幅相差信號發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種幅相差信號發(fā)生器，其包括相互連接的微波信號源和幅相差控制器，微波信號源產(chǎn)生單頻點射頻信號，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、控制計算機(jī)組成，高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都與控制計算機(jī)連接，高精度移相器、第二開關(guān)都與功分器連接。本發(fā)明解決了在角跟蹤系統(tǒng)測試中通常采用信號源加移相器簡單組合而成方法造成的測試幅度差、相位差的精度低、穩(wěn)定性差問題，實現(xiàn)了對跟蹤系統(tǒng)性能指標(biāo)高精度定量檢測的功能。
【專利說明】幅相差信號發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種幅相差信號發(fā)生器，特別涉及一種幅度相位差可監(jiān)控的Ka頻段信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器輸出的信號幅度差、相位差具有高精度、高穩(wěn)定度的特點。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展，中繼用戶終端系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。跟蹤子系統(tǒng)作為中繼用戶終端分系統(tǒng)的主要組成部分，用于實現(xiàn)中繼用戶終端與中繼衛(wèi)星之間數(shù)據(jù)傳輸鏈路的建立。
[0003]跟蹤子系統(tǒng)將天線饋源輸出的和、差信號進(jìn)行變頻處理、解調(diào)輸出，根據(jù)兩路信號的幅度差、相位差輸出天線在軌指向偏離目標(biāo)的方位差信號、俯仰差信號，此方位差信號、俯仰差信號用于伺服控制系統(tǒng)控制天線轉(zhuǎn)動指向，實現(xiàn)中繼用戶終端系統(tǒng)天線指向中繼衛(wèi)星的功能。
[0004]為保證跟蹤的性能，在衛(wèi)星研制過程中兩路信號通路的幅度、相位特性需保持一致。由于Ka頻段信號頻率較高、實際使用信號幅度小，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下實現(xiàn)兩路信號幅度、相位可控的輸出對工程實現(xiàn)提出了信號高精度的要求；由于中繼用戶終端長時間工作的特點，提出了信號發(fā)生器輸出兩路信號的特征要保持長時間的高穩(wěn)定性要求；同時為確保試驗測試的有效性提出了輸出信號具有實時監(jiān)控性能的要求。
[0005]在目前的試驗方法中，通常采用信號源和移相器簡單組合而成，輸出信號幅度差、相位差的精度及穩(wěn)定性較低。為實現(xiàn)對地面試驗對跟蹤系統(tǒng)性能指標(biāo)定量的檢測，需要解決高精度、高穩(wěn)定度、可監(jiān)控的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種幅相差信號發(fā)生器，其解決了在角跟蹤系統(tǒng)測試中通常采用信號源加移相器簡單組合而成方法造成的測試幅度差、相位差的精度低、穩(wěn)定性差問題，實現(xiàn)了對跟蹤系統(tǒng)性能指標(biāo)高精度定量檢測的功能。
[0007]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，其包括相互連接的微波信號源和幅相差控制器，微波信號源產(chǎn)生單頻點射頻信號，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、控制計算機(jī)組成，高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都與控制計算機(jī)連接，高精度移相器、第二開關(guān)都與功分器連接。
[0008]優(yōu)選地，所述單頻點射頻信形成兩路信號輸出，該兩路信號的幅度差、相位差實時可監(jiān)控。
[0009]優(yōu)選地，所述功分器輸出的一路信號相位進(jìn)行處理，按信號發(fā)生器的要求進(jìn)行移相，使功分器輸出的兩路信號產(chǎn)生可控制的相位差，以滿足信號發(fā)生器相位可控的要求。
[0010]優(yōu)選地，所述單頻點射頻信號進(jìn)行控制，以實現(xiàn)在不同端口的輸出。
[0011]優(yōu)選地，所述單頻點射頻信號的強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)衰減，以滿足信號發(fā)生器高精度的要求。
[0012]優(yōu)選地，所述控制計算機(jī)包含幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫用于調(diào)用。
[0013]優(yōu)選地，所述幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫包含在參考設(shè)置下的每個通道的參考相位以及參考損耗；在任意衰減設(shè)置下，每個通道的相對參考相位的相位差以及相對參考損耗的幅度差。
[0014]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)都具有切換功能，控制高精度移相器的移動信號相位移動，并控制第一衰減器的衰減量和第二衰減器的衰減量。
[0015]優(yōu)選地，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀試射頻通道的幅度相位特性，同時對兩路信號的幅度差、相位差進(jìn)行監(jiān)視，并將監(jiān)視數(shù)據(jù)發(fā)送給控制計算機(jī)。
