明属于卫星测试领域，涉及一种通信卫星转发器分系统的测试方法，特别适用于功放及通路数较多的卫星转发器，可在保证测量精度的前提下，大幅提高测试效率。

背景技术

转发器分系统是通信卫星的重要组成部分，其射频通道的性能好坏直接影响卫星通信业务的信号质量。在卫星通信过程中，当有两个不同频率的载波信号同时进入转发器系统时，由于输入输出特性的非线性，使得输出信号中除了被放大的输入载波有用信号外，还会出现其他频率的互调产物。一方面，互调产物将占用一部分输出功率；另一方面，这些互调产物如果落入转发器的工作频带范围内，将会对系统通信造成干扰。另外，强载波信号产生的互调产物有时能部分抑制弱载波信号，不利于大小地球站的兼容。在所有互调产物中，三阶互调产物对系统性能的影响最为严重，因此目前通信卫星只测试双载波三阶互调特性，并据此评估转发器的非线性程度。

双载波三阶互调是转发器分系统的重要射频性能指标，其直接反映了射频接收机及功率放大器等非线性器件的幅度非线性特性引起的转发器输出互调产物大小，因此对其进行准确测量至关重要。三阶互调产物的大小与转发器分系统激励信号的幅度有关，激励幅度的大小一般用“输入补偿值”来做相对度量，即输入测试信号与转发器的饱和输入信号的电平之比。实际测试中，用两个等幅载波在不同输入补偿时，测量输出主音信号和三阶互调信号的幅度比作为转发器系统的三阶互调非线性度量。

目前的通信卫星转发器三阶互调测试方案是利用两台独立的信号发生器，在被测转发器通道内同时产生两个等幅的单载波上行激励信号，合路后输入转发器，并按一定的步进改变上行激励信号的功率，通过频谱分析仪分别测量被测转发器通道的三阶互调产物功率和主音信号功率，最后根据测试数据计算被测转发器通道的三阶互调特性。这种方法在实际工程测试中，具有一定的局限性：

(1)测试系统由两台信号源、一台功率计、一台频谱仪、一台开关矩阵及一台测试计算机组成，需要22U的测试机柜才能集成所有测试设备，体积大、功耗大、成本高，并且设备间的射频连接较多，两台信号源和频谱仪彼此独立，需要外部共时基，因此系统搭建复杂；

(2)测试时，需要依据单载波饱和基准和上行监视功率计读值，手动将两台独立信号源的输出功率调平且经过测试链路使得转发器工作在要求工作点上，功率调节过程复杂冗长，且手动调平无法达到很高的精确度，还存在过激励的风险。当合路器的双通道一致性不好，或者两个载波的频差较大时，测试链路损耗差异较大，使得到达转发器入口的双载波之间存在电平差，无法完全等幅，使得测试结果存在偏差；

(3)测试时，双载波功率按照规定步长，从饱和输入降至规定输入回退值，在每个工作点都需重新反复调节双源输出电平、重新使用频谱仪搜索信号并测算当前计量结果。且测试过程中，需要分别且人为同步控制信号源、频谱仪等仪器实现信号发送和接收。为保证每一步操作都能被测试设备准确且无遗漏地执行，需在每一条操作指令之间插入时间延迟(通常为0.5s～2s)，测试过程不存在任何意义的硬件同步，且冗长、效率较低，完成一路转发器三阶互调测试(一般至少20个工作点)大约15分钟。在大规模多通道转发器三阶互调测试中，此方法会严重影响测试效率；

(4)测试系统中，由于测试设备较多、射频连接链路复杂，两台激励信号源通过开关矩阵内部的合路器合成信号，因此射频信号经历多级无源设备及多个连接端面，造成整个系统失配性误差较大。此测试方法仅用功率计监视上行输入功率，并未对测试系统的失配性误差做分析处理。此外，该方法利用频谱仪测量下行互调产物的功率，不确定度较大，测试结果误差较大；