[0016]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明解決了在角跟蹤系統(tǒng)測試中通常采用信號源加移相器簡單組合而成方法造成的測試幅度差、相位差的精度低、穩(wěn)定性差問題，實現(xiàn)了對跟蹤系統(tǒng)性能指標(biāo)高精度定量檢測的功能。本發(fā)明輸出兩路信號之間的幅度差、相位差實時可監(jiān)控，同時具有高精度、高穩(wěn)定度的特點。該發(fā)生器可用于類似中繼衛(wèi)星系統(tǒng)中單脈沖角自動跟蹤系統(tǒng)性能檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明幅相差信號發(fā)生器的原理框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明幅相差信號發(fā)生器包括相互連接的微波信號源和幅相差控制器，微波信號源產(chǎn)生單頻點射頻信號，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、控制計算機(jī)組成，高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都與控制計算機(jī)連接，高精度移相器、第二開關(guān)都與功分器連接。微波信號源的型號為E8257D。第一開關(guān)、第二開關(guān)都采用安捷倫公司的產(chǎn)品。第一衰減器的型號、第二衰減器的型號都為84906L。功分器的型號為11636B。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用安捷倫公司的產(chǎn)品?？刂朴嬎銠C(jī)的型號為L4491A。
[0020]所述單頻點射頻信形成兩路信號輸出，該兩路信號的幅度差、相位差實時可監(jiān)控。
[0021]所述功分器輸出的一路信號相位進(jìn)行處理，按信號發(fā)生器的要求進(jìn)行移相，使功分器輸出的兩路信號產(chǎn)生可控制的相位差，以滿足信號發(fā)生器相位可控的要求。
[0022]所述單頻點射頻信號進(jìn)行控制，以實現(xiàn)在不同端口的輸出。所述單頻點射頻信號的強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)衰減，以滿足信號發(fā)生器高精度的要求。
[0023]所述控制計算機(jī)包含幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫用于調(diào)用。所述幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫包含在參考設(shè)置下的每個通道的參考相位以及參考損耗；在任意衰減設(shè)置下，每個通道的相對參考相位的相位差以及相對參考損耗的幅度差。
[0024]所述第一開關(guān)、第二開關(guān)都具有切換功能，控制高精度移相器的移動信號相位移動，并控制第一衰減器的衰減量和第二衰減器的衰減量。所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀試射頻通道的幅度相位特性，同時對兩路信號的幅度差、相位差進(jìn)行監(jiān)視，并將監(jiān)視數(shù)據(jù)發(fā)送給控制計算機(jī)。
[0025]高精度移相器的相位調(diào)整范圍為0-360度。其中功分器的目的是為了實時進(jìn)行監(jiān)測通道之間的相位差。
[0026]信號源輸出功率為_70dBm，各個通道只要衰減量達(dá)到50dB就可以輸出_130dBm左右的信號。對信號源輸出功率為_70dBm經(jīng)過功分器后進(jìn)行幅度、相位測試，其結(jié)果作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的參考基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。同時對50dB衰減的通道進(jìn)行幅度、相位測試，其結(jié)果作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的參考基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。通過分段測試、標(biāo)校方法解決了現(xiàn)有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀無法在弱信號(-1OOdBm以下)進(jìn)行幅度、相位測試的問題。
[0027]控制計算機(jī)根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實時測量的數(shù)據(jù)及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，控制高精度移相器移動信號相位移動，控制率減器1、2衰減量，使輸出信號的幅度、相位處于閉環(huán)控制系統(tǒng)之中，確保輸出信號的性能。
[0028]通過以上設(shè)計，信號輸出功率可控制在_130dBm?-1OOdBm,同時功率調(diào)整精度IdB可控，功率穩(wěn)定度達(dá)0.5dB/2小時；輸出兩路微波信號相位相參，相位差控制范圍:0?360°可調(diào)，同時相位調(diào)整精度可達(dá)3°，保持確定相位關(guān)系穩(wěn)定時間可達(dá)2° /2小時以上。
[0029]下面舉個具體的例子進(jìn)行說明:比如需要輸出功率達(dá)到_130dBm，并且實現(xiàn)相位可調(diào)。但是在這種低功率輸出下，儀表無法完成相位校準(zhǔn)。因此相位的校準(zhǔn)必須在大功率情況下完成，一般大于-1OOdBm情況下可以獲得比較理想的結(jié)果。在不改變信號源輸出功率情況下，每個通道的相位變化主要由以下幾個器件決定。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量絕對幅度，但是無法測量絕對相位，只能測量相對相位。因此校準(zhǔn)過程也是一個絕對幅度校準(zhǔn)以及相對相位的校準(zhǔn)過程。參考設(shè)置指的是每個通道步進(jìn)衰減器衰減量都為零，移相器移相設(shè)定值為180度。參考相位在參考設(shè)置下每個通道的插入相位稱之為參考相位。參考損耗在參考設(shè)置下每個通道的插入損耗稱之為參考損耗。參考相位差是兩個通道間的參考相位差稱之為參考相位差。當(dāng)獲得每個通道的不同衰減量下及不同移相條件下，相對于參考相位的相位差和幅度差，再結(jié)合之前獲得的參考相位差，這樣就可以獲得兩個通道在不同衰減量下，以及不同移相下的相位差。首先需要獲得的是每個通道的不同衰減下，不同移相下的幅度差以及相位差。根據(jù)測試結(jié)果做成不同頻率下、不同衰減量下、不同器件的幅度差以及相位差(相對于OdB)的表格，同時在這個測試過程中可以獲得參考相位以及參考損耗。對于高精度移相器來說，考慮到移相精度可以重新對移相器進(jìn)行定標(biāo)。通過上述測量可以獲得如下信息:在參考設(shè)置下的每個通道的參考相位以及參考損耗。在任意衰減設(shè)置下以及移相下，每個通道的相對參考相位的相位差以及相對參考損耗的幅度差。以上校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，將實際測試的時候進(jìn)行軟件調(diào)用。為了提高功率輸出精度，對信號源進(jìn)行功率校準(zhǔn)。在這個校準(zhǔn)過程中，用來獲得不同頻率下信號源真正的輸出功率。為了更加精確的獲得輸出信號相位差以及幅度差，可以采用實時監(jiān)測校準(zhǔn)的功能。
[0030]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改型和改變。因此，本發(fā)明覆蓋了落入所附的權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)的各種改型和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，其包括相互連接的微波信號源和幅相差控制器，微波信號源產(chǎn)生單頻點射頻信號，幅相差控制器由功分器、高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、控制計算機(jī)組成，高精度移相器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一衰減器、第二衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都與控制計算機(jī)連接，高精度移相器、第二開關(guān)都與功分器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述單頻點射頻信形成兩路信號輸出，該兩路信號的幅度差、相位差實時可監(jiān)控。
3.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述功分器輸出的一路信號相位進(jìn)行處理，按信號發(fā)生器的要求進(jìn)行移相，使功分器輸出的兩路信號產(chǎn)生可控制的相位差，以滿足信號發(fā)生器相位可控的要求。
4.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述單頻點射頻信號進(jìn)行控制，以實現(xiàn)在不同端口的輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述單頻點射頻信號的強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)衰減，以滿足信號發(fā)生器高精度的要求。
6.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述控制計算機(jī)包含幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫用于調(diào)用。
7.如權(quán)利要求6所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述幅相信號發(fā)生器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫包含在參考設(shè)置下的每個通道的參考相位以及參考損耗；在任意衰減設(shè)置下，每個通道的相對參考相位的相位差以及相對參考損耗的幅度差。
8.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)都具有切換功能，控制高精度移相器的移動信號相位移動，并控制第一衰減器的衰減量和第二衰減器的衰減量。
9.如權(quán)利要求1所述的幅相差信號發(fā)生器，其特征在于，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀試射頻通道的幅度相位特性，同時對兩路信號的幅度差、相位差進(jìn)行監(jiān)視，并將監(jiān)視數(shù)據(jù)發(fā)送給控制計算機(jī)。
【文檔編號】G01S19/23GK103698778SQ201310658901
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】康永鵬, 楊宇濤, 撒文彬, 董房, 趙瑞峰, 胡珍 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所